氣候資源

氣候資源

氣候資源通常指光、熱、水、風、大氣成分等,作為人類生產、生活必不可少的主要自然資源,可被人類直接或間接的利用,或在一定的技術和經濟條件下為人類提供物質及能量。氣候資源分為熱量資源、光能資源、水分資源、風能資源和大氣成分資源等。共具有普遍性、清潔性和可再生性,已被廣泛套用於國計民生的各個方面,在人類可持續發展中占據重要地位和作用。

基本介紹

  • 中文名:氣候資源
  • 外文名:climatic resources
  • 舉例:光能、熱量、水分與風能
  • 補充:一種可利用的可再生資源
  • 地位:我國的十大自然資源之一
  • 意義:在人類可持續發展中占據重要地位
定義,形成因子,基本屬性,自然性,社會性,價值性,開發利用,監測評估,保護條例,基本特徵,

定義

氣候資源是一種寶貴的自然資源,可以為人類的物質財富生產過程提供原材料和能源。是指能為人類經濟活動所利用的光能、熱量、水分與風能等,是一種可利用的可再生資源,也是我國的十大自然資源之一。包括太陽輻射、熱量、水分、空氣,風能等。

    形成因子

    氣候資源的形成因子不等同於氣候的形成因子,而是比其更複雜。因為氣候只是氣候資源的來源與基礎。氣候還必需同一定的社會因子結合起來,才能轉變為資源。從70年代起,世界氣象組織開始將氣候看作是氣候系統的產物。氣候系統包括大氣、海洋、大陸、冰雪圈生物圈等成分及其相互作用。換言之,氣候是地表層五大自然圈層相互作用的產物。當前人們所熟知的太陽活動、海溫、地溫、溫室效應厄爾尼諾現象等都只是這個龐大的系統中的一些突出的環節。其中任何一個環節的異常現象都有可能對氣候系統有所衝擊,進而影響到氣候的異常;但是卻不能決定整個系統的運轉,或者對氣候異常起決定性影響。當前,對氣候系統各成分及其相互作用尚沒有進行全面和精確診斷分析和作出預測的客觀條件,這也是氣候預報的準確率難以迅速提高的原因。但是,同樣的氣候卻可以有相差很大的利用效益,甚至也可能轉變成為災害。這主要決定於人們擁有的技術條件(如水利工程、作物品種等)和所採取的決策與管理措施是否正確和得力。這就說明了氣候從一種自然現象轉變成為一種資源是完全離不開社會因子的作用的。
    因此,氣候資源的因子是一個既包含許多自然因子,又包括許多社會因子在內的龐大系統。至今人們還沒有能完全弄清這一系統的各個成員及相互聯繫。因此,只能採取一些簡化的辦法。比如,進行理想化處理。如計算某種資源的潛力時,假設其它生產條件與資源均達到理想要求,只估計某一種氣候資源量所能達到的產量極限。如竺可楨估計光能在農業生產上的潛力。他認為,在每年只用一個季度的輻射量,光能效能以1%計,則長江流域單季水稻每畝可得941市斤產量。如提高光能效能達3%,則每畝可得2823市斤產量。雖然這些簡化的辦法只能在一定條件下粗略描寫氣候資源的分布與豐度,但對於這一資源的數量仍可給出一個基本的概念,對於規劃與管理這一資源都是很有用的。
    氣候資源則指能為人類合理利用的氣候條件(如光能、熱能水分、風等)。

    基本屬性

    氣候資源概念的提出,其實已經包含了對氣候資源基本屬性的認定,即氣候資源是一種自然資源。但是,由於目前我國環境保護與自然資源法學研究界對氣候資源還沒有給予關注,研究者寥寥可數,還沒有形成“氣候資源”的意識。準確認識氣候資源的基本屬性對氣候資源保護立法具有決定性的意義,這不僅決定氣候資源是否可以接受法律手段的調整與規範,也決定對氣候資源保護立法採用何種方式。氣候資源是一種自然資源,這是因為它具有自然資源的3種基本屬性,即自然性、社會性和價值性。

    自然性

    首先,氣候資源分布於大氣圈中,表現為自然物質和能量,是自然過程所產生的天然生成物,沒有凝結抽象勞動,是非勞動產品。其次,氣候資源具有整體性。氣候資源是整個生態體系中極為重要的一部分,它與其他自然資源互存相連,共同構成龐大、複雜、流動、互相影響和聯繫的生態體系,“在一定時間內,即使氣候的微小變化也能引起生態系統成分的巨大變化”,“氣候變化導致的氣溫和降水模式的改變是造成生態系統和人文系統脆弱的主要原因之一”。

