編者按：日前，《光明日報》專題報道了中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所由李新負(fù)責(zé)的“黑河流域生態(tài)－水文過程綜合遙感觀測聯(lián)合試驗”項目。該項目計劃于2012～2015年在黑河流域開展一次衛(wèi)星和航空遙感及地面觀測互相配合的多尺度綜合觀測試驗，總體目標(biāo)是建立國際領(lǐng)先的流域觀測系統(tǒng)，提高遙感在流域生態(tài)—水文集成研究和水資源管理中的應(yīng)用能力。經(jīng)過近兩年的準(zhǔn)備，科研人員在黑河流域中游人工綠洲900平方公里的核心觀測區(qū)內(nèi)，構(gòu)建了“一橫一縱”觀測系統(tǒng)，并在30平方公里加密觀測區(qū)內(nèi)，架設(shè)了由17臺渦動相關(guān)儀、17臺自動氣象站和8套大孔徑閃爍儀構(gòu)成的通量觀測矩陣，重點觀測土壤蒸發(fā)量、樹木蒸騰量，度量土壤水分、土壤溫度、大氣水熱交換等一系列關(guān)鍵生態(tài)和水文參量。該項目由中科院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所、北京師范大學(xué)、中科院遙感應(yīng)用研究所組織實施，十多家科研院所和高校參與。

發(fā)源于甘肅省西北部的黑河，是我國第二大內(nèi)陸河。這條河蜿蜒900多公里，流經(jīng)青海、甘肅、內(nèi)蒙古，滋潤著干旱土地上的綠洲，孕育著流域內(nèi)千千萬萬的百姓。

如今，黑河又成為科技界關(guān)注的焦點——國家自然科學(xué)基金委員會重大研究計劃“黑河流域生態(tài)-水文過程集成研究”已經(jīng)正式啟動。這項被簡稱為“黑河計劃”的科研項目，預(yù)算總經(jīng)費為1.5億元，預(yù)計執(zhí)行期為8年，將以我國黑河流域為典型研究區(qū)，探討我國干旱區(qū)內(nèi)陸河流域水-生態(tài)-經(jīng)濟(jì)的相互聯(lián)系。同時，中國科學(xué)院也先后布置了多期西部行動計劃項目，支持了黑河流域的綜合觀測試驗和生態(tài)示范工程。

遙感，重點項目的重中之重張掖，是河西走廊最大的綠洲。“黑河流域生態(tài)－水文過程綜合遙感觀測聯(lián)合試驗”得到了“黑河計劃”重點項目群和中國科學(xué)院西部行動計劃三期項目“黑河流域生態(tài)-水文遙感產(chǎn)品生產(chǎn)算法研究與應(yīng)用試驗”的聯(lián)合支持，它的一個重要的試驗區(qū)就設(shè)在張掖城南一片900平方公里的綠洲上，濃密的玉米地里“藏”著各種精密的儀器設(shè)備，在其中一個5.5公里×5.5公里的加密觀測區(qū)內(nèi)，就包括由17臺渦動相關(guān)儀、自動氣象站和8套大孔徑閃爍儀構(gòu)成的觀測矩陣，以及幾百個無線傳感器節(jié)點構(gòu)成的生態(tài)水文傳感器網(wǎng)絡(luò)。科研人員每天都守在隴間，獲取第一手的數(shù)據(jù)。同時，運12飛機(jī)搭載著可見光近紅外、熱紅外和微波波段的先進(jìn)遙感器以及激光雷達(dá)，多次飛行在黑河中游和上游的核心觀測區(qū)、生態(tài)樣帶和黑河河道，進(jìn)行著關(guān)鍵生態(tài)水文參數(shù)的獲取。

