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开发利用气候资源与可持续发展
黎 健＊
(江西省气象局，江西 南昌 330046)
摘 要：阐述了气候资源与可持续发展之间的关系，分析了合理开发利用气候资源的主要领域和前景，并初步提出了开发利用气候资源的对策建议，揭示了随着经济的发展、社会的进步和可持续发展战略的不断深入，气候资源的开发利用将会越来越重要。
关键词：气候资源 开发利用 可持续发展
中图分类号：P46；F124.5 文献标识码：A 文章编号：1007－9033(2003)02－0004－06
资源环境与可持续发展已经成为影响人类现在和未来生存与发展的重大问题。我国是一个正在逐步工业化的人口大国，面临着严峻的资源和环境的挑战。在不断推进现代化建设过程中，毫无疑问，必须把实施可持续发展作为一个重大战略。江泽民同志在党的十六大报告中，进一步强调：我国在加快推进社会主义建设中，必须把可持续发展放在十分突出的地位。要合理开发和节约使用各种自然资源。我国要走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子。可持续发展战略中，资源的可持续利用是其重要的方面。而气候资源对人类的生产和生活有很大的影响，甚至会成为决定性因素。它的可再生性、普遍性、清洁性，决定了其在可持续发展中的作用和地位。气候资源的开发利用己经引起了国内外的高度重视，其相关科技及相关产业（如：太阳能、风能的开发应用等）已得到了快速的发展。我国对气候资源问题十分重视，朱基总理在2002年工作报告中，明确指出要依法保护和合理利用气候资源。可以预见，随着经济的发展、社会的进步和可持续发展战略不断深入，气候资源的开发利用将会越来越重要。本文试图就气候资源与可持续发展、开发利用气候资源的主要领域以及如何采取措施进一步合理开发利用气候资源进行一些探讨。
1 气候资源是人类赖以生存和发展的基本条件
气候资源是指大气圈中光、热、水、风能和空气中的氧、氮以及负离子等可以通过开发利用为人类形成使用价值的气候条件。它是自然资源的重要组成部分，是人类赖以生存和发展的基本条件。气候资源与其它自然资源一样，能够为人类生产与生活提供不可缺少的能量和物质。但气候资源又有与其它自然资源不同的特点，气候资源具有资源数量无限性和有限性并存的特点，它是一种可再生资源性、清洁性资源，但其价值只有在使用中才能得以呈现。只要使用开发得当，它将永无止境。而对其开发利用对象来说，其资源量及开发利用程度又是有限的，是有风险的。气候资源还具有普遍存在性，但其在地理分布、丰富程度和结构上有很大的差异，而且气候资源的季节变化和年际变化很大。充分认识气候资源的这些特殊性，对开发利用气候资源十分重要。
2 合理开发利用气候资源是人类社会可持续发展战略的重要任务
2.1 可持续发展战略与气候资源利用的关系
可持续发展战略强调社会经济与生态的结合，依靠科技进步，协调社会经济发展和资源高效利用与生态环境保护的关系，使生产、生态和经济同步发展。气候资源对生物群落的形成和人类社会的发展有着经常的、潜移默化的影响。气候资源是影响自然环境、人类活动和社会经济可持续发展的一个重要因素。在保持环境与经济协调发展的前提下，使用合理的气候指标和充分利用气候资源，既可获得很大的经济、社会和生态效益，又可预防气候灾害。适宜的气候是宝贵的资源，光、热、水、风可无偿提供给任何人。但是，气候资源是取之不尽、用之不竭的可再生资源的概念现在已开始改变，河流的污染使淡水资源的价值降低，气候变迁改变了资源的恒定性。在社会经济发展中，农业、能源、交通、建筑、经济、商业、健康和生活已成为对气候最敏感的领域，研究这些领域与气候资源的关系，对合理开发利用气候资源，实施可持续发展战略具有重要意义。