    社會性

    氣候資源的社會性是圍繞其開發利用活動呈現出來的,主要表現如下。
    1.氣候資源開發利用需要信息和技術的支持
    氣候成為一種資源,其發展過程充分表明了氣候資源與信息和技術的密切關係。以前,人們只懂得去適應氣候條件,而隨著工業革命的到來,人們懂得了開發利用氣候資源。氣候資源信息的獲得幫助人們在農業建築交通旅遊能源行業獲取了豐厚的經濟效益,不斷研發的先進技術設備促使氣候資源的潛能得到巨大發揮。風能、太陽能開發利用是最典型的例子。
    2.氣候資源需要人們綜合開發利用
    從其自身來看,光、熱、水、風、空氣等氣候因子互相影響、互相制約構成一定地域不同的氣候資源類型;另一方面,氣候資源與河流、土壤、植被、生物等構成一個統一體。氣候資源與土地資源依存,形成不同性質和地貌的土地,即“魚米之鄉不同於沙漠是由於降水量的不同,熱帶雨林不同於荒蕪的凍原在於溫度條件的不同”。因此,在開發利用時,為了保持生態平衡、獲得最優效益,往往需要綜合利用。
    3.氣候資源需要規模開發利用
    氣候資源密度低、分布廣,不論是農業氣候資源、旅遊氣候資源還是氣候能源(風能、太陽能)的開發利用都必須有相當的規模,才會獲得持久的收益。
    4.氣候資源開發利用活動需要進行公共決策
    氣候資源乃人類共有的財富,關係到地球上所有生命的生存和發展,不適當的開發利用有可能招致生態災難,因而決策應當相當謹慎,應當是公共決策。2006年我國政府正式將“合理開發利用氣候資源”納入了《國民經濟和社會發展第十一個五年規劃》,意味著氣候資源的開發利用正式進入公共決策體系。
    5.氣候資源開發利用活動具有外部性特徵
    外部性是指某個微觀經濟單位的經濟活動對其他微觀經濟單位所產生的非市場性的影響。其中,對受影響者有利的外部性影響被稱為外部經濟性,對受影響者不利的外部性影響被稱為外部不經濟性。外部不經濟性是自然資源開發利用活動中難以克服和避免的問題,主要表現為給他人增加成本的資源破壞、環境污染等侵權行為。氣候資源相對於傳統化石能源而言是清潔能源,不會排放污染物,但是其他破壞資源、環境與生態的外部不經濟性問題同樣不可避免。譬如,大規模改變降水的分布,有可能帶來嚴重後果,因為“空中水資源是大氣環流的一個組成部分,特別是水汽輸送通道上水汽含量的改變,不僅可能影響當地的天氣氣候條件,而且可能對下游地區產生巨大的影響”;套用風能發電時會出現占用土地、產生噪音等現象。當然,氣候資源開發利用中也會帶來外部經濟性,譬如,利用風能發電的風車往往成為當地一道亮麗的風景線。
    6.氣候資源開發利用活動影響人類社會的存在和發展
    不同的氣候資源造就了不同的國度,擁有並且合理開發利用優良氣候資源的國度往往是富庶發達的,而氣候資源貧瘠惡劣的國度往往是貧窮落後的。氣候資源是人類生存和發展的自然基礎,嚴重破壞氣候資源將導致不可逆轉的災難。歷史上許多文明古國的消失已經證明了這一點。

