气候变化对黄河流域水资源影响研究进展

20世纪90年代以来,黄河流域天然径流量大幅减少,水资源供需矛盾已经成为制约流域社会经济可持续发展的重大问题.本文概述了国内外气候变化对流域水文水资源影响的研究进展;论述了气候变化对黄河流域水文水资源影响研究的方法、结果和最新进展及黄河流域气候变化对水资源影响研究的问题.建议今后加强基础数据和资料的分析研究,建立适合黄河流域的多情景综合气候评价模型;提高黄河流域极端气象水文事件预测能力,为流域水资源管理和综合规划服务.     

水文模型参数选取对模拟径流的年际年内分布影响评估

使用水文模型进行气候变化对水文水资源的影响评估时,通常假定水文模型参数在历史和未来时期是固定不变的,并未区分水文模型参数受环境变化的影响差异。针对该问题,采用集对分析法以年降水量和年径流量为依据进行丰、平、枯水年的划分,利用SWAT分布式水文模型分别率定不同水平年的模型参数,探究月尺度模型参数的非稳定性对年际年内径流的影响。研究结果表明,分别以年降水量和年径流量划分丰、平、枯水年时,1961—2010年这50年中有70%的年份为同枯或同丰。如果仅选择某一水平年（丰、平、枯）背景下的资料进行建模,将导致模拟精度较丰、平、枯整体考虑时降低,且是以偏大为主。用同样的水文资料与代表不同环境条件下模型参数推求径流过程时,从年际变化角度看,使用某一水平年（丰、平、枯）背景下的参数,总体上模拟径流偏湿润,使得丰水年比重增加、枯水年比重降低;从年内分布看,受不同水平年参数影响,径流的集中度减小,年内分配更加均匀,径流集中期延迟。本研究可为提高未来变化环境下水文模拟可靠性提供参考,对于应对变化环境下的水资源适应性管理具有重要意义。     

基于SWAT模型模拟的未来气候变化对洪湖流域水资源影响研究

利用SWAT模型和IPCC第五次评估报告中全球气候模式BCC-CSM 1.1数据,对未来气候变化RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5共3种典型排放情景对洪湖流域水资源的影响进行了模拟研究。结果表明:SWAT模型对洪湖流域供水资源模拟的适用性较好,洪湖流域在未来RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5排放情景下的温度增幅分别为1.4℃、1.9℃和2.4℃,降水变率分别为-3.20%、7.60%和7.90%。SWAT模型模拟结果表明,未来3种情景下随着温度上升洪湖流域实际蒸散发量均略增加,径流受降水影响显著且变化不同,RCP 4.5和RCP 8.5情景下地表径流及地下径流均增加,RCP 8.5情景比RCP4.5情景下地表径流增加多;且各种重现期的洪峰流量和洪水发生频次均增加,RCP 2.6情景下地表径流和地下径流减少。3种情景下径流变异系数较基准期均略增大,说明洪湖流域发生干旱和洪涝的可能性增大,水资源可控性和利用率降低。     

基于SWAT模型分析三江源兴海地区水资源演化对近40年气候变化的响应

气候条件在水资源形成、演化过程中扮演着非常关键的角色,气候条件的变化将通过水资源对社会经济与可持续发展产生作用。本文以三江源头地区的青海省兴海县为代表,通过对兴海县近40年气候资料分析和水资源有关参数的计算,结合兴海县水资源演变状况。根据工农业和生产用水和生活用水不同水平对水资源的要求,分析了兴海县气候和气候变化对水资源演变的影响,为了合理利用和开发水资源提出了参考建议。     

三江源地区气候变化及其对生态环境的影响

利用EOF等方法通过计算 1 96 2～ 2 0 0 1年 4 0年来三江源地区 1 6个气象台站气温、降水、蒸发资料 ,分析了三江源地区近 4 0年来气候变化的异常特征及其对生态环境的影响 ,结果表明 :三江源地区气候变化表现为气温升高、降水减少和蒸发增大的干旱化气候变化趋势 ,同时 ,在气候干旱化和人为活动的影响下出现了草场退化、湖泊萎缩、河流流量减少、土壤沙化和水土流失等生态环境荒漠化问题。     

