以全球气候变暖和极端气候事件频率、强度增加为主要特征的气候变化是当前国际社会普遍关注的全球性重大问题。气候变化和极端天气气候事件正在严重影响着世界各国的经济社会发展，阻碍了全球可持续发展战略目标的实现。政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次评估报告指出，气候变化对许多国家关键基础设施的影响将影响国家的安全策略。

 

　　气候变化导致气温升高、降水强度增强、冰川融化、海平面上升、极端天气增加等，在我国，这些变化相应增大了重大工程未来安全运行的风险。近几十年来，我国重大工程建设的数量和规模不断增加，在气候变化的背景下，重大工程的安全性、稳定性、可靠性和耐久性，以及运行效率和经济效益都受到一定影响。此外，气候变化还对重大工程的技术标准和工程措施产生影响。

 

　　“过去几十年来，气候变化对重大工程的影响已经逐渐显现。如果气候变化的趋势持续，将可能对重大工程产生进一步的影响，进而影响经济可持续发展、社会安全、基础设施安全等，需要引起足够重视。”国家气候中心气候与气候变化服务室正研级高级工程师陈鲜艳在接受记者采访时说。

 

　　多年冻土退化导致青藏铁路地基承载力下降

 

　　多年冻土曾是修建青藏铁路的主要难题之一，但是当青藏铁路通车后，它的退化却又成为了青藏铁路（公路）安全运行的最大隐患。

 

　　由于平均气温逐年上升，青藏高原多年冻土呈退化态势。与20世纪70年代相比，1981年至2010年，青藏高原多年冻土区气温普遍上升0.2℃至0.4℃，气温升温率平均约为每年0.013℃，其中青藏铁路沿线多年冻土区五道梁和风火山的气温升温率分别为每年0.021℃和0.027℃，远远高于平均水平。

 

　　在一些地方，多年冻土的退化几乎已经达到了“肉眼可见”的速度——位于青藏公路K3285路段的温泉谷地地温观测孔在1979年观测时，埋深位置为多年冻土的下限约10米，至2000年时，该地区的多年冻土已难觅踪迹。

 

　　陈鲜艳指出，多年冻土退化将引起地下冰融化、融区数量增加、季节融化层厚度增大和土地沙漠化加剧，这将对多年冻土区铁路工程产生不利影响；此外，多年冻土退化造成地基融沉变形、地基承载力降低，将引起铁路沿线风沙危害和不良冻土现象出现，从而影响冻土工程的安全稳定。

 

　　事实上，冻土的退化已经造成了一定影响，最直接的现象就是铁路（公路）的路基开裂。青藏铁路通车后，由于人类活动和气候变化影响，2007年，冻土区段路基开裂累计68处，2008年开裂31处。不过由于我国在青藏铁路（公路）的设计和运行中，已考虑了气候变化的相关风险，并采取了一些环境保护措施来维持和保护多年冻土环境的热稳定，因此还未发生影响青藏铁路（公路）运行安全的重大事件。

 

　　不过令人担心的是，多年冻土环境一经破坏难以恢复。从IPCC的预估来看，未来我国青藏高原地区的气温还将持续上升，气候变化将会进一步引起多年冻土热状态变化，从而影响多年冻土空间分布变化。如果不采取适应气候变化的相应措施，根据2010年至2015年不同的升温背景，专家预测，如果青藏高原地区气温升高1℃，那么楚玛尔河高平原、秀水河和北麓河盆地、沱沱河至通天河一带盆地铁路经过的绝大部分地区将演变成高温极不稳定型的多年冻土；如果气温升高2.6℃，上述绝大部分地区将演变成季节冻土区；在气温升高3℃的情况下，包括上述地区在内的铁路经过地区的大部分地段将退化为季节冻土区。这样的气候变化将给青藏铁路（公路）的安全运行带来严峻挑战。

 

　　水资源时空分布不均考验防洪能力

 

　　数据显示，近50年，特别是1980年以来我国各大江河的实测径流量多呈下降趋势，气候变化造成水资源的时空分布不均问题更加突出，局部地区的强降雨、高温干旱以及超强台风等极端灾害出现的频率和强度显著上升。气候变化及其导致的水旱灾害风险增加，给水利水电工程及水资源管理带来了新的挑战，对我国的供水安全、防洪安全、水生态环境安全造成了多方面影响。

