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《光明日報》專(zhuān)題報道寒旱所黑河流域研究計劃項目
編者按：日前，《光明日報》專(zhuān)題報道了中國科學(xué)院寒區旱區環(huán)境與工程研究所由李新負責的“黑河流域生態(tài)－水文過(guò)程綜合遙感觀(guān)測聯(lián)合試驗”項目。該項目計劃于2012～2015年在黑河流域開(kāi)展一次衛星和航空遙感及地面觀(guān)測互相配合的多尺度綜合觀(guān)測試驗，總體目標是建立國際領(lǐng)先的流域觀(guān)測系統，提高遙感在流域生態(tài)—水文集成研究和水資源管理中的應用能力。經(jīng)過(guò)近兩年的準備，科研人員在黑河流域中游人工綠洲900平方公里的核心觀(guān)測區內，構建了“一橫一縱”觀(guān)測系統，并在30平方公里加密觀(guān)測區內，架設了由17臺渦動(dòng)相關(guān)儀、17臺自動(dòng)氣象站和8套大孔徑閃爍儀構成的通量觀(guān)測矩陣，重點(diǎn)觀(guān)測土壤蒸發(fā)量、樹(shù)木蒸騰量，度量土壤水分、土壤溫度、大氣水熱交換等一系列關(guān)鍵生態(tài)和水文參量。該項目由中科院寒區旱區環(huán)境與工程研究所、北京師范大學(xué)、中科院遙感應用研究所組織實(shí)施，十多家科研院所和高校參與。
發(fā)源于甘肅省西北部的黑河，是我國第二大內陸河。這條河蜿蜒900多公里，流經(jīng)青海、甘肅、內蒙古，滋潤著(zhù)干旱土地上的綠洲，孕育著(zhù)流域內千千萬(wàn)萬(wàn)的百姓。
如今，黑河又成為科技界關(guān)注的焦點(diǎn)——國家自然科學(xué)基金委員會(huì )重大研究計劃“黑河流域生態(tài)-水文過(guò)程集成研究”已經(jīng)正式啟動(dòng)。這項被簡(jiǎn)稱(chēng)為“黑河計劃”的科研項目，預算總經(jīng)費為1.5億元，預計執行期為8年，將以我國黑河流域為典型研究區，探討我國干旱區內陸河流域水-生態(tài)-經(jīng)濟的相互聯(lián)系。同時(shí)，中國科學(xué)院也先后布置了多期西部行動(dòng)計劃項目，支持了黑河流域的綜合觀(guān)測試驗和生態(tài)示范工程。
遙感，重點(diǎn)項目的重中之重張掖，是河西走廊最大的綠洲?！昂诤恿饔蛏鷳B(tài)－水文過(guò)程綜合遙感觀(guān)測聯(lián)合試驗”得到了“黑河計劃”重點(diǎn)項目群和中國科學(xué)院西部行動(dòng)計劃三期項目“黑河流域生態(tài)-水文遙感產(chǎn)品生產(chǎn)算法研究與應用試驗”的聯(lián)合支持，它的一個(gè)重要的試驗區就設在張掖城南一片900平方公里的綠洲上，濃密的玉米地里“藏”著(zhù)各種精密的儀器設備，在其中一個(gè)5.5公里×5.5公里的加密觀(guān)測區內，就包括由17臺渦動(dòng)相關(guān)儀、自動(dòng)氣象站和8套大孔徑閃爍儀構成的觀(guān)測矩陣，以及幾百個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)構成的生態(tài)水文傳感器網(wǎng)絡(luò )?？蒲腥藛T每天都守在隴間，獲取第一手的數據。同時(shí)，運12飛機搭載著(zhù)可見(jiàn)光近紅外、熱紅外和微波波段的先進(jìn)遙感器以及激光雷達，多次飛行在黑河中游和上游的核心觀(guān)測區、生態(tài)樣帶和黑河河道，進(jìn)行著(zhù)關(guān)鍵生態(tài)水文參數的獲取。