三江源区植被净初级生产力时空特征及对气候变化的响应

三江源区是我国乃至亚洲重要的水源地,是高寒生态系统的脆弱区和敏感区。植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是评价生态环境状况的重要指标。利用1961—2014年三江源区18个气象站的气象观测资料、11个监测点的草地生物量观测资料以及中国地区气候变化预估数据集的全球气候模式加权平均集合数据,通过5种估算植被NPP气候模型的对比验证,筛选出适用性好、精度高的模型构建该区植被NPP估算模型,并进行植被NPP的时空变化特征及对气候变化的响应分析。结果表明:周广胜模型对三江源区的植被NPP模拟结果有效且精度最高,故选用该模型模拟三江源区植被NPP。1961—2014年,三江源区植被NPP呈从东南向西北逐渐降低的空间分布特征,平均值为59.59 gC·m~(-2),其中黄河源区植被NPP的年际及空间波动高于长江源区和澜沧江源区;近54 a植被NPP整体呈显著增加趋势,但不同区域变化幅度有所差异。气温是影响三江源区植被NPP增加的主要气象因素;未来90 a三江源区植被NPP仍呈现持续增加态势。     

RCP4.5情景下长江上游流域未来气候变化及其对径流的影响

基于1961—2010年长江寸滩以上流域50个气象站的逐日观测数据和寸滩水文控制站的逐日径流数据,结合流域的地形、土地利用和土壤信息,采用HBV和SWAT水文模型,模拟了流域降水径流定量关系,并利用CCLM区域气候模式,开展了气候变化背景下,寸滩未来径流的可能演变趋势分析。结果表明:HBV和SWAT水文模型都适用于位于湿润地区的长江寸滩以上流域,月径流的模拟Nash-Sutcliffe效率系数都在0.90以上。相比较,SWAT水文模型对于枯水径流的模拟较差,HBV水文模型峰值流量的模拟高于实测。相对于基准期(1986—2005年),RCP4.5情景下,2011—2040年寸滩以上流域平均气温、最高气温、最低气温将明显增加,并呈持续上升趋势;流域降水也有一定的增加,但2030年后呈弱减少趋势。从两类水文模型对径流模拟的集合结果来看,2011—2040年年径流将上升14.2%;而径流量的概率分布尾部特征及径流分位数变化进一步表明,流域的未来峰值流量预计将有所增大。     

中国三江源地区降水研究的进展与展望

三江源地区位于中国青藏高原腹地，被誉为“中华水塔”。该地区降水和空中云水资源的分布及变化对中国淡水资源的影响至关重要，且影响着三江源地区及下游的生态系统。本文回顾和总结了近几十年来三江源地区降水和空中云水资源的空间分布及时间演变特征、降水的影响机制以及未来降水趋势预测方面的研究成果，并给出了进一步研究展望。     

试论气候变化对我国水资源的影响

从水文系统的降水、蒸发、径流和土壤水分及水资源系统供水、需水和水资源管理等方面综述了区域水文水资源对气候变化的响应,提出了作者的看法。     

气候变暖对青海高原地区植物物候期的影响

将青海高原划分为东部农业区、环青海湖区、三江源区和柴达木盆地4个地区,根据1983—2007年各个地区气象台站所观测的气象资料,利用统计学方法,分析了不同地区植物物候期对气候变化的响应。结果表明:东部农业区、环青海湖区、三江源区和柴达木盆地年平均气温均呈上升趋势。在气候变暖背景下,东部农业区、环青海湖区、三江源区植物返青普遍期呈提前趋势,柴达木盆地返青普遍期呈推迟趋势,4个地区黄枯普遍期均呈延迟趋势,植物生长季延长。年降水量各地变化趋势不同,年降水量和阶段降水对植物生长关键期的变化有一定影响,但与气温相比其影响相对较小。     

长江源区气候及水资源变化特征研究进展

本文对近年来长江源区的气候变化及水资源变化特征研究进行了概述与总结.结果表明：长江源区气候变化特征表现为,从20世纪60年代以来,长江源区年及四季气温呈显著增温趋势;水面和陆面蒸发量均呈增加趋势;进入21世纪后,长江源区降水量呈增加趋势.水资源变化特征表现为,冰川出现普遍的退缩现象;湿地退化明显;21世纪前长江源区径流量总体上呈明显的递减趋势,而在最近10多年水资源量有明显增多现象,其原因可能是近10多年长江源区气温显著增加,导致更多冰川融化,同时进入21世纪后长江源区降水增加.预计未来到2050年,长江源区气温将升高,降水将增加,冰川面积将减少,地表水资源仍有可能以增加为主.     

