為寒旱區(qū)水資源環(huán)境把脈——記中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所副研究員吳錦奎

本刊記者　武光磊

為寒旱區(qū)水資源環(huán)境把脈——記中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所副研究員吳錦奎

本刊記者武光磊

冰川考察

西北高寒冰雪，自古以來(lái)就堪稱是難以逾越的天然屏障。西北深居內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，降水稀少，荒漠遍布。西北地區(qū)是中國(guó)很多河流的發(fā)源地，西北也是中國(guó)最干旱的地區(qū)。

中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)環(huán)境與工程研究所副研究員吳錦奎認(rèn)為：“在西北地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后，水資源及其配置對(duì)區(qū)域發(fā)展有著控制性的作用。水資源的變化影響到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、農(nóng)工產(chǎn)業(yè)的占有比例，甚至城市規(guī)模的大小等。”在他的眼中，監(jiān)測(cè)對(duì)氣候異常敏感的寒旱區(qū)水資源變化數(shù)據(jù)，可以獲得變化規(guī)律，從而預(yù)測(cè)未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的變化等，為政府決策領(lǐng)導(dǎo)層提供堅(jiān)實(shí)的理論根據(jù)。

時(shí)隔八年 終走上科研之路

吳錦奎走上科學(xué)研究的道路，貌似“天注定”。

他出生于甘肅會(huì)寧，一個(gè)“十年九旱”、經(jīng)濟(jì)貧困落后的地方。在吳錦奎的記憶里，喝水、用水就從來(lái)沒(méi)有“寬裕”過(guò)，“幾乎天天都過(guò)著節(jié)水的日子，還要時(shí)刻擔(dān)憂沒(méi)水”。靠天吃飯是生存的寫照。少雨或沒(méi)雨，莊稼就會(huì)欠收甚至顆粒無(wú)收，來(lái)年的口糧就成了問(wèn)題。平時(shí)把水一點(diǎn)點(diǎn)貯存在事先挖好的水窖里，每逢干旱時(shí)節(jié)還得去好幾公里之外的地方“拉”水。

“想通過(guò)自己的力量，改善生我養(yǎng)我的這個(gè)地方水資源短缺的現(xiàn)狀，”這就是他步入科研之路的初衷。

1991年，吳錦奎于蘭州大學(xué)水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè)畢業(yè)后進(jìn)入中國(guó)有色金屬總公司金川有色金屬公司工作。原想從事與“水”相關(guān)的工作，但一直未能如愿。時(shí)間的流逝和距離夢(mèng)想越來(lái)越遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)，讓他在工作7年后毅然重新?lián)炱鹆藭尽?999年他考上蘭州大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)地質(zhì)災(zāi)害防治方向的碩士研究生，畢業(yè)后接著進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院大學(xué)自然地理學(xué)水資源與水環(huán)境方向攻讀博士學(xué)位。

無(wú)論是本科階段的水文地質(zhì)，還是碩士期間的地質(zhì)災(zāi)害防治，抑或是博士期間的水資源與水環(huán)境方向，他始終圍繞著“水”這一核心概念進(jìn)行科研匹配。“學(xué)的比較雜，所以對(duì)‘水’的理解就更深一些，可以從地下水、地表水、大氣降水等多角度出發(fā)，全面了解水資源的形成和演化。”

8年夢(mèng)想的持續(xù)堅(jiān)守，一旦夢(mèng)想成真便會(huì)全力以赴。吳錦奎自走上科研之路后，珍惜每次科研項(xiàng)目、每一次科研總結(jié)，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員穿梭于環(huán)境惡劣的高寒之域，建立觀測(cè)臺(tái)、實(shí)時(shí)報(bào)告記錄監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，勤于書寫、向社會(huì)民眾傳遞高寒冰雪變化時(shí)態(tài)。迄今為止，他在國(guó)內(nèi)外專業(yè)期刊發(fā)文50余篇，并承擔(dān)了眾多國(guó)家科研項(xiàng)目。

注重合作 立足水資源研究

吳錦奎的研究對(duì)象是河流，新疆的伊犁河、額爾齊斯河、塔里木河，甘肅和青海境內(nèi)的黑河及疏勒河，內(nèi)蒙古的錫林河等，都留下了他的足跡和汗水。無(wú)論是氣象站的架設(shè)和水文斷面的建立，還是利用同位素及水化學(xué)的方法結(jié)合對(duì)傳統(tǒng)降水、蒸發(fā)及徑流等水文過(guò)程中的監(jiān)測(cè)……他都有條不紊地進(jìn)行著。“這一切都是為了拿到第一手的觀測(cè)資料，科研成果是要用數(shù)據(jù)說(shuō)話的”。

吳錦奎承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金“典型大陸型冰川冰雪融水穩(wěn)定同位素深化過(guò)程的觀測(cè)與模擬”，驗(yàn)證了冰川表面大氣降水中氫氧同位素關(guān)系的高斜率，并對(duì)其進(jìn)行了理論證明；在科技部重大科學(xué)問(wèn)題導(dǎo)向項(xiàng)目第六課題“寒區(qū)流域水文過(guò)程綜合模擬與預(yù)估研究”中，利用端元分析法，將寒區(qū)流域河流徑流中的冰雪融水、降水和地下水的比例進(jìn)行了定量劃分，獨(dú)創(chuàng)性地將同位素觀測(cè)與水文模型相結(jié)合，開創(chuàng)了新的耦合模型；在分析區(qū)域過(guò)去氣候變化和冰川變化的基礎(chǔ)上，利用預(yù)估的氣候變化數(shù)據(jù)，對(duì)伊犁河和額爾齊斯河兩條國(guó)際河流未來(lái)徑流量進(jìn)行了預(yù)測(cè)。在參與的國(guó)家科技支撐計(jì)劃、中科院知識(shí)創(chuàng)新項(xiàng)目、國(guó)家氣象局氣候變化專項(xiàng)、冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金等近二十項(xiàng)科研課題中，均取得了優(yōu)異成果。

