中國網/中國發展門戶網訊 西部地區是我國的戰略后方和氣候變化的敏感區、脆弱區，包括四川省、重慶市、云南省、貴州省、陜西省、甘肅省、青海省、廣西壯族自治區、寧夏回族自治區、西藏自治區、新疆維吾爾自治區，以及內蒙古自治區的部分盟市，面積約占教學場地全國領土訪談總面積的71%，陸地邊境線長達1.8萬余km，人口總數約3.8億；西部地區地下水可采資源豐富，水資源占全國總量家教的80%以上；西部地區不僅是我國戰略性礦產資源的重要產地，也是我國經濟作物的聚集區域，原煤產量達59.4%，天然氣產量占79.6%，谷物產量占24.0%，棉花產量占90.1%，油料產量占31.2%。因此，西部地區生態環境變化對全國、亞洲甚至全球都有著十分重要的影響。
已有的觀測證據表明，過去幾十年我國變暖程度高于全球平均，其中西部地區高于東部，特別是青藏高原和內蒙古地區。因此，西部地區面臨的氣候變化風險更高。與此同時，伴隨著全球變暖，災害性天氣、氣候事件發生頻率更高、強度更大，特別是在一些人口相對密集的區域。未來極端天氣氣候災害將進一步加劇，并且更多地將以“并發”“鏈式”等復合災害的形式發生，相比單一災害其致災后果將更加嚴重。這也對西部地區防災減災和氣候變化應對工作提出了更高的要求和新的挑戰。為此，本文在系統評估我國西部氣候變化事實及風險的基礎上，提出了西部地區氣候變化領域未來需要重點關注的研究方向，并給出了相應的對策與建議，以更好地支撐西部生態環境保護和經濟建設。
西部地區氣候變化及風險
隨著觀測手段的不斷豐富、觀測儀器性能和精度的不斷提高、數據處理能力的不斷提升等，觀測資料在不斷累積、增多，氣候系統各圈層變化的信息越來越全面，有關氣候變化的認識不斷得到深化和確認。更豐富的觀測數據和證據確證了近百年來全球氣候系統變暖的事實，西部地區亦是如此。
青藏高原及西北地區呈現暖濕化趨勢，而西南地區干旱加劇，黃土高原呈現暖干化。1961年以來，青藏高原、西北和西南的地表平均氣溫呈明顯的上升趨勢，上升速率分別為平均每10年0.36℃、0.30℃和0.17℃，且最高及最低氣溫均呈增加趨勢。青藏高原中北部、西北中部和西部年降水量呈明顯的增加趨勢，而西南地區東部和南部、西北地區東南部年降水量呈減少趨勢。極端降水呈現明顯的地域性差異。未來20年，中國西部溫度將繼續上升，極端暖（冷）事件也將繼續增加（減少）。西南部降水呈減少趨勢，而西部其他地區降水顯著增加；極端降水頻次將增加。
自20世紀60年代以來，青藏高原地區徑流呈現上升趨勢，西北地區徑流下降，黃土高原地區徑流減少、極端水文事件增加。未來青藏高原作為“亞洲水塔”存在失衡傾向，嚴重威脅下游供水安全。盡管未來西北地區徑流量有所增加，但灌溉、工業及生態需水也會增加，水資源短缺問題將加劇。未來30年，黃河流域中等干旱有所緩解，但極端干旱事件愈發頻繁；西南地區洪水風險增加，干旱更加頻繁。
氣候變暖背景下中國西部的冰凍圈不斷萎縮。近幾十年來，中國西部冰川退縮，冰川內部結構的穩定性顯著降低。多年凍土的溫度升高，厚度減薄，季節性凍土的最大凍結深度減小，凍結時間縮短。青藏高原積雪自1980年以來呈現先增后減的趨勢，以20世紀90年代末為轉折點。到21世紀末，青藏高原及周邊地區冰川的冰儲量將繼續減少。凍土將延續當前的變化趨勢，但有較大不確定性。喜馬拉雅山脈低海拔地區雪深或積雪量將減少，高海拔區域減少的幅度較小。
自20世紀80年代以來，西部地區植被覆蓋呈現上升趨勢，凈初級生產力增加，生態環境趨于改善，但生物多樣性在減弱。近些年，人工林和幼齡林的增多在一定程度上導致碳儲量有升高趨勢。未來，青藏高原生態系統的斑塊連通性和生態多樣性將呈減少趨勢，而黃土高原灌木和禾草比例將增加，荒漠地區的C4禾草優勢度也將會增加。到2050年，西部地區生態系統凈初級生產力以增加為主；到2080年，青藏高原和西北干旱區生態系統的脆弱程度有所減輕。