基于SWAT模型的岷江上游流域水文模拟与干旱评估

以地势复杂、海拔高差悬殊的岷江上游流域为研究区域,选取2013～2017年水文、气象观测、土地利用、土壤类型及DEM等数据,驱动SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型,在参数敏感性分析的基础上对模型进行校正和验证,模拟岷江上游流域日径流量变化过程,并采用基于SWAT计算的...     

青藏高原“三江源地区”雨季水汽输送特征

利用40年NCEP/NCAR再分析资料和青藏高原三江源地区的降水资料,分析了三江源地区的水汽输送特征.研究表明:在东亚和印度季风驱动下的西南暖湿气流是三江源地区空中主要水汽来源,其次是来自西边界中东高压中的偏西气流和西风带中的偏北气流,这3种大尺度环流背景的气流汇集到三江源区,使该地区6-9月处在水汽辐合区内,同时在高原大地形的动力作用下,三江源地区近地面层维持定常的切变、低涡等天气系统,源源不断的降水为这一区域形成江河源头创造了条件.在水汽输入的各边界中,南边界季节变化特征显著,冬、春季水汽输入量小,夏、秋季水汽输入量大,9月达到全年的最大值.西边界的水汽输入量季节变化特征不明显,一年四季有水汽输入.北边界冬、春季水汽输入量小,夏、秋季水汽输入量大,6月达到全年的最大值.水汽输出主要在东边界.从三江源地区空中净水汽输入(输出)量收支的月际变化来看,6-9月水汽是收入的,5月收支平衡,10月到次年4月水汽是支出的,三江源地区的这种净水汽输入(输出)量收支的月际变化与该地区降水量的月际变化基本一致.冬、春季以西边界的水汽输入为主,夏、秋季以南边界的水汽输入为主.青藏高原三江源地区主要水汽输入边界的水汽通量近40年来呈现减少的变化趋势,这将影响到三江源地区未来的降水变化.     

拉格朗日水汽源诊断方法在三江源区的应用

以NCEP/NCAR每日4次的GFS (Global Forecast System) 再分析资料驱动大气三维输送模式FLEXPART (Flexible Particle Model), 借助于拉格朗日水汽输送和源区识别技术, 在考虑了空气块输送过程中的比湿变化基础上, 诊断三江源区大气的水汽来源、输送途径及其空间结构特征。结果表明:夏季三江源区短时输送 (6 d内) 的水汽主要来自于青藏高原以及其西北侧陆地区域, 而更长时间 (8~10 d) 的来源可追踪到阿拉伯海和孟加拉湾等远距离海洋区域; 水汽输送通道主要有两支, 第1支为沿着索马里海到阿拉伯海的跨赤道水汽输送, 第2支为在西风控制下从中亚乃至西亚地区向三江源区的输送。定量分析亦显示:6月青藏高原西侧的水汽输送贡献最大, 7月阿拉伯海成为了主要水汽来源, 8月阿拉伯海水汽输送贡献减小。     

长江源区气候及水资源变化特征研究进展

本文对近年来长江源区的气候变化及水资源变化特征研究进行了概述与总结。结果表明:长江源区气候变化特征表现为,从20世纪60年代以来,长江源区年及四季气温呈显著增温趋势;水面和陆面蒸发量均呈增加趋势;进入21世纪后,长江源区降水量呈增加趋势。水资源变化特征表现为,冰川出现普遍的退缩现象;湿地退化明显;21世纪前长江源区径流量总体上呈明显的递减趋势,而在最近10多年水资源量有明显增多现象,其原因可能是近10多年长江源区气温显著增加,导致更多冰川融化,同时进入21世纪后长江源区降水增加。预计未来到2050年,长江源区气温将升高,降水将增加,冰川面积将减少,地表水资源仍有可能以增加为主。      

