气候变化下石羊河流域径流模拟与影响量化

石羊河流域是河西走廊水资源利用率最高、供需矛盾最突出的地区.本文选取石羊河中上游流域为对象,基于流域水文模型SWAT,研究1988年-2005年以及未来多种气候情景下出山口径流的变化特征,探讨气候变化对其中上游地区水文情势以及水资源的影响.研究表明:①采用SWAT模型对石羊河各条支流径流模拟已能够体现该流域中上游地区的降水径流特性,模拟精度满足未来气候变化对流域水文情势影响分析的要求;②通过调整历史降水和潜在蒸散发驱动SWAT模型对比分析未来A2和B2情景下2020s(2020年-2037年)、2050s(2050年-2067年)和2080s(2080年-2097年)三个时间段径流过程.未来A2和B2情景下石羊河流域降水和潜在蒸散发持续增加,但降水增幅略高.由此导致径流呈持续上升趋势,但增幅较小.A2与B2情景相比,A2情景下降水和潜在蒸散发的增幅均略高于B2情景.气候变化影响下未来石羊河流域径流量将略微增加,杂木寺断面增幅为1.37％～9.03％,而西营断面增幅为0.12％～5.04％.研究可为气候变化环境下的石羊河流域水资源综合管理规划提供技术支撑和依据.     

黄河上游流域气候变化对径流的影响

黄河上游是我国重要的水源涵养区。然而,近年来黄河上游年平均气温呈逐年上升趋势,对流域水资源情势造成较大影响。本文基于SWAT模型,研究在未来不同气候情景下,流域径流在未来两个时期（2046年-2065年以及2081年-2100年）的时空分布规律。结果表明,在未来两个时期内,流域径流量呈减少趋势,且2081年-2100年时期的减少幅度较2046年-2065年时期大;流域多年平均径流量、年径流量序列的第10和90百分位值（R10和R90）的最大值与最小值分别出现在CSIRO-A2和INM-B1两种组合情景下;CSIRO模式下流域径流量最大,INM模式下最小,MRI模式居中;日径流量的第90百分位值（Q90）在所有组合情景下都表现出减小的趋势。在不同气候变化情景下,流域未来多年平均径流深的空间分布与基准期较为一致,即上游径流深较大,下游径流深较小;在不同情景下流域多年平均径流深要低于基准期。研究结果可以为黄河流域水资源管理和相关政策的制定提供科学依据。     

基于径流模拟的汉江上游区水资源对气候变化响应的研究

本文简要介绍了基于水文过程的、具有较强物理机制的流域分布式水文模型SWAT.然后由遥感和地理信息系统手段得到流域的土壤类型与植被覆盖及雨量气象站点分布图,通过改进的SWAT气象模拟器模拟出缺乏实测的日气象资料,再结合实测的降雨资料作为SWAT模型的输入,对两河口流域1981年～1985年进行年月径流模拟,并利用汉江上游地区两河口流域1981年～1985年5年间的年、月径流量实测资料,以月径流模拟的N-S模型效率系数为主要指标,对SWAT模型中3个最敏感参数ESCO、AWC和CN2进行敏感性分析,进而率定出使得月模拟效果最佳的参数值或参数变化值.参数率定后月径流模拟N-S模型效率系数达0.913,对数误差为0.339,峰值误差为-0.083.在5年准确月径流模拟基础上,以全球变化背景可能出现的25种不同气候变化模式为假设条件,研究了该流域径流及实际蒸发的响应,分析指出汉江流域降水的变化对水资源的影响要大于气温的变化对水资源的影响,降水增加或气温降低都会导致径流增加,而降水增加或气温增加都会导致实际蒸发的增加.     

基于统计降尺度模型的博斯腾湖流域未来气温和降水变化趋势分析

SDSM统计降尺度模型是解决空间尺度不匹配问题的有效工具,它使气候变化响应研究得以在区域尺度上展开。本文将SDSM模型应用于博斯腾湖流域分析它的适用性,并对流域未来气温和降雨的变化趋势进行了预测。以日平均气温、最高气温、最低气温和日平均降雨量为预报量,选取合适的NCEP大气环流因子为预报因子,建立预报量与预报因子间的回归关系。利用1961年-1990年、1991年-2001年的实测数据和NCEP大气变量分别对SDSM模型进行率定和验证,效果较好。把HadCM3输出的A2、B2情景下的大气环流变量作为模型输入变量,模拟流域未来3个时期(2020s、2050s和2090s)的气温和降水变化。结果显示,流域未来日平均气温、最高气温和最低气温都呈现明显上升趋势,升高幅度为:日最高气温日平均气温日最低气温,且A2情景下气温增幅略大于B2情景;冬季气温增幅最小,夏季增幅最大;与全国降水的增加趋势不同,博斯腾湖流域未来的年降水量呈现明显减少趋势。分析结果可为博斯腾湖流域开展气候变化的水文响应研究以及气候变化的适应性研究提供科学依据。     

