气候变化如何影响哥斯达黎加的水资源

源自《国际原子能机构通报》

哥斯达黎加坐落在将太平洋与加勒比海分开的一块狭长的土地上,近年来海洋温度不断高于平均水平,并发生了有史以来第一次飓风

科学家准备泉水样品,用于分析哥斯达黎加埃雷迪亚的惰性气体。 (图/哥斯达黎加埃莱蒂亚公共服务公司L. Castro)

哥斯达黎加坐落在将太平洋与加勒比海分开的一块狭长的土地上,近年来海洋温度不断高于平均水平,并发生了有史以来第一次飓风。在国际原子能机构的帮助下,哥斯达黎加的科学家们现在转向利用同位素技术,在已被确定为可能受气候变化特别影响的地区监测这些极端天气事件,保护该国的水资源和人口。

“水是有记忆的。”位于埃尔雷迪亚的哥斯达黎加国立大学稳定同位素研究小组协调员Ricardo Sánchez-Murillo说。“利用同位素,我们可以记录这些记忆,并使用我们在降水中收集的当前信息了解过去的气候事件,改善哥斯达黎加应对飓风等未来气象事件的计划。”2015年,严重的干旱过后,中美洲出现了一次最强的厄尔尼诺南部震荡。厄尔尼诺南部震荡是该地区数百年来一直在发生的一种海洋表面变暖现象。一年后,哥斯达黎加遭遇了有史以来中美洲最南端地区的第一次飓风。

“我们的历史记录中还未曾记录发生过对哥斯达黎加产生影响的飓风。”Sánchez-Murillo说。“所以我们很容易受到影响并遭受灾难后果,因为我们不知道如何应对。”

这些现象伴随着一系列同位素指纹特征,Sánchez-Murillo等科学家们可以利用特殊的核衍生技术捕获这些指纹特征。记录这些特征后,他们使用同位素数据,结合气候模型和过去的气候记录,预测未来气象事件的频率、量级和强度,并通知当局,使当局可以做好更充分的准备。这背后的科学被称为同位素水文学(见第15页“科学”栏)。

“我们现在有了这些示踪剂,它们可以作为‘哨兵’。”Sánchez-Murillo说道。“这些技术使我们有能力看到常规手段无法实现的东西。常规方法看不到的情况,同位素可以看到。

利用同位素技术研究对水系统知之甚少的专家们也在寻找解决与气候变化有关的水资源挑战的解决方案,这些挑战甚至影响到包括哥斯达黎加在内的最潮湿地区。通过这些技术,科学家们可以确定水源的数量和质量。他们使用天然存在的同位素作为示踪剂,弄清地下水源于何处,是新的还是旧的,是否正在得到补给或被污染,以及如何运输的。

通过原子能机构的技术合作计划,哥斯达黎加的水文学家获得了支持和培训,以建立一个追踪降水和地下水过程的监测网络。

了解降雨模式有助于水文学家了解水的补给地点、时间和方式,这些信息是制定土地和水资源管理计划的关键。利用同位素,他们研究了中央山谷中的水资源。中央山谷是太平洋和加勒比斜坡之间的一条生物走廊,为哥斯达黎加约五分之一的人口(约100万)提供饮用水。目前,他们了解到含水层获得新水的确切高度和区域。

“了解控制降雨模式的关键因素及其与地下水补给的关系对于政府和环境机构优先考虑资源和工作至关重要。”Sánchez-Murillo说。“既然我们知道了关键的补给区以及地下水的运输方式,我们就可以越过商业活动,优先考虑保护这些区域。”

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(图/国际原子能机构F. Nassif)

影响政策

Sánchez-Murillo及其团队的工作旨在使政府能够在最关键的补给区域采取保护措施,继而使居民、农民或企业能够继续开展活动,而不会对水源产生负面影响。

“虽然我们一直贯彻法规来保护我们的水资源,但不同的是现在我们可以更精确、更有效地保护。”Sánchez-Murillo说。“我们确切地知道哪些区域需要特别关注,知道如何保护它们以确保现在和未来几十年的用水供应。”

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Through the IAEA’s technical cooperation programme, hydrologists in Costa Rica have received support and training to develop a monitoring network that traces precipitation and underground water processes.

Understanding rainfall patterns helps hydrologists know where, when and how water is recharged — information that is key to devising land and water management plans. With isotopes, they have studied water in the Central Valley, a biological corridor between the Pacific and Caribbean slopes that supplies drinking water to approximately a fifth of Costa Rica’s population, around one million people. And today, they know the exact height and zones from which aquifers get new water.

“Understanding the key factors controlling rainfall patterns and their relationship with groundwater recharge is essential for government and environmental agencies to prioritize resources and efforts,” Sánchez-Murillo said. “Now that we know the critical recharge areas and how groundwater travels, we can prioritize the conservation of these areas over commercial activities.”

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Impacting policy

The work by Sánchez-Murillo and his team is intended to enable the government to target conservation measures at the most critical areas of recharge. This would, in turn, allow residents, farmers, or businesses to continue developing activities without having a negative impact on the sources of water.

“While we have always had regulations in place to protect our water, the difference is that now we can be more precise, more efficient,” Sánchez-Murillo said. “We know exactly which areas need special attention, and we know how to protect them to ensure water supply for now and the coming decades.”

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