極端天氣氣候事件及關聯災害將更頻繁地威脅人體健康，如熱應激與熱浪危害加重、媒傳疾病蔓延與北擴、環境質量惡化等。在溫室氣體中低排放情景下，到2061—2080年，青藏鐵路沿線熱融災害低風險區占比為45%，中高風險區達40%以上，南部邊界中高風險區的范圍要明顯高于北部邊界。氣候變暖對西部地區農業利弊共存。有利的是使西部農業生產中的熱量限制程度減弱，不利的是加大了農業生產的氣候風險。未來氣候變化將導致西部地區的風能資源整體呈下降趨勢，且年際振蕩更加劇烈，對太陽能資源的影響也以不利為主。氣候變化還將影響居民的旅游意愿，如高溫、洪澇等極端事件的增加將會減弱居民出行意愿，以及導致自然物候、氣象景觀和歷史文化遺產等旅游資源的改變。
問題與挑戰
近些年，西北地區氣候呈現暖濕化趨勢，極端天氣氣候事件和氣象水文環境災害頻發，不可預測性增加，給西部的防災減災和可持續發展帶來巨大挑戰。科學認知和預測全球變暖背景下西部氣候與環境變化，對于保障西部生態環境保護和經濟建設至關重要，是新時期氣候變化應對領域科技支撐西部地區建設和發展的新使命與新要求。
災害性天氣氣候事件頻發、強度大。西部地區極端天氣氣候災害愈發頻繁，造成了嚴重的經濟損失和人員傷亡。如：2023年云南遭遇了1961年以來最強冬春連旱，持續干旱對云南農業、水資源調度、生態系統產生舞蹈教室了嚴重影響，并導致了多起森林火災；2022年8月，受持續強降水影響，青海省多地發生暴雨洪澇災害，基礎設施受損嚴重。2010年的舟曲暴雨和泥石流事件直接造成了縣城被毀和數千人的死亡。未來極端天氣氣候災害將進一步加劇，將更多地以“并發”“鏈式”等復合災害的形式發生，相比單一災害其致災后果將更加嚴重。這對西部防災減災和氣候變化應對工作提出了更高的要求和新的挑戰。
氣候變化的生態環境影響加劇。全球變暖導致大量冰川融化甚至消失，對作為“亞洲水塔”的青藏高原區域水循環和水資源造成深刻影響，涉及亞洲地區近13億人口的淡水資源供給，以及我國南水北調工程規劃、建設和運行；青藏高原區域湖泊面積增加、水位加深，降水變化加劇，并造成一系列生態系統變化；凍土融化加速對公路、鐵路安全運行帶來威脅，并會導致碳庫潛力發生巨大變化。隨著全球變暖逐步加劇，上述響應將會更加劇烈。
亟須科學認知西部氣候與環境變化的關鍵過程與機制。西部是氣候變化的敏感區，也是生態環境變化的脆弱區。科學合理應對氣候變化及其帶來的影響，迫切需要從多圈層、多時間尺度深入理解西部區域氣候變化的關鍵物理過程、影響因子和驅動機制，深入理解氣候變化對區域水文、生態環境等的影響與機理，提升對區域氣候與環境變化的科學認知。
亟須構建高分辨率區域地球環境模擬系統。全球變暖背景下，西部地區的水資源分布、地表植被覆蓋等生態環境要素發生了明顯變化，這些變化與西部地區的大氣、冰雪、陸面及生物圈之間的相互作用密切相關。現有的氣候模式難以刻畫西部復雜下墊面和關鍵物理過1對1教學程，模擬性能和精細化程度無法滿足現實需求，亟需結合天地空一體化高分辨率綜合觀測數據，開展多源數據同化和氣象—水文—生態環境耦合關鍵技術研究，發展適用于西部地區的高分辨率區域地球環境模擬系統。
亟須提升氣象—水文—生態環境的精細化預測能力。全球變暖背景下，西部區域極端天氣氣候事件和水文環境災害頻發，影響嚴重。然而當前，對于西部極端天氣氣候和水文環境災害預報預測水平較低，精細化程度不夠，無法滿足防災減災的需求。因而迫切需要開展西部地區氣象—水文—生態環境精細化預測的關鍵技術研究，構建區域氣象—水文—生態環境精細化預測系統，提高預測水平。