基于HIMS的黑河上游山区径流模拟分析

基于HIMS（Hydro-Informatic Modeling System）,构建了黑河上游山区的分布式水文模型,取得了较高的模拟与验证精度,并在不同的气候变化情景下模拟分析黑河上游山区莺落峡水文站径流,结果表明：①HIMS在黑河上游山区具有适应性,日过程模型率定期和验证期Nash-Suttcliffe效率系数均达0.80,月过程模型率定期和验证期均高达0.97;②莺落峡站年径流量与气温呈负相关关系,与降水量呈正相关关系,气温升高和降水量减少都会减少年径流量;③降水不变情景下,气温对不同月份径流量影响不同,气温降低2℃时会加剧径流年内分配不均的程度;而在气温不变的情景下,月径流量均随降水增加而增加,但径流量年内分配格局未受到降水变化的显著影响;④不同气候变化情景下年径流量差异明显,对年径流量最不利的气候变化情景是气温升高2℃,降水减少20%;最有利的情景是气温降低1℃,降水增加20%。     

气候变化与波动对龙羊峡流量的影响及未来趋势的预估

本文从气候变化与波动的角度出发,分析了位于黄河上游的龙羊峡水库流量变化与气候条件的响应关系,发现气温、降水及蒸发的波动变化对水库流量有很大影响,依此关系建立了流量预估模型;并根据气候模式输出数据经降尺度处理生成的未来气候情景,对未来不同排放情景下龙羊峡水库流量进行了预估。结果表明:未来两个时期(2010s、2020s)龙羊峡平均流量均较基准期(1988年-2008年)增加,但在不同气候变化情景下,流量变化有明显的差异,其中A2情景下平均流量分别增加6.3%(2010s)和6.1%(2020s),B2情景下增加20.0%(2010s)和10.7%(2020s),据此,未来气候变化对龙羊峡灌区的可能影响将利大于弊,但仍具有较大不确定性。     

统计降尺度法分析太湖流域未来气候变化情景

大气环流模型(GCMs)预测的气候变化情景,需通过降尺度处理得出区域尺度上未来气候变化的时空分布信息,才能满足气候变化对资源、环境和社会经济等影响进行评估的需要。本文简单介绍了目前降尺度模式的研究现状,重点分析了统计降尺度的优缺点及适用性,并应用太湖流域7个气象站点基准期(1961年～1990年)日最高气温和最低气温实测资料,对统计降尺度模型(SDSM)进行率定和验证,确定模型应用的预报因子变量,建立未来3个时期(2020s、2050s和2080s)的气温变化情景。结果表明,SDSM模型对于太湖流域日最高气温和最低气温的模拟效果较好,可以很好地模拟太湖流域未来的气温变化。与基准期相比,A2、B2情景下,太湖流域未来3个时期的日最高和最低气温变化情景都表现出明显的上升趋势,且随时间推移增幅明显增大;流域未来3个时期气温的季节变化较为明显,其中冬季增温最显著,秋季次之,春季和夏季变化相对较小。分析成果可为太湖流域未来气候变化情景的构建提供科学依据,以期为决策支持部门提供参考。     

黄河源区未来气候变化的水文响应

借助大气环流模式（GCMs）进行区域气候影响评价往往受气候模式的分辨率限制,缺少对应尺度的气候情景,目前一般的做法是通过降尺度方法弥补GCMs气候情景的不足。本文集成GCMs输出数据、降尺度模型和分布式水文模型SWAT（Soil and Water Analysis Tool）建立了气候-陆面单向连接系统。将未来气候情景（日降水量、最高和最低气温情景）,输入到SWAT模型模拟径流,重点预测评估黄河源区未来不同时期的径流变化情况,并分析讨论气候变化情景下径流深的空间分布及响应。其结果表明,SWAT模型可以较好地模拟黄河源区的流量过程,未来气候变化对黄河源区径流量变化影响很大,而且不同的降尺度情景对模拟结果会产生不同的影响。统计降尺度（SDS）情景模拟表明,黄河源区未来径流量的减少趋势不可避免,未来3个时期（2020s、2050s和2080s）将分别减少88.61m³/s（24.15%）、116.64 m³/s（31.79%）和151.62m³/s（41.33%）,而Delta情景下研究区年平均流量变化相对较小,与基准期相比未来2020s和2050s分别减少63.69m³/s（17.36%）和1.73m³/s（0.47%）,而2080s将增加46.93m³/s（12.79%）。     