2.2 气候能源与可持续发展
气候能源主要指由太阳辐射分布不均匀所产生的风能以及直接可利用的太阳能。社会经济发展是建立在对能源的高消耗基础之上的，能源供应与环境保护是本世纪的主要问题，是经济可持续发展的关键。从70年代至90年代，世界能源消耗总量增长了69％。根据有关部门预测，石油将在40 a内枯竭，天然气将在60 a内用光，煤碳也只能用220 a。能源的大量消耗、工业生产排放污染物和温室气体的增加，产生的环境和气候变暖问题已经对社会经济可持续发展造成了严重影响。为此，节约、控制使用化石能源，寻找替代能源已刻不容缓。目前世界上许多国家把提高风能、太阳能利用率作为一项战略措施实施。近几年我国在风能、太阳能的利用上虽然做了一些工作，但是利用程度与发达国家相比还存在很大差距。开发利用风能、太阳能等清洁的可再生能源,不仅有利于经济可持续发展和环境保护，同时还可以带动相关产业的崛起和发展。
2.3 气候资源与制定国民经济发展规划
我国土地资源不仅有限，而且分布不平衡，土壤的发育和肥力与水分、热量等气候因子关系密切。研究国土资源的开发、利用、治理和保护等与气候和气候变化的关系，提出与气候承载能力相适应的规划和措施，防止对国土资源的破坏和浪费，以获得最大的经济效益和最佳的生态效果，则是关系到我国经济可持续发展的根本大计。城市布局、城市发展与气候资源同样关系密切，气候、气象因素是影响城市污染、城市热岛效应、城市灾害的重要因素之一，这些都需要在城市规划中给予高度重视。
水资源是关系国家经济安全的重要战略资源。目前我国除少数地区外，全国都面临淡水资源紧缺的严重局面。300个大中城市中有近200个城市供水紧缺，40多个城市严重缺水，每年缺水45亿m3。水资源不足已成为经济发展的障碍。受季风和气候变化的影响，我国降水量和径流量的季节分配极不均匀，且年际变化很大，有枯水年、丰水年持续出现的特点。而地表水、地下水的补充最主要靠空中降水。因此，必须根据气候变化和水文等资料对水资源的开发、利用，流域的灌溉、防洪、水运、水库和发电等要进行综合科学的规划，以便产生最佳的经济效益和生态效益。
2.4 农业气候资源与农业发展
农业的可持续发展是人类社会、经济可持续发展的重要基础，可持续农业是当今国际上的一个重要前沿课题。人类基本的农业生产是在大气环境中进行的，受天气、气候的影响和制约，气候的每一异常变化都给农业生产留下影响的痕迹。气候的不稳定性、农业气候资源没有合理地开发利用一直困扰和影响中国农业发展。尤其是加入WTO后，我国农业将面临着更加严峻的形势。面对这种挑战，除了加快农业现代化步伐和基因工程技术的应用外，科学分析农业气候资源现状、历史演变规律及发展趋势，合理开发利用气候资源，按照气候资源特点、规律和趋势合理规划大农业布局，提高气候生产潜力，形成区域优势，稳定提高粮食和经济作物产量和品质，改善农业生态环境，是当前我国农业产业结构调整中的重要任务。
3 开发利用气候资源的主要领域
气候资源作为可再生资源，是未来社会开发利用的理想资源。在社会经济发展过程中，合理地开发利用气候资源，可以取得良好的社会、经济和生态效益。开发利用气候资源的领域主要有以下几个方面。
3.1 太阳能的开发利用
太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源。以色列在太阳能利用方面给予了我们许多有益的启示。以色列是一个除了太阳能以外没有什么其它自然能源的国家，目前该国大多数家用加热装置都来自太阳能。太阳能集热材料和太阳能装置的研制成功带动了太阳能利用产业的发展，以色列每年出口数万台的太阳能加热器，并且成为第一个开发、安装太阳能电站的国家。经过气候学家、电力工程专家长期研究得出的评估结论是，每10 km2的沙漠每年接收的太阳能等于以色列电力公司所有的电力。如果世界上1/4的沙漠铺上太阳能电池，全球用电就可以解决了。当前，综合应用太阳能热水器、太阳能空调和太阳能电池发电的新型太阳能建筑已在欧、美和日本等国进行示范。澳大利亚日前决定，将全力支持在新南威尔士州建造1座高达1 000 m的 “太阳塔”，利用太阳能进行风力发电。据称“太阳塔”1 a能发电200兆W，可供20万个家庭用电，而如果采用传统的发电方式，每年要排放83万t的二氧化碳。
