加拿大萨斯喀彻温大学未来水资源管理与预测研究

如果能提前知晓每一滴雨、每一片雪将在来年对农作物产生多大助益——甚至在它们落地之前；如果能追踪每颗水珠汇入溪流后的旅程，直至它流入水库或湖泊，并预测它在未来数月将如何塑造自然环境——这会为我们的水资源管理带来怎样的变革？

这正是加拿大萨斯喀彻温大学（USask）环境与可持续发展学院（SENS）助理教授、全球水安全研究所（GIWS）成员萨曼·拉扎维（Saman Razavi）及其团队所致力实现的愿景。拉扎维专注于研究水在自然与人工系统中的运动与相互作用，其工作帮助社区、政府及产业界理解极端天气模式的发展趋势，并探索适应之道。

作为水文与水系统建模领域的领军学者，拉扎维开发了先进的计算机模型与人工智能工具，用于分析从降水形成到水被储存或释放至下游的完整过程。“我的模型旨在探究自然过程与人类活动共同驱动的水文循环，目标是提升我们对未来水资源的预测能力，并确定最优管理策略，”拉扎维解释道，“我们可以据此预估未来一小时、一天、一月、一季甚至更长时间内的水资源量。”

曾经相对稳定的降雪、融雪与径流季节性节律正迅速改变。在萨斯喀彻温省——这片以辽阔天空和变幻天气著称的土地——理解这些变化模式至关重要。“我们在萨斯喀彻温省中部观察到降水波动显著加剧，”拉扎维指出，“十年前，降雪通常较早出现并持续至三四月；如今雪季更短、更不稳定，冬季暖期频现，融雪提前，雨雪转换也愈加难以预测。”

然而，对萨斯喀彻温省而言，关键不仅在于降水“何时”发生，更在于其“形态”与“总量”——这两者将深刻影响环境与社区。该省年均降水量仅约400毫米，居加拿大最低之列，且大部分集中于夏季。尽管如此，这片干旱的土地仍是全国最重要的粮仓之一。

积雪对于补充河流与水库至关重要，也在补充农业依赖的土壤墒情方面扮演关键角色——但这只是水资源平衡的一部分。长期干旱天气，叠加延迟或缩短的雪季，已导致日益严重的干旱状况，并成为近年最严重野火季的诱因之一。

拉扎维的研究聚焦于这些变化如何影响草原地区的“蓝水”与“绿水”。蓝水指汇入河流、湖泊与水库的融雪和径流；绿水则是储存于土壤中的水分——来自融雪下渗与生长季降雨——滋养作物与天然植被。“旱作农业高度依赖绿水的适时供应，”拉扎维说，“作物生长前期依靠融雪补给的土壤水分，后期则仰仗及时的夏季降雨。”

但这些时机正在偏移。迟来的降雪、变化的冻融循环与提前的融雪正使春汛——主要由积雪与冰川融水驱动的河流流量高峰——提前到来，导致夏季蓝水资源减少，给生态系统与农业带来额外压力。在北方地区，积雪减少与夏季风暴模式改变更增加了野火风险。

尽管挑战严峻，拉扎维仍持乐观态度。萨斯喀彻温省地域广袤，其中部地区水资源既依赖本地降水，也倚靠落基山脉补给——尤其是南萨斯喀彻温河的水源。与此同时，该地区水治理正逐步转向更综合的流域整体管理，水利基础设施投资也在增加，以构筑更具韧性的未来。“可能出现草原干旱而落基山脉多雨的年份，反之亦然，”拉扎维指出，“我们需要更智慧的水资源管理工具与适应性决策框架，以利用这种区域水资源差异，提升系统韧性。”

随着萨斯喀彻温省推进灌溉扩张与强化水资源管理策略，拉扎维的研究愈显关键。他正探索在萨斯卡通建立“水决策中心”的构想——一个汇聚科学家、政策制定者与公众，共同解读并应对实时水数据的枢纽。“这一设想源于我参与加拿大综合建模计划、在USask主导的全球水未来框架工作，以及与美国和澳大利亚的国际合作，近年来逐渐成形，”拉扎维说，“而在今年夏天，当南萨斯喀彻温河异常低水位引发公众关切时，这一构想真正落地生根。显然，萨斯卡通迫切需要这样一个信息中枢。”

拉扎维设想创建一个可公开访问的高级水模型平台。在这一空间中，用户能模拟不同决策选项，权衡利弊，并理解局部选择如何影响整体水系。这将帮助公众探索气候变化对水、生态系统与农业的影响，同时搭建政府、科学与社区之间的桥梁，共同制定韧性解决方案，并增强对水决策科学基础的信任。

借助GIWS，萨斯喀彻温大学已成为全球水安全问题研究力量最集中的机构之一，学者们从多维度破解水挑战。拉扎维认为，这类投入对构建草原地区乃至加拿大可持续的水未来至关重要。

于拉扎维而言，水研究不止于建模，更在于通过帮助各界预测未来、在变革中做出明智决策，从而建立社会韧性。他的研究融入了SENS扎根社区参与与跨学科合作的研究生培养体系——该学院致力于吸引顶尖人才至USask，培育新一代水科学家与专业人员，以应对加拿大草原地区及更广阔地域的水安全挑战。