    價值性

    自然資源是價值體,效用性、稀缺性是其價值的自然基礎,市場交易是實現其價值的社會基礎。氣候資源同樣具有以上3種特性。
    首先,氣候資源具有效用性。所謂效用性就是為人們所需要。氣候資源是地球上生命現象賴以產生、存在和發展的基本條件,也是人類生存和發展工農業生產的自然物質和能源。氣候資源為人們所需要的事實幾乎無庸論證。
    其次,氣候資源具有稀缺性。稀缺性是自然資源的固有特性,即自然資源相對人類的需要在數量上的不足。氣候資源通常被當作恆定資源或非耗竭性資源,認為他們在自然中大量存在,無論如何使用其總量也不會減少且無污染或少污染,也就是說取之不盡,用之不竭。“然而,人類利用恆定資源的經濟技術水平有限,開發利用量也極為有限”。“對各種可更新資源,如太陽能、潮汐能、風能,已估算過它們的最大自然能量潛力,得出的可得性數字顯示出非常美好的前景。但這種估計並無多少實際意義,現實中的可得性取決於人類把這些潛力轉換為實際能源的能力,取決於人類是否願意承擔這樣做的代價和成本,包括對環境退化的代價”。因此,與人類對氣候資源開發利用無限大的需求相比,由於受認識水平、科技能力和成本投入等條件的限制,氣候資源實際可開發使用量其實是很有限的,是不能完全滿足人類的需求的。另外,當代和未來急劇增長的人口與一定的氣候資源之間存在的消耗與供給的矛盾,氣候資源在地域、時間分布上的不均勻性、變異性、不可儲存性等自然特性與人類對它普遍需求的矛盾,氣候資源破壞嚴重與人們對優質氣候資源需求增多之間的矛盾以及氣候資源開發利用市場主體之間爭奪產權的矛盾等。凡此種種都促使氣候資源稀缺性表現得更為明顯和現實。
    至於氣候資源是否能夠交易,從目前《可再生能源法》來看,國家已經明確規定要推動可再生能源市場的建立和發展,該檔案中規定的可再生能源就包括了風能、太陽能。事實上,風力發電經營特許權交易正在中國市場上擴展。可以預見,將來還會有更多的氣候資源逐步進入交易市場。正如學者指出,隨著人類經濟體系在結構和功能上的日臻完善,許多原來被認為沒有價值和價格且在經濟過程中不起主要作用的物品或服務現在變得越來越重要,如空氣、陽光等。同時,隨著人類社會經濟活動的加劇使得這些資源具備了“稀缺性”,價值的交換和轉移也就成為可能。

    開發利用

    利用氣候資源最廣泛的是:農業、建築業、交通運輸、商業、旅遊、醫療等部分。
    氣候資源與其它資源不同,不能進入市場交易。在各種自然資源中,氣候資源最容易發生變化,且變化最為劇烈。有利的氣候條件是自然生產力,是資源;不利的氣候條件則破壞生產力,是災害。利用恰當,氣候資源可取之不盡,但在時空分布上具有不均勻性和不可取代性。故對一地的氣候資源要從實際出發,正確評價,才能得到合理的開發利用。

    監測評估

    水資源是關係國家經濟安全的重要戰略資源,氣候變化對我國北方地區水資源可持續利用的影響和未來氣候變化對策研究,是對水資源及其可持續利用具有方向性、戰略性意義的基礎工作。目前我國除少數地區外,都面臨淡水資源緊缺的嚴重局面。我國受季風系統影響,水資源總量有明顯的年際和年代際變化,其變率可達總量的20%以上,局部區域的變化更可到100%以上。由於人們對氣候系統的認識還十分有限,對未來氣候變化預測的可靠性離要求還有很大距離。因此當前亟需深入開展氣候變化的科學研究,認識氣候變化對水資源影響的機理,預測水資源的未來演化趨勢,對水資源開發利用進行科學的綜合規劃,產生最佳的經濟效益和生態效益。當溫室氣體在大氣中增多時,會使大氣吸收能力增加,從而導致全球氣候變暖和天空雲量增加,可能會增大散射輻射,並可能嚴重影響太陽能集熱器的作用。
    近30年來,我國大部分地區太陽總輻射和直接輻射均呈減少趨勢,在排除了雲的影響後,對太陽輻射的統計也得出了類似的結果。對雲量和地面能見度近30年的變化規律的統計分析發現,中國大部分地區的能見度呈下降趨勢,但云量的變化並不明顯,大氣渾濁度和大氣中的懸浮粒子濃度增加是引起輻射量下降的原因之一。因此,太陽能資源並非一成不變,急需進行重新計算,研究氣候變化對太陽能資源的影響,以適應太陽能利用的要求。隨著風電的增長,對風的預報也成為風電上網調配的主要因素,目前美國加州正在進行對風場的預報系統,並將進行一個月的預報。在丹麥, Riso 也在研究,目前對2個供電公司提供預報服務,該服務對風預報的精確性有很大改進。我國也應著手研究風能預報系統。全球氣候變化可能導致水、風能、太陽能等氣候資源的變化,開展氣候變化對水、風能、太陽能等氣候資源的影響研究,可以為氣候資源的開發、規劃、建設和運行提供必要的預警和決策建議。應在分析常規氣象資料基礎上,利用高分辨地理信息、衛星遙感及垂直高分辨邊界層探測綜合系統,實施資料同化處理以及採用中尺度細格線模式,建立風能、太陽能等氣候資源的監測評估系統,評估氣候資源未來演化趨勢及對環境、生態和社會經濟系統的影響。