中国地处北半球欧亚大陆的东部，主要处温带和亚热带，具有比较丰富的太阳能资源。占国土面积1/4的我国青藏高原、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古等西部地区是太阳辐射资源丰富的地区，年太阳辐射总量在1 700 kW·h/m2以上；东北大部地区、黄河中下游以南地区都是我国太阳能可利用地区，年太阳总辐射量在1 200～1 500 kW·h/m2。我国太阳能开发利用前景广阔，应把太阳能利用作为西部大开发中经济可持续发展的战略手段实施。
仅从太阳能热水器产业看，2000年底，我国太阳能热水器拥有量已达2 600万 m2，年替代常规能源400万t标准煤。太阳能热水器市场以每年20％～30％的速度增长，2002年我国太阳能热水器年销售量实现产值达80多亿元。国家计划在今后15 a内，太阳能热水器产品家庭住宅普及率达到25％。仅此就可实现产值2 613亿元。加上太阳能空调、太阳能照明等产品的研制和推广使用，我国的太阳能利用将成为能源发展中最具潜力的产业之一。
3.2 风能的开发利用
风能是一种不产生任何有害废物、也不排放温室气体的干净能源，风力发电对环境保护起到了不可忽视的积极作用。国外风力发电发展迅速。在1973年第一次能源危机后，欧洲特别是西欧国家痛感能源供应安全的重要性，制定了能源供应多样化战略，其中一个组成部分就是开发利用风能。据欧洲风能协会统计，截止到2001年底，全欧已投入运行的风力发电设备装机容量达1 731万 kW，比2000年增长35％，占全球这类设备总装机容量的72％，年发电量为400亿 kW·h，可满足1 000万个家庭用电。目前发展势头仍将继续下去，德国风力发电已占电力生产的3.5％，政府的目标是2025年将这一比重至少提高到25％。
我国10 m高度层的风能资源总储量为32.26亿 kW，其中实际可开发利用的风能资源储量达2.53亿 kW，相当于90年代初全国发电总装机容量的2倍。新疆北部、内蒙古、甘肃北部和沿海岛屿、滨湖地区是我国风能资源丰富地区，有效风能密度为200～300 W/m2或以上。我国风能利用情况是，1998年风电装机容量仅为22.36万 kW，不到全国总装机的0.1％。而同年德国装机容量为208.8万 kW，美国为180万 kW，印度为85万 kW。相比之下，我国的风能利用程度还不高，但潜力很大。对我国南方地区而言，风能资源在季节上的分布正好与水力资源相反，在秋、冬和初春的6个月中，风力资源占全年风力资源总量的76％，风力发电同水力发电在时间上有极好的互补性。
3.3 农业气候资源的开发利用
3.3.1 合理利用气候资源 调整农业产业结构
农作物对光照、温度、水分有各自不同的要求。只有尊重客观规律，从作物的气候适应性出发，选择适宜的地区，种植适宜的作物和品种，才能充分利用气候资源，获得稳定的产量和优良的品质。受气候变化的影响，根据我国农业种植制度，水稻、小麦、玉米、棉花、大豆、油料、糖料等作物生产，如产量、品质、适宜区也将随之变化。因此，在进行农业产业结构调整时，从战略上应重视农业气候资源的动态变化，适时开展农业气候动态区划。同时对农业气候资源的利用还须考虑其稳定性和风险性。
3.3.2 山区气候资源的开发利用
