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COP26:全球气候变暖下,核技术如何帮助保护水资源?

2021-11-10 10:41     来源:IAEA     核技术国际原子能机构

由 IAEA 和 WMO 组织的一次 COP26 活动强调了核技术在减轻气候变化对水资源影响方面的重要性。(照片:Y. Vystavna/IAEA)

国际原子能机构(IAEA)和世界气象组织(WMO)在英国格拉斯哥举行的第26届联合国气候变化大会上组织的一次活动总结说,借助核技术收集的数据将在减缓和减少气候变化对日益稀缺的水资源的影响方面发挥越来越重要的作用。

世界正面临着不断升级的淡水危机。气候变化严重扰乱了水循环,导致降水模式发生变化,造成极端洪水和干旱。由于气温升高,冰川正在融化,海洋和海平面正在上升,湖泊等水体正在以越来越快的速度蒸发。专家使用同位素技术来监测和研究这些变化,以更好地了解气候变化如何影响世界各地的可用水量,并改进现有的水资源管理实践,为后代节约用水。

我们掌握的关于水的数据越多,我们就越能了解气候变化引起的水循环变化。——国际原子能机构同位素水文学科科长Jodie Miller

“同位素是用于评估过去、现在和未来特定区域气候变化的有力工具,”国际原子能机构总干事拉斐尔·马里亚诺·格罗西说。“同位素技术绿色、经济且易于使用,是更好地了解全球气候动态的理想方法。”

当水通过水文循环的不同阶段时,水分子中的氧和氢同位素会重新分布。同位素包含相同数量的质子和电子,但可以包含不同数量的中子——这意味着它们的化学性质相同,但可以根据分子量进行区分。同位素的重新分布为水分子提供了独特的同位素组成,它充当同位素指纹,让我们了解水的历史及其遵循的路径。反过来,这提供了科学依据,可以据此做出保护地上和地下的珍贵水资源储备的决定。

“IAEA-WMO的伙伴关系是核科学和技术支持直接气候行动的一个证明。”WMO 副秘书长 Elena Manaenkova 说,“同位素科学帮助我们了解水的来源以及我们如何改善跨学科和国际合作。”

随着世界各地淡水的质量和数量不断下降,许多国家正在将地下水作为饮用水源。事实上,地下水提供了全球一半的饮用水,气候变化正在严重影响全球这一战略水资源的可用性。

通过使用同位素指纹技术研究地下水的年龄和补给率,专家可以快速确定这些战略性供水如何被耗尽以及它们有多容易受到污染。

收集从南极到北极的数据

为了寻找数据来调查和优化地下水和其他水源的使用,科学家和从业人员求助于全球降水同位素网络 (GNIP)。由 IAEA 和 WMO 维护了 60 多年,GNIP 是世界上最大的大气中水同位素信息集合。

“GNIP 的独特附加价值在于它提供了关于形成水分子的氢和氧同位素的信息,”国际原子能机构同位素水文学科科长Jodie Miller 说,“水中还有其他同位素,但科学家们可以通过检查 H 2 O 分子本身的同位素值来确定水的年龄、起源和运动。”

这些数据还被专家广泛用于建立气候模型、复杂的数学方程,说明决定地球气候的过程和相互作用。哥斯达黎加大学副教授安娜玛丽亚杜兰克萨达说,气候模型用于检查气候行为并定义观察到的气候变化在多大程度上是由人类活动引起的。

GNIP 拥有位于 90 多个国家/地区的 1100 多个站点的每月同位素记录 - 从南极洲到北极以及其间的任何地方,包括大洋中的偏远岛屿和世界主要城市。这些数据可供研究人员和从业人员在线访问。在过去的 60 年中,GNIP 与来自世界各地的许多贡献者合作,每月收集了超过 130,000 份同位素记录。

“缺水是一个全球性问题,需要国际合作,”米勒说。“国际原子能机构正在邀请各国加入 GNIP——我们掌握的关于水的数据越多,我们就越能了解气候变化引起的水循环变化。”

在此次活动中签署经修订的协议后,国际原子能机构和气象组织将致力于建立数据库和网络,以包括河流和湖泊等其他水文组成部分。这将进一步提高我们对气候变化对可用水量影响的理解,并将为我们提供缓解由气温上升引起的全球水资源短缺的工具。

“通过这一更新的 IAEA-WMO 协议,我们渴望将更广泛的科学界联系起来,与我们合作创建和分析相关的水数据。这是为了帮助每个人更好地了解我们如何提供有弹性的水解决方案,以减轻气候变化的影响并帮助减少温室气体排放,”WMO 水与冰冻圈主任 Johannes Cullmann 说。

英国能源部首席科学顾问 Paul Monks 表示,GNIP 的工作对于以科学为基础的水资源保护至关重要。

“GNIP 是一个独特的监测和数据收集系统,可以真正洞察水文循环中最具活力和最重要的部分之一,”他说。“我们确实面临气候挑战,但如果没有这些高质量的数据集,我们将无法提供这些见解或我们所看到的这些变化的基础,以及我们希望在未来几年看到的复苏。”

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