為寒旱區水資源環境把脈——記中國科學院寒區旱區環境與工程研究所副研究員吳錦奎

本刊記者　武光磊

為寒旱區水資源環境把脈——記中國科學院寒區旱區環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，自古以來就堪稱是難以逾越的天然屏障。西北深居內陸，遠離海洋，降水稀少，荒漠遍布。西北地區是中國很多河流的發源地，西北也是中國最干旱的地區。

中國科學院寒區環境與工程研究所副研究員吳錦奎認為：“在西北地區，經濟發展相對落后，水資源及其配置對區域發展有著控制性的作用。水資源的變化影響到社會經濟的發展、農工產業的占有比例，甚至城市規模的大小等。”在他的眼中，監測對氣候異常敏感的寒旱區水資源變化數據，可以獲得變化規律，從而預測未來社會經濟的發展和生態環境的變化等，為政府決策領導層提供堅實的理論根據。

時隔八年 終走上科研之路

吳錦奎走上科學研究的道路，貌似“天注定”。

他出生于甘肅會寧，一個“十年九旱”、經濟貧困落后的地方。在吳錦奎的記憶里，喝水、用水就從來沒有“寬裕”過，“幾乎天天都過著節水的日子，還要時刻擔憂沒水”。靠天吃飯是生存的寫照。少雨或沒雨，莊稼就會欠收甚至顆粒無收，來年的口糧就成了問題。平時把水一點點貯存在事先挖好的水窖里，每逢干旱時節還得去好幾公里之外的地方“拉”水。

“想通過自己的力量，改善生我養我的這個地方水資源短缺的現狀，”這就是他步入科研之路的初衷。

1991年，吳錦奎于蘭州大學水文地質與工程地質專業畢業后進入中國有色金屬總公司金川有色金屬公司工作。原想從事與“水”相關的工作，但一直未能如愿。時間的流逝和距離夢想越來越遠的現實，讓他在工作7年后毅然重新撿起了書本。1999年他考上蘭州大學地質工程專業地質災害防治方向的碩士研究生，畢業后接著進入中國科學院大學自然地理學水資源與水環境方向攻讀博士學位。

無論是本科階段的水文地質，還是碩士期間的地質災害防治，抑或是博士期間的水資源與水環境方向，他始終圍繞著“水”這一核心概念進行科研匹配。“學的比較雜，所以對‘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，全面了解水資源的形成和演化。”

8年夢想的持續堅守，一旦夢想成真便會全力以赴。吳錦奎自走上科研之路后，珍惜每次科研項目、每一次科研總結，帶領團隊成員穿梭于環境惡劣的高寒之域，建立觀測臺、實時報告記錄監測數據，勤于書寫、向社會民眾傳遞高寒冰雪變化時態。迄今為止，他在國內外專業期刊發文50余篇，并承擔了眾多國家科研項目。

注重合作 立足水資源研究

吳錦奎的研究對象是河流，新疆的伊犁河、額爾齊斯河、塔里木河，甘肅和青海境內的黑河及疏勒河，內蒙古的錫林河等，都留下了他的足跡和汗水。無論是氣象站的架設和水文斷面的建立，還是利用同位素及水化學的方法結合對傳統降水、蒸發及徑流等水文過程中的監測……他都有條不紊地進行著。“這一切都是為了拿到第一手的觀測資料，科研成果是要用數據說話的”。

吳錦奎承擔國家自然科學基金“典型大陸型冰川冰雪融水穩定同位素深化過程的觀測與模擬”，驗證了冰川表面大氣降水中氫氧同位素關系的高斜率，并對其進行了理論證明；在科技部重大科學問題導向項目第六課題“寒區流域水文過程綜合模擬與預估研究”中，利用端元分析法，將寒區流域河流徑流中的冰雪融水、降水和地下水的比例進行了定量劃分，獨創性地將同位素觀測與水文模型相結合，開創了新的耦合模型；在分析區域過去氣候變化和冰川變化的基礎上，利用預估的氣候變化數據，對伊犁河和額爾齊斯河兩條國際河流未來徑流量進行了預測。在參與的國家科技支撐計劃、中科院知識創新項目、國家氣象局氣候變化專項、冰凍圈科學國家重點實驗室開放基金等近二十項科研課題中，均取得了優異成果。

國際合作是吳錦奎科研中的重要組成部分。

博士期間，他跟隨導師參與執行中日合作“黑河流域水文過程研究”項目，全面觀測和研究了內陸河黑河流域的降水、蒸發和徑流等水文過程，此次經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際合作的第一步。緊接著，他執行完成中德合作項目“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”，以我國錫林河流域為主，展開了草原地區河流水文過程的研究。此次合作，讓他的國際合作技巧進一步強化。

水，生命之源。自古以來，便是各國相爭的焦點。中國和哈薩克斯坦兩國擁有567公里的水界長，早在十多年前哈薩克斯坦便提出中國“侵略性”用水導致了哈國國內用水量不足和生態環境的惡化。為解決水域爭端、維護兩國關系，2001年中哈簽訂了“共同利用、跨界保護”的河流合作協定。為從根本上解決中哈水域紛爭，水利部啟動了國際河流行業專項對中哈跨界河流水資源進行研究。吳錦奎主持了相關合作研究課題，對過去及未來中哈跨界流域的氣候、冰川及水資源變化進行了評價和預估，中哈雙方最終于2015年形成初步聯合報告，為未來中哈分水談判提供了基礎性的技術保障。在不間斷進行野外考察、雙方磋商談判的過程中，他深感涉及國家利益與安全的事情必須據理力爭、不讓分毫，這不僅是作為一名科研人員、更是作為一名中國人必備的素質。

和德國同事參觀試驗裝置

展望未來 任重道遠下的責無旁貸

“野外考察、觀測雖然辛苦，但對我來講已經習慣了”，吳錦奎很享受那份惡劣環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”。

“我們觀測冰川的大本營在海拔4200米左右，每周有時要爬兩次冰川，在冰面上觀測取樣。”

歷經多年跋山涉水，與自然為伴，吳錦奎及團隊成員取得了諸多有意思的成果，比如創新發現了在傳統低溫下、冰面上同位素氫氧關系的變化；冰雪融水在河流徑流中的比例；不同類水源對河流水的貢獻程度等，推動著國內同位素這一研究方向的快速發展。

他認為，通過穩定同位素方法可以揭示水文氣象過程中細微的物理變化、物質遷移規律及水體間的作用關系，加之具備優良性能的同位素分析儀器的大量生產與研制，讓同位素的研究方法變得更加經濟有效。而且，同位素方法易于融合多類模型結構，將會在水文研究過程中發揮獨特作用。在不久的未來，同位素水文學學科的建立將會為水文過程的定量化研究提供堅實的平臺，同時加快科研成果的產業轉化，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，國際上對河流水資源實現“抱團取暖”是大勢所趨，對國內科研人員來講也必將會面臨諸多意料不到的難題。吳錦奎認為不懼困難，發展創新科技、確保數據精確度是提高國際話語權的根本，維護國家利益與安全、民族團結與區域可持續性發展，是一個知識分子應該盡的職責。