我国山地（包括高原和丘陵）面积约占国土总面积的2/3，山区气候的时空变化非常复杂，气候资源丰富多样。山区气候的变化特征主要表现在随海拔增高，热量和日照时数减少，降水量和空气湿度增加。山区气候条件的垂直变化使各种农林作物的物候期、生育期、经济性状都随海拔高度而发生相应变化，进而导致农产品产量、品质的改变。我国亚热带东部地区丘陵山区面积占3/4，气候、土壤、植被随海拔、坡向而异，形成不同的生态环境，为农林牧综合发展、特色农业提供了优越条件。山区农业气象灾害频繁，多暴雨和干旱发生，在合理开发利用山区气候资源时，也应注意防范气候风险。
3.3.3 开展农业气候可行性论证
调整农业产业结构、农业新技术新品种引进、农业工程建设等重大农业活动与气候资源存在着相互作用和相互影响，必须遵循气候规律，合理利用气候资源。例如埃及阿斯旺大坝的设计完工，曾一度收到了显著的经济效益，但同时生态环境受到严重破坏，使该地区土壤变得贫瘠，干旱加重，沙漠化扩大，结果是得不偿失。我国某温带地区引种热带咖啡豆种植失败造成了严重损失和不良的社会影响等等，都是在农业工程活动中没进行气候可行性论证的教训。因此，各级政府及有关部门在实施重要农业工程、农业开发项目、新品种新技术引进项目前，必须进行农业气候可行性论证。只有这样，才能做到既充分合理利用气候资源，又保护生态环境，防范不适度的开发利用气候资源所带来的生态恶化和不必要的损失，实现农业气候资源的合理开发和可持续利用。
3.4 城市化发展与气候的相互作用
城市化是未来我国发展的一个重要趋势。城市化意味着街道纵横，建筑物林立、高低不平，形成特殊的下垫面；城市密集人口的生活和生产活动，消耗大量能源，排放人为热、水汽和杂物。城市建设是人类对自然环境干预最强烈、自然环境变化最大的地方。
城市建设对局地气候有着重要影响。从动力效应分析，城市建筑群使自然风速减弱。据西安、上海、北京等大城市观测比较，城市风速比郊区减小30％～40％，冬季比夏季减小更多，城市风的日变化比郊区小。但高层建筑会改变气流方向，造成近地层局部地区风速增大。高层建筑拐角处发生的强风致灾现象在国内外常有报道。
热岛效应是城市发展中最引人注目的现象。沈阳、西安、兰州、广州等地观测表明，城市年平均气温比郊区高0.8～1.5 ℃，使市区出现闭合热中心。城市建筑物和道路基本上是不透水层，降雨后很快流失，再加上植被面积小，因此蒸散量小，使城市湿度比郊区减小1％～8％。城市建筑群所引起地面粗糙度增大，污染物使城市上空大气含有大量凝结核，使城市降水增加3％～9％。城市排放的工业和生活废气不仅污染了大气环境，使空气混浊度增加，而且使大气中气溶胶大量增加，致使城市太阳辐射减弱。此外，城市霜日比郊区减少20～25 d,雷暴日数比郊区多5～10 d,晴天日数比郊区减少5 d左右。
研究气候与城市相互作用很有价值。除了为城市规划提供所需的气候数据和规划建议外，研究建立各种城市气候数值模式，将气候学与城市建设规划和设计定量结合起来，作出最优化的建筑设计，使城市和建筑物适应当地气候并创造出人类居住的城市生态环境。
城市规划与建设应充分考虑气候问题。任何程度的空气污染都与大气中的风、湍流、温度、降水、大气稳定度等气象条件有关。日照在城市总体布局中也有重要作用，其原则是在合理节约城市建设用地并保证居住区有一定的日照环境。城市居住区规划要考虑日照的年、季、日变化规律。城市绿化对净化大气、改善市区生态气候中有重要作用。城市绿化可起到降温、增湿、降低风速和减小噪音的作用。
目前，重要的是要根据城市、经济的发展实践，根据气象观测数据的积累及气候变化研究综合分析城市规划、工程设计与气候资源之间的关系，修正有关规划设计指标体系和规范，以进一步提高工程设计中的安全性、可靠性、舒适性和经济效益。
