气候变化背景下中国陆地水循环时空演变

水循环是气候系统各子系统相互作用过程中一个最活跃的枢纽,受气候变化影响显著。本文采用观测和多套再分析数据,系统分析了1979年以来中国及各大流域大气水汽含量、降水、蒸散发和地表径流等水循环要素年际变化。研究发现,1979-2018年,中国陆地整层大气水汽含量和水汽收支呈显著上升趋势;水汽收支除在松花江和西南诸河略有下降,其余流域均呈上升趋势;降水除西北诸河流域呈现显著上升趋势外,其余流域变化不显著;蒸散发整体呈微弱增加,但南方大部流域呈现显著的减小趋势;除西北诸河径流显著上升趋势外,北方大部分流域地表径流呈现减少趋势,而南方流域的径流变化趋势复杂多样。相对1979-2000年,21世纪以来中国年平均气温上升约0.63℃,年降水量、大气水汽含量分别增加0.5%和1.2%,水汽总输入和输出量均减小,降水再循环率增加10.9%。进入21世纪,中国陆地水资源一级分区内循环均较前20 a活跃,降水再循环率除松花江和辽河流域外,均有所增加。其中,海河、黄河、淮河和西北诸河流域的水汽和蒸发形成的降水都有所增加;辽河流域蒸发形成的降水有所增加,但输入水汽减少导致流域降水减少最多;松花江、长江、珠江和西南诸河流域蒸发形成的降水增加,输入水汽减少导致降水略有减少;东南诸河蒸发形成的降水略有增加,但整体变化不大。     

气候变化对水文循环的影响

水文循环是地球上海洋、陆地和大气之间相互作用中最活跃且最重要的枢纽,受气候变化影响最为显著。本文回顾了气候变化对全球水文循环的影响,并对20世纪60年代以来中国降水、蒸散发、地表径流及大气水汽含量等陆地水文循环要素变化进行了评估。气候变暖使得全球水文循环加强,观测数据表明自1970年以来,全球对流层和地表水汽含量呈现增加趋势,但由于监测网络在空间覆盖和时间响应的限制,热带水汽增加与环流减弱之间相互影响,使得气候变化对区域水文循环的影响不确定性较大。在全球气候变化背景下,中国水文循环符合全球水循环变化的特征,又表现出更为复杂的区域特征,各个流域间空间差异增大。大气水汽含量在80年代后呈现上升的趋势;60年代以来,中国降水平均态虽然无明显变化但空间差异显著增加,实际蒸散发平均值微弱增加,空间差异增大,地表径流空间差异增大,某些流域呈现减少趋势。21世纪以来,由蒸散发再凝结形成的降水量增加,大气内循环活跃程度加大。     

天山乌鲁木齐河源夏季降水观测中的动力损失及其修正

本文论述雨量计观测降水中动力损失的概念及其影响因素。通过不同雨量计观测降水对比实验资料的分析,评价了不同降水形态下各种防风圈的防风作用;揭示雨量计捕捉降水率与降水时段平均风速的关系,建立修正方案,确定真实降水量,修正乌鲁木齐河源夏季降水观测中的动力损失量。     

全球升温1.5℃与2.0℃情景下中国东南沿海致灾气旋的时空变化

将造成经济损失的热带气旋定义为致灾气旋。基于气象观测站的逐日气压、风速和降水量数据确定致灾气旋阈值,结合区域气候模式COSMO-CLM(CCLM)在1961—2100年的输出资料,预估致灾气旋发生频数及其风速与降水量,分析全球升温1.5 ℃与2.0 ℃情景下,中国东南沿海地区致灾气旋时空变化特征。结果表明:(1) 1986—2015年,东南沿海地区致灾气旋发生频数共计180个,整体呈上升趋势,平均风速和降水量分别为8.7 m/s和129.8 mm,对浙江东部及广东东部沿海影响最严重。(2)全球升温1.5 ℃,2020—2039年致灾气旋频数将由基准期(1986—2005年)的111个上升至138个,增加区域主要位于广东省西南地区及福建省南部地区;平均风速和降水量分别上升15%和17%,至8.4 m/s和109.9 mm,以福建省沿海地区增加最明显。(3)全球升温2.0 ℃,2040—2059年致灾气旋频数较1986—2005年增加33%,将达148个;风速上升32%,以浙江省东部、福建和广东省接壤的沿海地区及广东省南部增幅最大;降水量上升35%,以福建与广东省接壤的沿海地区及广东省西南地区增加明显。(4)相比升温1.5 ℃,全球气温额外升高0.5 ℃,东南沿海地区致灾气旋频数及其风速与降水量将分别上升9%、17%和18%。努力将温升控制在1.5 ℃,对降低致灾气旋频率和强度增加所导致的影响具有重要意义。      