基于SWAT模型分析淮河流域中上游水量平衡要素对气候变化的响应

本研究在对SWAT模型进行参数化的基础上,采用淮河干流吴家渡和鲁台子水文控制站1971-1990年和1991-2014年的月径流观测数据对SWAT模型进行了率定和验证。模拟效果评估结果显示：不论是率定期还是验证期,Nash-Sutcliffe系数Ens和确定系数R2均>0.8,相对误差Re<1%,模型能够较好地再现月尺度的降雨-径流过程。淮河中上游年径流深线性变化趋势不明显,但子流域空间差异显著,径流深上游及南部呈线性减小趋势,其他子流域呈增大趋势。从年水量平衡要素来看,蒸散量和渗漏量对水量平衡贡献最大。主成分分析表明,平均气温、降水量及蒸散量是淮河中上游水文要素变化的关键因子。剔除人为因素的影响,1971-2014年淮河中上游地区水资源量呈减少趋势,这可能是年平均气温升高、年降 水量略有减少以及年蒸散量减少综合作用的结果。本文研究成果可为淮河中上游水资源管理和相关政策的制定提供技术支撑。     

An Improved, Downscaled, Fine Model for Simulation of Daily Weather States

In this study,changes in daily weather states were treated as a complex Markov chain process,based on a continuous-time watershed model(soil water assessment tool,SWAT) developed by the Agricultural Research Service at the U.S.Department of Agriculture(USDA-ARS).A finer classification using total cloud amount for dry states was adopted,and dry days were classified into three states:clear,cloudy,and overcast(rain free).Multistate transition models for dry-and wet-day series were constructed to comprehensively downscale the simulation of regional daily climatic states.The results show that the finer,improved,downscaled model overcame the oversimplified treatment of a two-weather state model and is free of the shortcomings of a multistate model that neglects finer classification of dry days(i.e.,finer classification was applied only to wet days).As a result,overall simulation of weather states based on the SWAT greatly improved,and the improvement in simulating daily temperature and radiation was especially significant.     

Vulnerability of and risk to water resources in arid and semi-arid regions of West China under a scenario of climate change

This paper quantifies the vulnerability of and risk to water resources (VRWR) under a scenario of climate change in the arid and semi-arid region of West China. A new approach integrating hazard, sensitivity, resilience, exposure and risk is developed to assess the VRWR from climate change. Drought is regarded as the key hazard, with its frequency and severity defined using a surface humidity index. Exposure is quantitatively linked with indicators of population and social and economic characteristics using statistical and Geographical Information System (GIS) methodologies. Risk is defined as the product of hazard, exposure and vulnerability, while vulnerability is treated as a function of sensitivity and adaptation. Vulnerability and risk in the water resources system in the coming 20 years are assessed for the RCP 4.5 scenario. The results reveal that both hazard and exposure of water resources display strong spatial variation in the study area. High hazard and exposure are found in the northern Tianshan Mountain as well as the eastern part of Hexi Corridor. Water resources are particularly sensitive to variation in precipitation and potential evapotranspiration in the upstream areas of Hexi Corridor, rivers in Central Asia, headwater streams of Tarim River and most of Chang Tang Plateau. Our assessment shows that there is high vulnerability of and risk to water resources in the study area, especially in the areas of Hexi Corridor, northern Tianshan Mountain and Tarim River. Under the RCP 4.5 climate change scenario, the vulnerability and risk decline over the entire area but remain at a serious level in inland rivers in Hexi Corridor, northern Tianshan Mountain and headwater streams of Tarim River. Thus, these areas are the highest priority for strengthening policy measures to adapt to climate change and reduce exposure and vulnerability and their risk to water resources.     

山西省大雾的中尺度数值模拟

利用中尺度模式MM5（The Fifth—Generation NCAR／Penn State Mesoscale Model）对山西省2009年发生的3场典型雾个例进行了数值模拟,探讨了物理过程参数化方案对雾数值模拟的影响,确定了基于模式模拟数据的雾判别指标,为该地区大雾数值预报系统的研制提供了理论基础。结果表明,综合考虑边界层方案和辐射方案对地表温度、高空温度、2m温度及相对湿度、10m风速、雾的空间分布、雾的生消过程、雾的发展高度等要素数值模拟的影响,边界层方案选用high-resolution planetary boundary layers cheme（HIR）方案、辐射方案选用Cloud方案时,雾数值模拟的结果与实况更为一致。综合分析多个典型雾个例的模拟结果,山西省境内雾的预报指标为：20m液态水含量为0．13～0．6g·kg^（-1）,20～1500m高度大气层存在逆温层,10m风速小于4m·s^（-1）。