海河流域基于多模式的未来气候变化趋势

根据国家气候中心提供的7个气候模式在3种RCP排放情景的情景资料,分析了海河流域未来30~50年气候的可能变化趋势。结果表明,海河流域未来气温将持续升高,RCP26、RCP45和RCP85情景下的线性升率约为(0.07~0.59)℃/10a、(0.18~0.45)℃/10a和(0.33~0.65)℃/10a。未来降水变化具有较大的不确定性,与基准期(1961-1990年)相比,未来海河流域降水可能呈现增加趋势,3种排放情景下2021-2050年降水量较基准期分别增加3.4%、6.8%和3.4%左右。在季节分配上,冬春季节气温升幅较大,春夏季节升温幅度相对较小;非汛期降水的相对变化幅度大于汛期的相对变化幅度。在空间分布上,升温幅度自南向北依次递增;降水变化幅度自西北向东南递减。     

博河流域气候变化及其与径流量的关系研究

利用博尔塔拉河流域内(简称博河)4个气象代表站1960-2010年气温和降水量资料以及2个代表水文站1980-2010年径流量观测资料,进行了气候、径流量的趋势分析及突变检验,并探讨其相关关系和影响效应。结果表明:1博河流域年平均气温和年降水量呈现增加趋势,其中冬季气温上升对流域气温变化的贡献率最大;2博河年平均径流量呈波动中增加态势,并在1997-1998年发生一次由偏低期转为偏高期的突变;3流域气候变化与博河径流量的关系研究表明,其上游河源区气温与径流量的相关性比下游的大。就降水量而言,下游降水量与径流量的相关性比上游更为显著;4多元回归分析显示,当降水不变,温度每升高1℃时,博河径流量增加4.1%,而当温度不变,降水量每增加10%时,径流量增加4.6%,说明径流量对流域降水量及其气温变化的响应较为显著。     

人类活动和气候变化对石羊河流域水资源的影响——基于主客观综合赋权分析法

人类活动和气候变化对水资源的影响已为众多科学家关注。二者的影响谁起主导作用,贡献率究竟有多大,这是本文研究的重点。本文采用基于＂功能驱动＂原理的主观赋权法和基于＂差异驱动＂原理的客观赋权法,计算出了人类活动和气候变化对水资源影响的贡献率,最终采用综合集成赋权法计算了二者的权重系数。结果表明：①气候变化和人类活动对石羊河流域水资源的影响权重系数分别为52.63%和47.36%,这表明气候变化因子对水资源的影响要大于人类活动因子对水资源的影响;②气候变化对水资源的影响在流域内部存在差异,其主要表现在：中游地区的气候因子对水资源的贡献率最大,是区域内水资源对气候变化最真实的反映;上游地区由于积雪的消融和积累过程使得气候因子的贡献率较小;下游地区受降水效率和可供蒸发水量的限制贡献率也较小。     

Climate Change and its Impact on Water Resources in the Huai River Basin

Rainfall and air temperature data from six meteorological stations above the Bengbu Sluice and hydrological and water resources evaluation data from the Bengbu Hydrological Station in the Huai River Basin from 1961 to 2008 are used to analyze the impact of changes in climatic factors on the amount of water resources in the Basin. There was a general trend of rise in its average annual air temperature, with the highest increase of 0.289oC/10a recorded at Bengbu in Anhui Province. Rising rainfall was mainly observed in the western part of the study area, while rainfall actually declined in the eastern part, i.e. the middle reaches of the Huai River. The Average rainfall in the study area was in a vaguely declining trend. In other words, the rainfall in the Basin is still much affected by natural fluctuations. On the whole, there was a trend of gradual decrease in the quantity of the Basin’s water resources for the period under study. Water resources quantity is found to fall with decreasing rainfall and rising air temperature. Regression analysis is used to establish a mathematical model between water resources quantity and climatic factors (i.e. air temperature and rainfall) in order to explore the impact of climate change on water resources in the Basin. Moreover, various scenarios are set to quantitatively analyze the response of water resources to climate change. Sensitivity analysis shows that changes in rainfall have a much bigger impact on its water resources quantity than changes in its air temperature.     