“一带一路”沿线国家2020—2060年人口经济发展情景预测

本文应用IPCC共享社会经济路径(SSPs),开展“一带一路”沿线国家的人口和经济情景预测,研究可持续路径(SSP1)、中间路径(SSP2)、区域竞争路径(SSP3)、不均衡路径(SSP4)和化石燃料为主发展路径(SSP5)下,“一带一路”沿线国家社会经济的变化趋势,构建“一带一路”沿线国家人口和经济发展情景数据库,服务于气候变化影响、风险、适应和减缓路径方案设计。研究表明：(1)2016年“一带一路”沿线国家总人口占全球人口的62.3%,GDP总量占全球的31.2%。其中“21世纪海上丝绸之路”经过的东南亚和南亚地区经济总量大,但人口密集,人均GDP较低;“丝绸之路经济带”涵盖的中亚、西亚、东欧等地区人口密度小,经济相对发达。(2)“一带一路”沿线国家未来人口和经济整体呈增长趋势,但不同的社会经济发展政策对人口经济变化有重大影响。不同的SSPs路径下,2060年人口将比2016年水平增加3.3亿(SSP5)~18.3亿(SSP3),经济总量达到2016年水平的3.0（SSP3)~6.4倍(SSP5)。人口占全球总量的比重持续减少,经济比重则有所增加。(3)21世纪中期(2051—2060年),“一带一路”沿线国家平均人口密度约95人/km²,GDP约164万美元/km²。不同社会经济发展政策间人口经济分布有一定差异,SSP3路径下大部分国家人口增长迅速,但经济发展缓慢,人均GDP多低于2万美元;SSP5路径下人口相对较少,经济发展迅速,大多数国家人均GDP超过2.5万美元;其他3种路径下人口经济发展介于SSP3和SSP5之间。     

子流域划分和DEM分辨率对SWAT径流模拟的影响研究

应用SWAT分布式水文模型,选择秦淮河流域为研究区,在不同的子流域划分水平和DEM分辨率条件下,进行流域径流的模拟,进一步分析子流域划分和DEM分辨率对流域径流模拟结果的影响.研究结果表明:产流量随着子流域划分数目的增加几乎没有变化,最大相对偏差不超过5%;DEM分辨率的变化对径流的模拟影响也不大,尤其在DIM格网单元低于100m时,各种DEM格网单元模拟结果的相对偏差最大约为1%.     

1984—2014年影响中国热带气旋的经济损失标准化及其变化特征

根据1984—2014年中国热带气旋损失数据和社会经济统计资料,采用居民消费者物价指数方法(consumer price index,CPI)、常规标准化方法(conventional normalization method,CNM)和替代标准化方法(Alternative Normalization Method,ANM)对影响中国的气旋的直接经济损失进行标准化处理,对比研究了原始的和CPI、CNM、ANM等三种标准化的灾害损失时空特征。研究结果表明:(1) 原始损失值有利于与同年其他灾种损失进行对比以及数据的逐年延长更新,而标准化后的损失值有利于长时间序列的时空比较研究,其中,CPI方法计算简单,易于推广,可用于中国灾害损失的数据处理与分析汇总,而在人口和财富快速增长的地区,CNM和ANM方法有利于体现人口和财富对损失的影响,在长时间序列的时空比较研究方面更具优势;(2) 1984—2014年,共有243个影响气旋影响中国大陆的22个省(区、市),气旋频数多年来没有显著变化趋势,但未登陆的影响气旋和台风(TY)强度及以上等级的影响气旋频数多年来皆呈明显增加趋势;(3) 1984—2014年影响气旋所造成的直接经济损失在原始的和经CPI标准化后的序列中均呈显著增加趋势,而经CNM和ANM标准化后的序列则无明显趋势,原始序列中最高损失年是2013年,CPI、CNM和ANM标准化后损失序列在1996年达到最高值后经历了由高到低的突变,原始的以及三种标准化后的损失序列均存在2~3年的周期振荡,浙江、广东和福建省始终是直接经济损失最高的三个省份;(4) 在对中国大陆造成最高直接经济损失的十个影响气旋中,1996年的“赫伯”(Herb)始终位居首位,而其他影响气旋的排序位次因标准化与否以及标准化方法的不同而有明显差异。      

Flood Risk Analysis and Flood Potential Losses Assessment

The heavy floods in the Taihu Basin Showed increasing trend in recent years.In this work,a typical area in the northern Taihu Basin was selected for flood rish analysis and potential flood losses assessment.human activities have strong impact on the study area‘s flood situation(as affected by the polders built,deforestation,population increase,urbanization,etc.) and have made water level higher,flood duration shorter,and flood peaks sharper.Five years of different flood return periods[(1970),5(1962),10(1987),20(1954),50(1991)] were used to calculate the potential flood risk area and its losses.The potential flood risk map,economic losses,and flood-impacted population were also calculated.The study‘s main conclusions are:1) Human activities have strongly changed the natural flood situation in the study area,increasing runoff and flooding;2) The flood risk area is closely related with the precipitation center;3) Polder construction has successfully protected land from flood.Shortened the flood duration,and elevated water leel in rivers outside the polders;4) Economic and social development have caused flood losses to increase in recent years.