中科院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所的李新研究員，是這一試驗的負(fù)責(zé)人。因為長期在野外工作，他的膚色看上去已經(jīng)和當(dāng)?shù)厝藳]什么兩樣。“制種玉米是當(dāng)?shù)氐闹饕?jīng)濟(jì)作物，也是整個黑河流域的主要經(jīng)濟(jì)作物。我們研究這里的降水、灌溉、蒸散發(fā)、土壤水分、作物生長情況等，這是了解黑河流域水-生態(tài)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的組成部分之一。”他說，在5.5公里×5.5公里的試驗區(qū)內(nèi)，分布著玉米地、蔬菜地、果園、居民地……試驗團(tuán)隊根據(jù)作物結(jié)構(gòu)、防護(hù)林朝向、村莊與道路分布、土壤水分與灌溉狀況等，將該區(qū)域劃分成17個小區(qū)，“分得越詳細(xì)、數(shù)據(jù)獲取越多，我們最終的模型也就更精準(zhǔn)?！?/P>

科學(xué)家解釋說，他們希望能夠了解黑河流域的整體情況，但不可能對全流域都進(jìn)行人工調(diào)查。因此，只能依靠遙感與地面觀測相結(jié)合的手段。他們先在一些面積較小的典型區(qū)域中進(jìn)行遙感試驗，同時進(jìn)行實地觀測，然后再比較，校正遙感精度，建立遙感模型?！斑@一模型將被應(yīng)用于全流域，從而得到整個流域的信息。”

“我們這個試驗將聯(lián)合多學(xué)科、多機(jī)構(gòu)、多項目的科研人員，是2012—2015年間，在黑河流域開展的一次衛(wèi)星和航空遙感及地面觀測互相配合的多尺度綜合觀測試驗?！崩钚抡f，他們正在張掖進(jìn)行的只是試驗的組成部分之一，“張掖處于流域的中游，是我們最先開展試驗的地方。在上游，我們將在黑河干流上游流域、八寶河子流域和典型小流域三個尺度上開展試驗研究；在下游沙漠戈壁－額濟(jì)納胡楊林－戈壁－尾閭湖區(qū)，我們將選擇額濟(jì)納核心綠洲為下游天然綠洲試驗區(qū)?！?/P>

“做”一條舉世聞名的河流近些年來，一門新興的科學(xué)方興未艾——“流域科學(xué)”。程國棟院士曾這樣解釋：水與流域內(nèi)其他系統(tǒng)的相互作用日益成為科學(xué)界所矚目的焦點，生態(tài)水文、生態(tài)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境水文地質(zhì)、水文信息學(xué)等新學(xué)科應(yīng)運而生。將流域作為一個整體來考慮，從“水-土-氣-生-人”的角度進(jìn)行綜合集成研究。

流域可以表征地球系統(tǒng)的大部分動力特征，大氣－山地冰凍圈－河流－湖泊－地下水－生態(tài)系統(tǒng)－土地利用－人類活動所構(gòu)建起的流域圖景，正是地球系統(tǒng)的一個生動寫照?！翱梢哉J(rèn)為流域是地球系統(tǒng)的縮微，是自然界的基本單元?！背虈鴹澱f。

隨著地球變化研究的不斷深入和系統(tǒng)化，各國、特別是發(fā)達(dá)國家對流域的研究也逐漸深入。歐洲的萊茵河、澳大利亞的達(dá)令河……這些著名的河流已經(jīng)不僅僅是文化藝術(shù)的搖籃、人間勝景的代表，更是科學(xué)領(lǐng)域的“明星”。而美國，更是早在上個世紀(jì)90年代就掀起了流域研究的高潮，并持續(xù)至今。

國家自然科學(xué)基金委員會主任陳宜瑜院士在立項之初就提出這樣一個目標(biāo)：“黑河做完以后，要與歐洲的萊茵河，澳大利亞的達(dá)令河相比，要在國際上具有一定的影響力。”

今天，來自全國各研究機(jī)構(gòu)和高校的科學(xué)家們正朝著這個方向努力著?？茖W(xué)家們正是希望通過黑河流域生態(tài)-水文過程集成研究，建立我國內(nèi)陸河流域科學(xué)觀測-試驗、數(shù)據(jù)-模擬研究平臺，認(rèn)識內(nèi)陸河流域生態(tài)系統(tǒng)與水文系統(tǒng)相互作用的過程和機(jī)理，提高內(nèi)陸河流域水-生態(tài)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)演變的綜合分析與預(yù)測預(yù)報能力，為國家內(nèi)陸河流域水安全、生態(tài)安全以及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)理論和科技支撐。