氣候變化應對領域科技支撐我國西部建設的重大任務
在氣候變化領域應大力推進適合我國西部地區的天氣氣候環境多尺度無縫隙集合預報、預測體系建設，提升高影響災害性天氣的監測、預報、預警能力；搭建西部地區氣候變化關鍵科學問題的多學科協同攻關平臺，以生態優先為原則，集中研究氣候變化對我國西部生態、水文、環境的影響，提出全球變暖背景下綠色發展新理論，服務于國家生態文明建設和西部大開發新格局。
戰略性重大科技任務
西部地區氣候變化與北極放大效應的動力學聯系及其圈層間耦合機制
我國西部地區是氣候變化敏感區和生態環境脆弱區，其氣候受中高緯、熱帶等多系統協同影響。北極異常增溫（北極放大效應）對全球氣候影響顯著，但與西部氣候變化的聯系尚不明確，亟需深入研究兩者之間的動力學關聯，剖析西部氣候變化的關鍵物理過程和驅動機制。研究重點包括：分析西部地區歷史和未來暖濕化演變特征，研究氣候及極端氣候的多尺度變化規律；探討北極增暖及冰—氣系統變化對西部氣候的影響及其動力學機制；完善天地空一體化監測網絡，從海洋—大氣—陸地多圈層相互作用角度，研究青藏高原水熱過程變化對西部氣候變化的影響機制。
西部地區氣象—水文—生態環境精細化預報預測和預警服務系統
氣象—水文—生態環境的精細化預報預測與預警是我國西部地區防災減災、水資源和生態安全的關鍵需求，也是地球科學的重大挑戰。目前，相關預報預測多依賴單一學科，綜合系統研究尚在起步階段，精細化程度和預測水平亟待提升。研究重點包括：建立西部地區氣象—水文—生態環境演變的綜合監測方法體系，研發智能化綜合監測平臺；開發脆弱區識別技術，構建災害預警指標體系和系統；研發西部地區極端氣象—水文—生態環境災害風險評估與綜合管理系統，搭建集成與示范應用平臺。通過這些研究，提升西部地區預報預測預警水平，打通科技支撐決策的斷點，服務防災減災與可持續發展。
“雙碳”目標下的西部地區綠色能源開發
為實現“碳達峰、碳中和”目標，構建以可再生能源和新能源為主體的新型電力系統至關重要。西部地區風能、太陽能等綠色能源資源豐富，開發潛力巨大，在我國高比例可再生能源開發利用戰略布局中具有重要地位。研究重點包括：西部風能、太陽能、生物質能資源評估，聚焦大風機、低風速區，風光水時空互補調劑、跨地區跨流域補償調節等；氣候變化下風能、太陽能資源時空變化特征及經濟性評估；新型電力系統安全的魯棒性、資源齊備性、恢復能力與極端天氣預報預警；風電、光伏電網友好性與綠色電力交易服務；大規模風電場、光伏電站的氣候環境生態效應；城區分布式太陽能開發及對城市熱島效應的影響。
關鍵性科技任務
全球變暖背景下西部地區氣候與環境變化的關鍵過程和機制
工業化以來，全球氣候顯著變暖，嚴重威脅人類生存與可持續發展。我國西部作為氣候變化敏感區和生態環境脆弱區，氣象災害頻發，生態環境脆弱性加劇，可持續發展面臨嚴峻挑戰。為科學應對西部氣候與環境變化，亟須深入認識其變化規律與影響機理。研究重點包括：西部氣候變化的關鍵過程與驅動力，涵蓋多時間尺度氣候變化事實、多圈層相互作用、復雜地形影響及人類活動與自然外強迫的貢獻；西部區域氣候變化的精細化預估，探索年代際預測新理論、約束長期預估不確定性的方法及西部地區氣候未來變化的精細化預估；西部區域環境對氣候變化的響應機制，研究氣候變化對區域水文生態環境時租會議的影響及機理。
全球變暖背景下西部地區極端天氣氣候變化的物理機制、影響及應對