    保護條例

    《中華人民共和國氣象法》
    第三十二條 國務院氣象主管機構負責全國氣候資源的綜合調查、區劃工作,組織進行氣候監測、分析、評價,並對可能引起氣候惡化大氣成分進行監測,定期發布全國氣候狀況公報。
    《中華人民共和國氣象法》《中華人民共和國氣象法》
    第三十三條 縣級以上地方人民政府應當根據本地區氣候資源的特點,對氣候資源開發利用的方向和保護的重點作出規劃。
    第三十四條 各級氣象主管機構應當組織對城市規劃、國家重點建設工程、重大區域性經濟開發項目和大型太陽能風能等氣候資源開發利用項目進行氣候可行性論證。
    我國氣候資源的

    基本特徵

    太陽能資源
    太陽能資源豐富、光合生產潛力高。中國的太陽能資源除川黔地區外,其餘大都相當或超過國外同緯度地區,與美國相當,略高於日本。高值和低值中心處於22~35°N之間。即青藏高原高值中心,其南部光能接近世界上最豐富的撒哈拉沙漠,拉薩有“日光城”之稱。低值中心出現在四川盆地。我國主要農業區,作物生長期間的光合有效輻射量多,為作物高產提供了充足的光能。青藏高原生長期短,能為植物提供的光合有效輻射量為全國最低。
    熱量帶亞熱帶和溫帶
    熱量帶多,亞熱帶和溫帶面積大。中國是世界上熱量帶最多的國家,由南往北相繼出現熱帶、南亞熱帶、中亞熱帶北亞熱帶南溫帶中溫帶北溫帶。青藏高原還有高原溫帶、高原亞寒帶和高原寒帶。中國東部主要農業區面積較大,其中亞熱帶和中、南溫帶約占全國陸地總面積的42.5%,其熱量與美國主要農業區相近似。≥10℃積溫,在40°N地區比日本略多,與地中海氣候地區相近;在30°N地區,比地中海氣候地區多500℃,比西亞、南亞、非洲等地少600~1000℃。
    季風氣候顯著影響
    熱量資源的季節變化十分明顯,大部分地區四季分明,農事活動依賴節氣的更迭十分敏感。中國東部與世界同緯度相比,冬季過冷,夏季偏熱,而且緯度越高越明顯,冬季比夏季突出。夏季偏熱,一年生喜溫作物(水稻、玉米等)可種植在緯度較高的東北地區,有利擴大喜溫作物種植面積和提高複種指數。但冬季過冷,卻使越冬作物或多年生亞熱帶和熱帶經濟果木林的種植北界偏南。這一熱量特點也是形成我國種植制度多樣性的原因之一。
    下墊面複雜多樣
    造成了氣候資源的再分配中國山地丘陵約占全國面積的2/3。境內地形複雜,較大山脈的走向、地形起伏、加上離海遠近等因素的影響,造成了光、熱、水資源的重新分配與組合,使得有些地區非地帶性的影響超過地帶性影響。有出現“氣候區地”現象和“十里不同天”的說法。例如,西南部金沙江河谷的巧家、華坪、元謀一帶,雖處於中亞熱帶範圍,但卻出現南亞熱帶氣候,≥10℃積溫高達7000~8000℃,最冷月平均氣溫在12℃以上,全年基本無霜。又如地處低緯高原的雲南,由於緯度增加和海拔高度增高相一致,使南北不到10個緯距的範圍內相繼出現熱、溫、寒帶的氣候及相應的植被。一般在海拔2300~2500米的高寒區,以耐寒作物為主,1300~1500米高度為中溫帶,為一年一熟或二年三熟區;1300米以下為低熱帶,為一年二熟或三熟區。中國境內有些東西走向或東北—西南走向的高大山脈,對北來冷空氣和南來暖濕氣流有顯著的屏障作用,是山體兩側水熱狀況顯著差異的分水嶺。例如大興安嶺兩側年平均氣溫相差2~4℃,≥10℃積溫相差300~1000℃,年降水量可相差100~200毫米,成為由農區向牧區的過渡地帶。天山山脈成為新疆分割為乾旱南溫帶和乾旱中溫帶的天然分界線。秦巴山系是標誌中國南方與北方氣候的分界線,也是水分盈虧平衡為零的界線,它標誌北方旱地農業與南方以水田為主的農業的交接帶,又是作物是否休眠越冬的分界線。尤其是該山體的屏障作用使四川盆地冬暖十分顯著,盆地1月平均氣溫比東部平原同緯度地區偏高3~4℃,≥10℃積溫多300~500℃,無霜期多40~60天,若經海拔訂正後的增溫效應,則相當於使四川盆地南移5個緯距的位置。山區的熱量資源隨海拔高度的變化很明顯。一般每升高100米,年平均氣溫下降0.51℃,≥10℃積溫減少170℃,生長期約減少4~6天。