4 合理开发利用气候资源的对策建议
我国在开发利用气候资源方面做了大量的工作，也取得了相当明显的成效。但从总体上看，全社会气候资源开发利用的意识不强；气候资源开发利用水平与社会经济发展的需求不相适应；气候资源开发利用的规模和效益与实际可开发资源量以及其对社会经济可持续发展的潜在贡献率差距较大。为此，必须进一步采取措施，加强气候资源开发利用工作。
4.1 加强领导 增强意识 强化气候资源的管理
气候工作、气候资源的管理具有多学科、跨部门的特点。涉及气象、海洋、农业、国土、能源、交通、环保、计划等诸多领域和部门。它还不仅仅涉及其业务、服务和研究，而且涉及到如何动员全社会的力量，在统一规划、统一组织、统一布局下，采取工程、生态和科技等综合措施，来合理开发利用气候资源。因此，各级政府有必要进一步加强这项工作的领导和协调。要通过政府和部门加强管理，增强全社会的气候资源意识，拓宽气候资源的利用领域，提高气候资源的利用率，防止人类活动对气候资源的破坏，努力实现资源、环境和社会经济的可持续发展。
4.2 纳入计划 加大投入 提高气候资源开发利用和气候变化的监测服务能力
气候是一种重要的国家自然资源，也是极具应用价值的可再生资源。加强气候变化的监测，不断提高气候资源开发利用和气候变化监测、评估和服务能力，对于拓宽资源的利用领域，增强预见性，促进环境、资源和生态与经济的可持续发展有着十分重要的意义。建议国家和各级政府将合理开发利用气候资源纳入社会和国民经济发展规划和计划，加大投入。要充分利用和发挥我国已有的大气、海洋、陆地、生态等观测系统的作用，通过整合和改进完善，建立现代化的气候资源变化监测网络系统，加强气候资源影响评估系统和气候数值模式系统的建设，全面开展动态的气候区划分析业务和气候影响评估业务，建立气候资源开发利用的经济和生态评价指标体系，对气候资源敏感的开发利用工程开展气候可行性论证和效益评价工作。
4.3 健全法规 完善制度 促进气候资源的开发利用
《中华人民共和国气象法》第三十三条规定“县级以上地方人民政府应当根据本地区气候资源的特点，对气候资源开发利用的方向和保护的重点作出规划。地方各级气象主管机构应当根据本级人民政府的规划，向本级人民政府和同级有关部门提出利用、保护气候资源和推广应用气候资源区划等成果的建议”。要进一步促进气候资源的开发利用，必须进一步健全法律法规，要制定鼓励合理开发利用太阳能、风能及其它气候资源的法律法规，提供更加优惠的产业政策。在有关政策的制定上，必须统筹兼顾其产业经济效益和生态效益。要建立相关重大工程、重大开发项目的气候可行性论证条例或规范。制定气候系统资料共享的标准、政策和法规，保障全社会气候系统观测资料和信息的共享。
4.4 加强研究 注重合作 不断提高我国气候资源开发利用科技水平
气候资源要得到尽可能的开发利用，就必须加强对气候资源开发利用的研究，并加强相关行业科技人员的合作与交流。要加强农业生产、生态环境、城市发展、经济建设等方面气候资源总体承载能力的研究，深入分析研究其变化对我国环境、生态和社会经济系统将产生的影响，积极开展气候资源变化的研究，研究开发有利于环境、资源、生态与经济可持续发展产业布局和发展模式，并注意从战略的高度研究应对气候资源变化的中长期行动策略和计划。大力开发和改进气候能源（太阳能、风能）利用技术，不断研制气候能源高效利用和经济实用的产品。加强人工影响天气的研究和新型高效作业工具、作业方式的开发研制。
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收稿日期：2003年01月27日
*本文作者为江西省气象局副局长、高级工程师。
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