氣候變化使西部地區極端天氣氣候災害頻發，損失增多，生態環境脆弱性加劇，嚴重影響可持續發展。目前，其中的關鍵物理過程和機制尚不清晰，尤其是從地球系統整體視角認識大氣、水、生態環境之間的相互作用，以及地球系統與社會經濟系統的耦合，是科學預測未來變化和實現數字化轉型的重要基礎。研究重點包括：氣候變化對西部極端天氣氣候事件的影響及機理，明確事件類型、時空特征，預估未來變化趨勢；全球變暖背景下西部極端事件的風險評估，分析對農牧林、交通、旅游、重大工程和居民健康的影響及不確定性；構建極端事件預報預警體系，發展智能處理系統，提升綜合應急減災能力，為應對氣候變化提供科技支撐。
全球變暖背景下西部地區氣象及衍生災害的風險評估與適應
西部地區極端氣象及衍生災害類型多、分布廣、突發性強且常呈鏈式演進，致災后果嚴重；加之生態環境脆弱、經濟發展不均衡，使得該地區脆弱性和暴露度較高。目前，災害評估多聚焦單一氣象災害，缺乏多災種級聯傳導及其非線性特征研究，也缺少社會經濟承災體的動態暴露度和適應能力評估，難以支撐精準的風險評估與適應措施研究。因此，亟需加強西部地區未來極端氣象鏈式災害的風險評估與適應研究。研究重點包括：辨識西部氣象及衍生災害的演化機制，構建鏈式演進致災過程模型，預估災害級聯傳導趨勢；構建未來西部典型地區高分辨率人口經濟數據庫，研發承災體暴露度指標體系和脆弱性評估模型，建立多尺度精細化綜合風險評估技術體系；開展災害場景推演與示范研究，構建綜合風險評估與防范適應業務平臺。
氣候變化對西部地區水資源的影響及適應
水資源是制約我國西部發展的關鍵因素，其對氣候變化的響應直接關系到生態環境和社會經濟發展。因此，深入研究氣候變化對西部水資源的影響及其機理，是保障西部水資源安全的重要科學基礎。研究重點包括：揭示氣候變化對西部水循環的影響及機理，科學預估未來水資源演變格局；綜合評估西部水資源承載力，優化水資源配置，加強農業基礎設施建設，提升農牧林三產業應對水資源變化的能力；完善水資源管理體系，發展高效利用、污水處理和廢水再生技術，科學布局重大水利工程，實現水系統健康循環與智能化管理，為區域可持續發展提供水資源保障。
氣候變化對西部地區冰凍圈的影響及風險評估與管理
全球變暖背景下，冰凍圈變化顯著，對生態系統、水資源和重大工程產生嚴重影響。我國西部，尤其是青藏高原，觀測站點稀疏，對冰凍圈變化及機理的認識有限，未來變化預估存在很大不確定性。研究重點包括：揭示氣候變化對西部冰凍圈的影響，查明冰川、凍土和高山積雪的變化事實及機理，預估未來演變格局；評估冰凍圈變化對生態系統、水資源和重大工程等的災害風險，加強青藏高原多年凍土碳研究和冰川災害預警，提升農牧林應對能力；構建青藏高原凍土區土壤有機碳數據庫，評估凍土退化對碳循環的影響及其對生態系統碳收支的長期作用。
氣候變化對西部地區生態系統的影響機制及適應管理技術
全球變暖背景下，我國西部生態系統結構、生產力、碳庫潛力等發生顯著變化，未來影響深遠，威脅區域可持續發展。因此，查明氣候變化對西部生態系統的影響與風險，提出應對舉措，對保障生態安全、促進區域發展具有重要意義。研究重點包括：揭示西部生態系統脆弱性及退化機理，明晰生態系統與氣候系統的耦合機制，研發雙向耦合模擬技術；構建西部生態系統服務功能動態監測體系，評估生態系統碳、氮、水循環對服務功能的調控機理；建立西部生態損害評估體系，健全生態安全風險監測與預警體系，提升生態系統修復和功能增強的關鍵技術，研發適應氣候變化的管理技術，為生態保護和可持續發展提供科學支撐。
基礎性科技問題
構建西部地區天、地、空一體化高分辨率綜合監測網絡
