国际水文科学协会的23个未解决问题

国际水文科学协会（IAHS）根据水文工作群体对未来协同努力的需求于 2017年发起一项倡议——确定水文领域的未解决主要问题。IAHS 通过网上征集和先后 2 次研讨会，对收集到的大量潜在的科学问题进行了排序和整合，并仿照德国数学家大卫•希尔伯特于 1900年在巴黎举行的第二届国际数学家大会上提出的 23 道 20世纪最重要数学问题的形式，公布了未来水文领域的 23个未解决问题。尽管参与者的建议存在差异（参与的科学家就有 230 名之多），但这 23个未解决问题揭示了水文行业关注的和学科需要的问题（以群体合力来研究），而非对已有工作的彻底摈弃或转向。这些未解决问题的焦点在于：1）不同空间和时间尺度上水文变化的过程和因果关系；2）人们日益重视环境变化引出新的关注，即环境变化在水文学科内各界面之间、不同学科之间是如何跨边界传递的？3）不断扩张的人类活动衍生出的一系列问题，即在水管理问题日益复杂的大环境中，人与自然之间是如何相互作用的？水循环又如何反映这样的作用？IAHS 希望这 23个未解决问题能帮助引导未来水文领域的研究方向。

IAHS 23个未解决问题按以下 7个主题分类如下（排名不分先后）：

● 时间的可变性和变化

1.在气候和环境变化的条件下，水文循环是否存在区域性加速或减速现象？是否存在临界点（不可逆转的变化）？

2.在暖化的气候条件下，寒冷地区的径流和地下水如何变化（例如冰川融化和永久冻土解冻）？

3.气候变化和水资源开发利用改变干旱半干旱地区季节性河流和地下水的机制是什么？

4.土地覆被变化和土壤扰动对地球表面水和能通量的影响是什么？对由此产生的地下水补给的影响又是什么？

● 空间的可变性和尺度

5.造成径流、蒸发、地下水和物质通量（碳和其他养分、泥沙）及其控制因素（如降雪机制、干旱、作用系数）敏感度的空间异质性和均匀性的原因是什么？

6.流域尺度的水文规律是什么？它们如何随空间尺度变化？

7.为什么多数土壤优势流是跨多个尺度的？这种行为与关键带如何共同演化？

3.2.2 数据获取测试 该部分是测试昆虫生境移动监测软件的数据获取功能模块在连接Bmob后端云服务器后能否正常监听到数据库的更新，并将更新的数据获取下来，步骤如下：

8.为什么河流会相当快速地响应降水输入（当流域存在“老水”时）？陆地水循环中水在流域的运移时间分布是什么？

● 极值的可变性

9.洪水多发期和干旱多发期是如何产生的？它们正在变化吗？如果在变，原因何在？

10.为什么某些流域的径流极值对土地利用/覆被和地貌变化比其他流域更敏感？

11.为什么雨雪混合时会产生异常的径流？什么条件和什么时间会发生这种情况？

● 水文学界面

12.控制“山坡-河岸-河流-地下水”之间相互作用的过程是什么？这些要素何时相连？

13.控制跨界地下水流量的过程是什么（例如：地下水补给、区间流域通量和向海洋的排放量）？

15.最新引起关注的污染物范围、趋势和影响如何？如何清除或灭活地下微生物病原体？

● 观测和数据

16.如何利用创新技术观测不同时空尺度地表和地下的特性、状态和通量？

17.与“软数据”（来自非水文专业人员的定性观测、数据挖掘等）相比，传统水文观测的价值是什么？在什么条件下可以用空间数据替代时间数据？

18.如何从已有数据中提取有关人类和水系统的信息，以便为“社会水文模式”和概念化的构建过程提供信息？

● 建模方法

19.如何调整水文模型使之能推测包括植被动态变化的变化条件？

20.我们如何能弄清水文预报中的模型结构、参数、输入的不确定性？如何才能降低这些不确定性？

● 与社会的界面

21.如何将水文预报中的确定性（不确定性）通过沟通传递给决策者和公众？

22.与水管理相关的社会目标（例如：水、环境、能源、食品、健康）之间的协同和权衡是什么？

23.水在移民、城市化和人类文明发展中的作用是什么？当代水管理能从中获得什么启示？

编译自Twenty-three unsolved problems in hydrology（UPH）–a community perspective，2019年收录于《水文科学杂志》，作者 Günter Blöschl, Marc F.P.Bierkens, Antonio Chambel 等。