中科院寒區旱區環(huán)境與工程研究所的李新研究員，是這一試驗的負責人。因為長(cháng)期在野外工作，他的膚色看上去已經(jīng)和當地人沒(méi)什么兩樣?！爸品N玉米是當地的主要經(jīng)濟作物，也是整個(gè)黑河流域的主要經(jīng)濟作物。我們研究這里的降水、灌溉、蒸散發(fā)、土壤水分、作物生長(cháng)情況等，這是了解黑河流域水-生態(tài)-經(jīng)濟系統的組成部分之一?！彼f(shuō)，在5.5公里×5.5公里的試驗區內，分布著(zhù)玉米地、蔬菜地、果園、居民地……試驗團隊根據作物結構、防護林朝向、村莊與道路分布、土壤水分與灌溉狀況等，將該區域劃分成17個(gè)小區，“分得越詳細、數據獲取越多，我們最終的模型也就更精準?！?/P>
科學(xué)家解釋說(shuō)，他們希望能夠了解黑河流域的整體情況，但不可能對全流域都進(jìn)行人工調查。因此，只能依靠遙感與地面觀(guān)測相結合的手段。他們先在一些面積較小的典型區域中進(jìn)行遙感試驗，同時(shí)進(jìn)行實(shí)地觀(guān)測，然后再比較，校正遙感精度，建立遙感模型?！斑@一模型將被應用于全流域，從而得到整個(gè)流域的信息?！?/P>
“我們這個(gè)試驗將聯(lián)合多學(xué)科、多機構、多項目的科研人員，是2012—2015年間，在黑河流域開(kāi)展的一次衛星和航空遙感及地面觀(guān)測互相配合的多尺度綜合觀(guān)測試驗?！崩钚抡f(shuō)，他們正在張掖進(jìn)行的只是試驗的組成部分之一，“張掖處于流域的中游，是我們最先開(kāi)展試驗的地方。在上游，我們將在黑河干流上游流域、八寶河子流域和典型小流域三個(gè)尺度上開(kāi)展試驗研究；在下游沙漠戈壁－額濟納胡楊林－戈壁－尾閭湖區，我們將選擇額濟納核心綠洲為下游天然綠洲試驗區?！?/P>
“做”一條舉世聞名的河流近些年來(lái)，一門(mén)新興的科學(xué)方興未艾——“流域科學(xué)”。程國棟院士曾這樣解釋?zhuān)核c流域內其他系統的相互作用日益成為科學(xué)界所矚目的焦點(diǎn)，生態(tài)水文、生態(tài)經(jīng)濟、環(huán)境水文地質(zhì)、水文信息學(xué)等新學(xué)科應運而生。將流域作為一個(gè)整體來(lái)考慮，從“水-土-氣-生-人”的角度進(jìn)行綜合集成研究。
流域可以表征地球系統的大部分動(dòng)力特征，大氣－山地冰凍圈－河流－湖泊－地下水－生態(tài)系統－土地利用－人類(lèi)活動(dòng)所構建起的流域圖景，正是地球系統的一個(gè)生動(dòng)寫(xiě)照?！翱梢哉J為流域是地球系統的縮微，是自然界的基本單元?！背虈鴹澱f(shuō)。
隨著(zhù)地球變化研究的不斷深入和系統化，各國、特別是發(fā)達國家對流域的研究也逐漸深入。歐洲的萊茵河、澳大利亞的達令河……這些著(zhù)名的河流已經(jīng)不僅僅是文化藝術(shù)的搖籃、人間勝景的代表，更是科學(xué)領(lǐng)域的“明星”。而美國，更是早在上個(gè)世紀90年代就掀起了流域研究的高潮，并持續至今。
國家自然科學(xué)基金委員會(huì )主任陳宜瑜院士在立項之初就提出這樣一個(gè)目標：“黑河做完以后，要與歐洲的萊茵河，澳大利亞的達令河相比，要在國際上具有一定的影響力?！?/P>
今天，來(lái)自全國各研究機構和高校的科學(xué)家們正朝著(zhù)這個(gè)方向努力著(zhù)?？茖W(xué)家們正是希望通過(guò)黑河流域生態(tài)-水文過(guò)程集成研究，建立我國內陸河流域科學(xué)觀(guān)測-試驗、數據-模擬研究平臺，認識內陸河流域生態(tài)系統與水文系統相互作用的過(guò)程和機理，提高內陸河流域水-生態(tài)-經(jīng)濟系統演變的綜合分析與預測預報能力，為國家內陸河流域水安全、生態(tài)安全以及經(jīng)濟的可持續發(fā)展提供基礎理論和科技支撐。