國(guó)際合作是吳錦奎科研中的重要組成部分。

博士期間，他跟隨導(dǎo)師參與執(zhí)行中日合作“黑河流域水文過(guò)程研究”項(xiàng)目，全面觀測(cè)和研究了內(nèi)陸河黑河流域的降水、蒸發(fā)和徑流等水文過(guò)程，此次經(jīng)歷不僅打開了他科研求知的大門，而且也讓他成功邁開了國(guó)際合作的第一步。緊接著，他執(zhí)行完成中德合作項(xiàng)目“Matter fluxes in Inner Mongolia as influenced by stocking rate (MAGIM)”第七子課題“C and N transport via water pathway on the watershed scale”，以我國(guó)錫林河流域?yàn)橹鳎归_了草原地區(qū)河流水文過(guò)程的研究。此次合作，讓他的國(guó)際合作技巧進(jìn)一步強(qiáng)化。

水，生命之源。自古以來(lái)，便是各國(guó)相爭(zhēng)的焦點(diǎn)。中國(guó)和哈薩克斯坦兩國(guó)擁有567公里的水界長(zhǎng)，早在十多年前哈薩克斯坦便提出中國(guó)“侵略性”用水導(dǎo)致了哈國(guó)國(guó)內(nèi)用水量不足和生態(tài)環(huán)境的惡化。為解決水域爭(zhēng)端、維護(hù)兩國(guó)關(guān)系，2001年中哈簽訂了“共同利用、跨界保護(hù)”的河流合作協(xié)定。為從根本上解決中哈水域紛爭(zhēng)，水利部啟動(dòng)了國(guó)際河流行業(yè)專項(xiàng)對(duì)中哈跨界河流水資源進(jìn)行研究。吳錦奎主持了相關(guān)合作研究課題，對(duì)過(guò)去及未來(lái)中哈跨界流域的氣候、冰川及水資源變化進(jìn)行了評(píng)價(jià)和預(yù)估，中哈雙方最終于2015年形成初步聯(lián)合報(bào)告，為未來(lái)中哈分水談判提供了基礎(chǔ)性的技術(shù)保障。在不間斷進(jìn)行野外考察、雙方磋商談判的過(guò)程中，他深感涉及國(guó)家利益與安全的事情必須據(jù)理力爭(zhēng)、不讓分毫，這不僅是作為一名科研人員、更是作為一名中國(guó)人必備的素質(zhì)。

和德國(guó)同事參觀試驗(yàn)裝置

展望未來(lái) 任重道遠(yuǎn)下的責(zé)無(wú)旁貸

“野外考察、觀測(cè)雖然辛苦，但對(duì)我來(lái)講已經(jīng)習(xí)慣了”，吳錦奎很享受那份惡劣環(huán)境帶給他的另外一種“天高云闊”，這要比“光呆在辦公室舒服多了”。

“我們觀測(cè)冰川的大本營(yíng)在海拔4200米左右，每周有時(shí)要爬兩次冰川，在冰面上觀測(cè)取樣。”

歷經(jīng)多年跋山涉水，與自然為伴，吳錦奎及團(tuán)隊(duì)成員取得了諸多有意思的成果，比如創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)了在傳統(tǒng)低溫下、冰面上同位素氫氧關(guān)系的變化；冰雪融水在河流徑流中的比例；不同類水源對(duì)河流水的貢獻(xiàn)程度等，推動(dòng)著國(guó)內(nèi)同位素這一研究方向的快速發(fā)展。

他認(rèn)為，通過(guò)穩(wěn)定同位素方法可以揭示水文氣象過(guò)程中細(xì)微的物理變化、物質(zhì)遷移規(guī)律及水體間的作用關(guān)系，加之具備優(yōu)良性能的同位素分析儀器的大量生產(chǎn)與研制，讓同位素的研究方法變得更加經(jīng)濟(jì)有效。而且，同位素方法易于融合多類模型結(jié)構(gòu)，將會(huì)在水文研究過(guò)程中發(fā)揮獨(dú)特作用。在不久的未來(lái)，同位素水文學(xué)學(xué)科的建立將會(huì)為水文過(guò)程的定量化研究提供堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)，同時(shí)加快科研成果的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，提高研究成果與地方需求的契合度。

隨著全球氣候變化加劇、水資源日益匱乏，國(guó)際上對(duì)河流水資源實(shí)現(xiàn)“抱團(tuán)取暖”是大勢(shì)所趨，對(duì)國(guó)內(nèi)科研人員來(lái)講也必將會(huì)面臨諸多意料不到的難題。吳錦奎認(rèn)為不懼困難，發(fā)展創(chuàng)新科技、確保數(shù)據(jù)精確度是提高國(guó)際話語(yǔ)權(quán)的根本，維護(hù)國(guó)家利益與安全、民族團(tuán)結(jié)與區(qū)域可持續(xù)性發(fā)展，是一個(gè)知識(shí)分子應(yīng)該盡的職責(zé)。