气候变化对地表水资源可利用量影响的不确定性分析

气候变化影响的研究成果在水工程设计和水资源规划管理中的直接应用和推广面临不确定性问题的挑战.本文以汉江上游流域为例,对比分析了气候变化对河川径流影响的研究成果,指出没有考虑气候变化对流域下垫面条件的影响是导致径流量预测存在不确定性的主要因素之一.根据气候变化对径流量影响的研究成果,采用扣损失法计算汉江上游流域的地表水资源可利用量,通过对比分析发现,由于没有考虑气候变化对生态需水、汛期洪水等因素的影响,使得气候变化对地表水资源可利用量影响的评价也存在较大的不确定性.因此,针对主要涉及的气候要素模拟的可靠性,以及对径流影响因素和相关规划要素对气候变化的响应进行全面评价,是水工程设计和水资源规划管理中应用气候变化研究成果的重要保障.     

50年来渭河干流径流变化及其驱动力分析

利用渭河干流林家村、咸阳和华县3个水文站1960年以来的径流资料,应用Kendall秩相关系数、R/S分析、降水-径流双累积曲线法等多种数值模型方法,计算分析了渭河径流的年内分配特征、年际变化特征、径流变化趋势、降水变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明：①渭河径流量年内主要集中于5月-10月份,占年径流总量的75%左右;年际变化剧烈,1960年-1970年基本处于丰水期阶段,1994年后基本处于枯水期阶段,其余年份呈丰枯波动;②径流变化趋势现在处于极显著的递减状态（p〈0.001）,递减率处于-17.752（m3/s）/10a至-37.654（m3/s）/10a之间;未来的一段时间内将保持同一势态;③受人类活动和气候变化的影响,渭河径流发生了由多到少的突变;④渭河径流量减少的主要原因是人类活动,降水变化为次要原因     

未来气候变化对中国东北地区水热条件影响的数值模拟研究

结合DKRZ　OPYC模式在中国东北地区的模拟试验结果,利用随机天气模式WGEN对该地区未来水热条件的可能变化进行数值模拟,由此可以克服以基准气候下建立的线性统计关系,通过大尺度平均气候要素研究气候资源变化的不足。文中不仅给出了农业气候资源基本特征量的变化,如作物生长季、≥0℃有效积温和不同时间尺度的平均降水量等,而且详细分析了2×CO2气候情景下,该地区极端气候要素值的可能变化,如生长秀内极端平均最高气温、冷害低温如日、≥30℃高温日、≥50mm暴雨日和日最大降水量等。文中还针对不同作物类型,以作物需水量和缺水量,模拟了未来气候条件下,该地区主要农作物春小麦、春玉米和一季稻水热条件匹配状况的可能变化。结果表明,未来增温有利于改善东北地区当前的热量条件,减轻低温冷害的危害;降水量增加有利于改善干旱地区作物的供水条件,提高作物产量。但是由于降水的增加不足以补偿增温引起蒸发蒸腾的增强,东北地区主要作物生长发育期间水分普遍不足,在没有灌溉条件的地区,农业产量将受到影响。另外,平均气候变化以后,气候极端值的变化将更加剧烈,因此,异常天气灾害对农业的危害程度有可能增加。     

未来气候变化对鄱阳湖区土地利用变化的影响评估

为了评估未来气候变化可能对鄱阳湖区土地利用变化产生的影响,本文根据IPCC的建议,利用新近建立的基于主体的土地利用变化模拟模型,详细分析了4种气候变化情景下鄱阳湖区1985-2035年的土地利用变化过程。这4种气候变化情景分别为A1B(经济高速增长模式)、A2(区域经济多样化增长模式)、B1(引进更多清洁能源的经济增长模式)和情景4(无气候变化模式)。在这些气候变化情景中,由于耕地的农业生产潜力差异显著,农户主体的收入和他们对土地利用方式的决策也发生了相应的改变。通过对这一过程的模拟和结果分析,发现气候变化可能有利于鄱阳湖区土地利用变化向着环境友好的方向自我调整。与A1B和A2两种气候变化情景相比,B1情景对土地利用变化的影响更具环境友好性。     

白洋淀流域1959年至2008年山区径流量变化规律及其动因分析

本文利用统计分析的方法,对白洋淀流域山区阜平、中唐梅和紫荆关等3个流量站1959年-2008年50年径流量资料的长期变化趋势进行分析,揭示了白洋淀流域水资源变化特征和趋势。结果表明,白洋淀山区径流年内分配不均匀,年际变化大,丰枯变化明显;50年来径流的年内分配不均匀性呈降低趋势,径流量总体上呈现明显下降趋势,20世纪90年代以来持续出现枯水期。利用保定气象站1959年-2008年的月气象数据和＂海河流域治理工程生态环境效应遥感监测与评估＂研究成果的5期土地利用数据,从气候和人类活动两个角度分析了径流变化的原因。认为气温升高、降水的减少是径流减少的主要原因。同时,工农矿用地面积的扩大而可能引起的用水量增大也是径流减少的原因之一。     