精密監測是實現自然災害精準預報和精細服務的基礎，但西部地區現有觀測網絡存在站點稀疏、布局不均、數據傳輸效率低、運行保障體系不完善等問題。因此，需加大投入，基于現有氣象觀測網絡，針對高風險區域加密自動觀測站點，構建包含移動觀測與衛星遙感的跨區域、跨尺度綜合野外觀測體系，建立天地空一體化綜合觀測網絡及數據服務系統，實現高分辨率數據的多層次共享。研究重點包括：加密西部地區氣候系統自動化觀測站點，建立天、地、空一體化高分辨率綜合監測網絡；強化自動站定位觀測，構建跨區域、跨尺度的綜合性野外觀測體系；構建西部氣候生態環境綜合數據庫，集成研發數據服務系統，實現數據質量評價、共享與服務。
構建高分辨率區域地球系統模式
數值模式是研究區域氣候變化及生態環境響應的重要工具，但現有模式在刻畫西部復雜下墊面和關鍵物理過程時存在不足，模式分辨率低，模擬能力有限，缺乏氣象—水文—生態環境耦合的高分辨率區域地球系統模式。研究重點包括：研發無縫隙的高分辨率天氣氣候模式，改進物理過程參數化，建立包含寒旱區關鍵過程的高分辨率陸面模型；開展氣象—水文—生態環境多圈層耦合技術研究，建立適用于西部的高分辨率區域地球系統模式；構建高分辨率模擬系統，開展多源數據同化技術研究，搭建可視化智能平臺，提升西部區域天氣氣候環境的模擬能力和預測水平。
發展氣候變化應對關鍵技術，保障西部水資源和生態安全，實施開發和保護統籌策略
水資源是制教學場地約我國西部發展的關鍵因素，亟需研發全球變暖背景下西部水資源變化應對關鍵技術。研究重點包括：加強西部水資源管理體系（含跨境水資源管理）建設，科學布局重大水利工程，推動水資源健康循環與智能化管理；研發西部生態系統適應氣候變化的管理技術，構建生態系統固碳、水源涵養、水土保持、防風固沙等功能的動態監測與驗證體系，健全生態安全風險監測與預警機制；提升生態系統修復與功能提升關鍵技術，評估適應氣候變化的管理措施及潛在風險，研發適應新技術。此外，需適度開發西部，實施保護與開發統籌的策略，助力區域可持續發展。
建議與舉措
全球變暖背景下西部生態環境對我國、亞洲甚至北半球的人類生存環境和可持續發展起著重要作用，直接關系到西部地區社會經濟的可持續發展，甚至我國的國際影響與地位。我國把應對氣候變化作為推進生態文明建設、實現高質量發展的重要抓手，基于我國實現可持續發展的內在要求和推動構建人類命運共同體的責任擔當，形成應對氣候變化新理念，以中國智慧為全球氣候治理貢獻力量。
針對促進氣候變化應對領域與其他領域科技交叉融合發展，可以從加強體制機制、央地合作、科研投入、平臺建設、數據協同、人才資源和國際合作等方面綜合考慮。加強頂層設計與宏觀調控能力，聚焦支撐我國西部生態環境保護與經濟建設，氣候變化基礎研究和重大關鍵核心前沿技術攻關研發等活動應直接面向地方需求，組織實施中央和地方科研院所協同攻關。統籌建立多元化投資支持渠道，加大對重點科技創新的支持力度，加強保障西部氣候變化領域的應用基礎研究和關鍵核心技術攻關的穩定支持。加強我國西部現有科技平臺的維護、氣候系統觀測資料空白區的平臺新建和整個平臺網絡的優化整合。建立應對西部氣候與生態環境變化國家科學數據中心，以滿足國家和全社會可持續發展對西部氣候與生態環境變化數據的共享需求。建立完善人才培養機制，培養西部氣候變化應對研究的專門人才；建立靈活的用人和評價體系，充分調動西部地區現有各類人才的工作積極性，發揮其創新潛力，為西部氣候變化研究作出貢獻。將氣候變化領域的國際科技合作納入雙邊、多邊政府間科技協議，完善國際科技合作的政策環境，為我國科學家參與氣候變化領域的國際合作提供政策輔助和支持。
（作者：王會軍，南京信息工程大學氣候系統預測與變化應對全國重點實驗室 中國科學院大氣物理研究所竺可楨—南森國際研究中心；陳活潑，北京師范大學地表過程與水土風沙災害風險防控全國重點實驗室 中國科學院大氣物理研究所竺可楨—南森國際研究中心。《中國科學院院刊》供稿）