    特殊地形的熱量效應
    也不可忽視。例如亞熱帶山區的一些山腰,冬季有逆溫現象,多存在暖帶和溫暖小區;一些大的水體(湖泊、水庫),對周圍有調溫效應,這都有利於果林和作物避寒越冬。但在低凹地形,冷空氣易堆積在谷底,形成冷空氣“湖”,使作物易發生霜凍害。
    降水資源分配不均衡
    乾濕界線與等降水量線相近與全球比,我國降水量不算豐富。粗略估計,中國平均年降水量約為648毫米,較全球陸地平均年降水量800毫米約偏少19%,比亞洲平均年降水量740毫米偏少12%,在緯度相同的日本、朝鮮某些地區的年降水量比我國要多。中國降水的主要水汽來源於太平洋,年降水量的分布趨勢自東南沿海向西北內陸遞減,等雨量線大體呈東北—西南走向。按這一走向的年降水量400毫米等值線相當於半乾旱與半濕潤地區的分界線;250毫米年降水量等值線又相近於乾旱與半乾旱的分界線;橫穿東部的900毫米年降水量等值線是東部地區半濕潤與濕潤地區的分界線。
    降水量的區域分布極不均衡。西北內陸流域面積占全國總面積的36.4%,年平均降水量僅為164毫米,全年總降水量只占全國的9.5%;而我國東南部外流流域面積占全國總面積的63.7%,平均年降水量達896毫米,其全年總降水量占全國的90.5%。
    中國降水量夏季多、冬季少,這是季風氣候的一個重要特徵。各地降水季節分配的差異很大,尤其北方雨季短,降水明顯地集中於夏季。因此,採取季節調水措施是防旱的重要對策之一。
    雨熱基本同季
    夏季光、熱、水共濟,氣候生產潛力大中國大部分地區氣溫與降水的季節變化基本同步,這是農業氣候資源的一種優勢。夏季溫高雨多,光合有效輛射量大,為植物旺盛生長提供了十分有利的條件,氣候生產潛力高。各地雨熱同季的情況有所不同,中國北方,春季升溫快,夏季溫度高,6~8月≥10℃積溫占全年的50%以上,同期降水量占全年的60%以上。江淮及其以南地區,6~8月≥10℃積溫和降水量均占全年的30~40%,雨熱同季時間長,故複種指數高。雲南和青藏高原地區,年內氣溫變化較平緩,降水集中程度高於溫度,水熱配合稍差,如雲南6~8月積溫只占全年的20~30%,但同期降水量占全年的60%以上;青藏高原6~8月積溫占全年的55~65%,同期降水量占全年的60~80%。
    氣候資源學氣候資源學
    熱量和降水量年際變化較大,易發生低溫冷害或旱澇。據著名氣象學家竺可楨先生考證,中國在5000年的歷史長河中,有多次的冷期和暖期,曾造成農牧界線南北來回推移;歷史時期氣候冷暖變化也曾引起單、雙季稻的種植界線南北變動兩個緯距。近百年來,我國≥10℃積溫變化有7~8年和2~3年的周期波動,尤以8年周期最明顯。本世紀初期各地積溫偏少,30年代中期開始增多,至50年代達到最高,隨後逐漸下降,在60年代中期曾有一短暫的回暖過程,目前在平均值左右擺動。近30年間,各地最暖年與最冷年的熱量狀況之差是:≥10℃積溫的差值約在500~1100℃之間;≥10℃持續日數的差值在30~60天之間。≥10℃積溫相對變率(積溫距平絕對值的多年平均與平均積溫的百分比)是,青藏高原為4~5%,東北、華北北部及西北地區大於3%,華南及雲南南部小於1.5%。熱量資源不穩定,可導致農業不穩產。例如,黑龍江省高溫年與低溫年的積溫偏差平均為±300℃左右,這個變化幅度可導致產量增產或減產30%左右。

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