“一带一路”共建国家应对气候变化合作战略及对策建议

开展“一带一路”应对气候变化合作将有利于处理好经济发展和应对气候变化的关系,对实现区域经济绿色转型具有重要意义。本研究从生物多样性的影响“一带一路”共建国家气候变化的事实和预估出发,分析气候变化对该地区水资源、农业及生物多样性影响,并探讨了“一带一路”共建国家在应对气候变化技术、资金及能力建设等方面的需求缺口。研究发现,相比于减缓技术,多数“一带一路”共建国家对适应技术的需求更为迫切。但“一带一路”共建国家大部分为发展中国家,经济实力相对薄弱,推动其减缓和适应气候变化的各项行动将面临大量的资金缺口,并且多数“一带一路”共建国家在防灾减灾、生态系统治理、低碳产业、森林碳汇、生物多样性等减缓和适应领域均存在能力建设缺口。在此基础上,文章围绕构建人类命运共同体理念,从合作国家、合作领域、合作对策3个方面阐述了“一带一路”气候合作的总体战略,明确了东南亚和非洲作为“一带一路”气候合作的重点地区,以及在技术、资金、能力建设等方面的重点领域。进而提出了整合“顶层设计—资金保障—科技创新—能力建设—话语体系”多措并举的系统化合作方案。     

基于CGE模型的水资源政策模拟分析简

全面建设节水型社会,实现水资源的高效利用、合理配置和可持续发展是21世纪中国国家发展的重要战略。调整水资源要素水价、削减生产用水补贴和促进用水技术进步是实现有效节水的对策。基于水资源同时以水要素和水商品形式存在的特点和我国水资源报酬征收的实际情况,本文建立了包含水生产与供应业、水资源要素报酬、生产用水补贴的水资源可计算一般均衡模型（CGE）;建立了提高水资源要素价格、调整生产用水补贴和技术进步3种情景;以江西省为例,编制SAM表并利用CGE模型模拟各情景对经济和社会的影响,并且对同一节水目标下3种情景的模拟结果进行比较分析。研究结果表明：提高水资源要素价格、削减生产用水补贴和技术进步都能促进用水效率提高,减少总用水需求量;但无论从总产出、GDP、就业、物价水平还是居民及企业收入等指标看,前两种情景会对经济产生负面影响,且削减生产用水补贴的负面影响更大,技术进步则在达到节水目标的同时能够促进经济发展;3种情景变化对农业的产出和用水量影响显著,说明农业节水潜力巨大。进行政策选择时应该慎重考虑各种政策的影响和政策的可操作性,将农业作为重点节水行业,并长期大力推广节水技术。     

CMIP5模式对西北干旱区典型流域气温模拟能力评估——以开都-孔雀河为例

西北干旱区水资源问题突出,全球变暖将进一步加剧其水资源短缺,研究未来气候变化对流域水资源合理分配和使用具有重要意义。本文利用CRU(Climate Research Unit)数据和DCHP（Downscaled CMIP3 and CMIP5 Climate and Hydrology Projections）提供的32个经BCSD降尺度的CMIP5（全球耦合模式比较计划第五阶段）模式气温数据,采用线性倾向估计、滑动平均、M-K(Mann-Kendall)检验及滑动T（MMT）等检验法,以西北干旱区典型流域开都-孔雀河流域为例,通过对1950—2005年的年平均气温、年平均最高气温与年平均最低气温3个指标的变化趋势及突变年份进行检测,评估各模式及模式集合平均对气温变化的模拟能力。研究结果表明：①12个模式能够准确模拟出1950—2005年流域内各气温指标的显著增加趋势,8个模式能够模拟出部分气温指标的增温趋势,但均低估了增温速率,集合平均也存在同样问题;②除FIO-ESM与MPI-ESM-MR能够准确模拟出气温突变时间外,绝大多数模式不能够准确模拟出。基于优选模式的集合平均PM-PLS和PM-EE对突变的模拟能力总体上优于单个模式,其中PM-PLS模拟能力更优;③对PM-PLS模式集合平均进一步评价,发现其能较好地再现流域气温线性趋势的时空变化总体特征,但仍存在增温速率低估的问题。采用气候模式进行未来气候预估仍需加强模式优选及多模式集合平均方法的深入研究。