 

　　水资源时空分布不均考验水利工程的水资源管理水平。三峡库区未来气候变化的预估报告显示，2050年前，该地区逐月降水在7月至11月总体呈减少趋势，尤其是秋季月份的降水减少较为明显，而冬季和春季的降水有增加趋势。对南水北调工程沿线地区的气候预测表明，未来东线工程和中线工程水源区的温度和降水均呈增加趋势，汛期长江下游径流量将增加，同时一年中各月径流量的分布或也将较往年有所波动。“当三峡水库蓄水与南水北调同时进行时，要防止枯水年中下游航运及生态环境受到影响，以及入海径流的锐减可能导致的海水入侵与风暴潮灾害的加剧。”陈鲜艳说。

 

　　水利工程的防洪安全同样不容忽视。黄河流域重大水利水电工程具有防洪、排沙、供水、发电等多重功能。通过对多种气候变化情境下黄河流域年降水模拟的结果显示，该流域降水量有波动上升趋势，但年降水变化波动较大，变化较为复杂。冬季气温的升高导致黄河凌汛期开河日提前，封河日期逐年延后，而气温冷暖异常波动，极易形成较大的凌峰，增加黄河上游水利水电工程防洪的风险。此外，气候变化使黄河流域降水趋于集中，极端气候事件发生的概率增加，也增大了防汛难度。

 

　　据记者了解，虽然重大工程在前期设计与施工过程中，已经根据相关技术标准考虑到了多种风险要素，但随着工程设计建造年代逐渐久远，气候变化给这些重大工程的技术标准等带来了新的挑战。对水利工程而言，气候变化引起流域降雨和径流的变化，将影响流域的设计暴雨和设计洪水，进而影响水利工程防洪的设计标准。在极端强降水频率、强度增加的背景下，水利工程普遍存在着原有防洪标准偏低的问题。“如何在成本可控前提下提高新建水利工程的防洪标准，提高现有重大水利工程防洪能力，是一个亟须关注和研究的问题。”陈鲜艳提出。

 

　　极端天气增加威胁高铁运行安全

 

　　我国是世界上高速铁路投产运营里程最长、在建规模最大的国家，预计到今年年底高速铁路运营里程将达到1.9万公里。高速铁路分布在不同地域，气候条件相差悬殊；气候变化导致极端天气增加，对列车运行安全造成的威胁也相应增大。

 

　　大风和雷电是对我国高速铁路影响最大的天气类型，近年来受其影响出现晚点或事故等情况时有发生。2013年4月6日，从武汉出发的武广高铁列车遇上大风，将车速降至每小时250千米，并造成当日19趟高铁晚点；2011年“7·23”甬温线特别重大铁路交通事故，则是由于雷击引起信号设备故障，导致两列高铁列车发生追尾，造成严重人员伤亡。

 

　　实验表明，风速越高，列车的动力学性能就越差，对车辆运行的影响也越大。大风容易造成列车脱轨、倾覆，而实际中，因风沙带来的车窗玻璃破损、道床板结、钢轨磨损增大、行车设备寿命减短等现象也十分普遍。雷电则通过影响高速铁路的电力设备、电子设备和信号设备威胁行车安全。雷电易击中高架的电气化高速铁路的高压动力输电线路，造成供电中断、列车失控。

 

　　除了大风和雷电，高速铁路还受到低温冰雪、雾-霾等多种天气气候事件的影响。尽管强降水对高速铁路本身的影响并不明显，但强降水极易冲刷、冲毁铁路基础设施，甚至造成塌方、滑坡等地质灾害，从而影响高速铁路行车秩序。

 

　　“随着全球气候变化，未来风、雨、雪、雷电等天气气候事件出现的频率和强度会更高和更强，总体来说气候变化向着不利于高速铁路工程安全运行的趋势发展，这将对高速铁路基础设施的服役寿命以及高铁运输秩序等方面产生一定影响。”陈鲜艳说。