为寒旱区水资源环境把脉——记中国科学院寒区旱区环境与工程研究所副研究员吴锦奎

本刊记者　武光磊

为寒旱区水资源环境把脉——记中国科学院寒区旱区环境与工程研究所副研究员吴锦奎

本刊记者武光磊

冰川考察

西北高寒冰雪，自古以来就堪称是难以逾越的天然屏障。西北深居内陆，远离海洋，降水稀少，荒漠遍布。西北地区是中国很多河流的发源地，西北也是中国最干旱的地区。

中国科学院寒区环境与工程研究所副研究员吴锦奎认为：“在西北地区，经济发展相对落后，水资源及其配置对区域发展有着控制性的作用。水资源的变化影响到社会经济的发展、农工产业的占有比例，甚至城市规模的大小等。”在他的眼中，监测对气候异常敏感的寒旱区水资源变化数据，可以获得变化规律，从而预测未来社会经济的发展和生态环境的变化等，为政府决策领导层提供坚实的理论根据。

时隔八年 终走上科研之路

吴锦奎走上科学研究的道路，貌似“天注定”。

他出生于甘肃会宁，一个“十年九旱”、经济贫困落后的地方。在吴锦奎的记忆里，喝水、用水就从来没有“宽裕”过，“几乎天天都过着节水的日子，还要时刻担忧没水”。靠天吃饭是生存的写照。少雨或没雨，庄稼就会欠收甚至颗粒无收，来年的口粮就成了问题。平时把水一点点贮存在事先挖好的水窖里，每逢干旱时节还得去好几公里之外的地方“拉”水。

“想通过自己的力量，改善生我养我的这个地方水资源短缺的现状，”这就是他步入科研之路的初衷。

1991年，吴锦奎于兰州大学水文地质与工程地质专业毕业后进入中国有色金属总公司金川有色金属公司工作。原想从事与“水”相关的工作，但一直未能如愿。时间的流逝和距离梦想越来越远的现实，让他在工作7年后毅然重新捡起了书本。1999年他考上兰州大学地质工程专业地质灾害防治方向的硕士研究生，毕业后接着进入中国科学院大学自然地理学水资源与水环境方向攻读博士学位。

无论是本科阶段的水文地质，还是硕士期间的地质灾害防治，抑或是博士期间的水资源与水环境方向，他始终围绕着“水”这一核心概念进行科研匹配。“学的比较杂，所以对‘水’的理解就更深一些，可以从地下水、地表水、大气降水等多角度出发，全面了解水资源的形成和演化。”

8年梦想的持续坚守，一旦梦想成真便会全力以赴。吴锦奎自走上科研之路后，珍惜每次科研项目、每一次科研总结，带领团队成员穿梭于环境恶劣的高寒之域，建立观测台、实时报告记录监测数据，勤于书写、向社会民众传递高寒冰雪变化时态。迄今为止，他在国内外专业期刊发文50余篇，并承担了众多国家科研项目。

注重合作 立足水资源研究

吴锦奎的研究对象是河流，新疆的伊犁河、额尔齐斯河、塔里木河，甘肃和青海境内的黑河及疏勒河，内蒙古的锡林河等，都留下了他的足迹和汗水。无论是气象站的架设和水文断面的建立，还是利用同位素及水化学的方法结合对传统降水、蒸发及径流等水文过程中的监测……他都有条不紊地进行着。“这一切都是为了拿到第一手的观测资料，科研成果是要用数据说话的”。

吴锦奎承担国家自然科学基金“典型大陆型冰川冰雪融水稳定同位素深化过程的观测与模拟”，验证了冰川表面大气降水中氢氧同位素关系的高斜率，并对其进行了理论证明；在科技部重大科学问题导向项目第六课题“寒区流域水文过程综合模拟与预估研究”中，利用端元分析法，将寒区流域河流径流中的冰雪融水、降水和地下水的比例进行了定量划分，独创性地将同位素观测与水文模型相结合，开创了新的耦合模型；在分析区域过去气候变化和冰川变化的基础上，利用预估的气候变化数据，对伊犁河和额尔齐斯河两条国际河流未来径流量进行了预测。在参与的国家科技支撑计划、中科院知识创新项目、国家气象局气候变化专项、冰冻圈科学国家重点实验室开放基金等近二十项科研课题中，均取得了优异成果。

国际合作是吴锦奎科研中的重要组成部分。

博士期间，他跟随导师参与执行中日合作“黑河流域水文过程研究”项目，全面观测和研究了内陆河黑河流域的降水、蒸发和径流等水文过程，此次经历不仅打开了他科研求知的大门，而且也让他成功迈开了国际合作的第一步。紧接着，他执行完成中德合作项目“Matter fluxes in Inner Mongolia as influenced by stocking rate (MAGIM)”第七子课题“C and N transport via water pathway on the watershed scale”，以我国锡林河流域为主，展开了草原地区河流水文过程的研究。此次合作，让他的国际合作技巧进一步强化。

水，生命之源。自古以来，便是各国相争的焦点。中国和哈萨克斯坦两国拥有567公里的水界长，早在十多年前哈萨克斯坦便提出中国“侵略性”用水导致了哈国国内用水量不足和生态环境的恶化。为解决水域争端、维护两国关系，2001年中哈签订了“共同利用、跨界保护”的河流合作协定。为从根本上解决中哈水域纷争，水利部启动了国际河流行业专项对中哈跨界河流水资源进行研究。吴锦奎主持了相关合作研究课题，对过去及未来中哈跨界流域的气候、冰川及水资源变化进行了评价和预估，中哈双方最终于2015年形成初步联合报告，为未来中哈分水谈判提供了基础性的技术保障。在不间断进行野外考察、双方磋商谈判的过程中，他深感涉及国家利益与安全的事情必须据理力争、不让分毫，这不仅是作为一名科研人员、更是作为一名中国人必备的素质。

和德国同事参观试验装置

展望未来 任重道远下的责无旁贷

“野外考察、观测虽然辛苦，但对我来讲已经习惯了”，吴锦奎很享受那份恶劣环境带给他的另外一种“天高云阔”，这要比“光呆在办公室舒服多了”。

“我们观测冰川的大本营在海拔4200米左右，每周有时要爬两次冰川，在冰面上观测取样。”

历经多年跋山涉水，与自然为伴，吴锦奎及团队成员取得了诸多有意思的成果，比如创新发现了在传统低温下、冰面上同位素氢氧关系的变化；冰雪融水在河流径流中的比例；不同类水源对河流水的贡献程度等，推动着国内同位素这一研究方向的快速发展。

他认为，通过稳定同位素方法可以揭示水文气象过程中细微的物理变化、物质迁移规律及水体间的作用关系，加之具备优良性能的同位素分析仪器的大量生产与研制，让同位素的研究方法变得更加经济有效。而且，同位素方法易于融合多类模型结构，将会在水文研究过程中发挥独特作用。在不久的未来，同位素水文学学科的建立将会为水文过程的定量化研究提供坚实的平台，同时加快科研成果的产业转化，提高研究成果与地方需求的契合度。

随着全球气候变化加剧、水资源日益匮乏，国际上对河流水资源实现“抱团取暖”是大势所趋，对国内科研人员来讲也必将会面临诸多意料不到的难题。吴锦奎认为不惧困难，发展创新科技、确保数据精确度是提高国际话语权的根本，维护国家利益与安全、民族团结与区域可持续性发展，是一个知识分子应该尽的职责。