径流对气候变化的敏感性分析

全球变暖愈来愈引起社会各界的关注 ,本文利用月水文模型 ,采取假定气候方案 ,以黄河流域为例 ,分析了径流对气候变化的敏感性。结果表明 ,径流对降水变化的响应较气温变化显著 ;一般情况下 ,半干旱地区径流较半湿润地区对气候变化敏感 ,人类活动的影响可在一定程度上削弱径流对气候变化的敏感性     

黄河上中游径流对气候变化的敏感性分析

利用月水文模型, 采取假定气候方案, 分析了黄河上中游径流对气候变化的敏感性。 结果表明, 径流对降水变化的响应敏感, 对气温变化的响应相对较弱, 如气温不变, 降水增加 10 %时, 径流量约增加 17%。 如降水不变, 气温升高 1 ℃, 则径流减少 5 %左右。 在区域上分布, 中游较上游对气候变化更为敏感。     

气候变化背景下黄河流域径流变化情势分析

依据实测资料和利用古树年轮等资料重建兰州站数百年径流量系列,采用周期叠加外延和分布式水文模型模拟等方法,分析了近期黄河中游降水特点,预测了河源区未来气温、降水量和径流量的变化情势.结果表明,20世纪70-90年代,黄河中游地区年均降水量低于多年平均值,而近8 a(2000-2007年)则略高于多年均值.黄河源区唐乃亥以上区域,21世纪20年代、50年代和80年代日最高气温将在基准期基础上分别升高1.34～1.41 ℃、2.42～2.60 ℃和3.44～3.90 ℃,日最低气温则分别升高0.87～1.49 ℃、1.49～2.68 ℃和2.27～3.76 ℃;未来3个时期的降水量表现出一定的增加趋势,但是增幅不显著,分别比基准期增加3.47%、6.42%和8.67%.无论对于哪种情景,黄河源区在未来若干年内将可能出现持续增温趋势,而降水量变化幅度相对较小,这很可能导致未来水资源的紧张趋势进一步加剧.     

径流对区域气候变化的响应研究

利用汾河流域静乐站1970-2004年的气温、降水及径流资料,建立多元非线性回归模型,分析径流变化对区域气候变化的响应,结果表明,径流对降水的响应比气温敏感,且径流变化是气候因子和流域下垫面条件共同作用的结果.     

中小流域入库径流影响因素的敏感性分析

根据鲇鱼山水库和陆浑水库实测的月平均流量、气温、降水量资料,采用Mann-Kendall趋势分析法、Spearman秩次相关检验、滑动t检验法对两座水库的入库流量进行显著性检验;建立了有关径流-降水-气温的数学模型,并对其敏感性进行了分析.研究结果表明:陆浑水库和鲇鱼山水库的入库流量对降水变化的响应比对气温变化的响应更为显著.入库流量与降水变化趋势一致,与气温变化趋势相反,即随降雨量的增加而增加,随气温的升高而减少.     

太阳活动峰期黄河径流洪水变化分析

统计分析发现,太阳活动峰期黄河径流,洪水及入黄泥沙量垃发生较明业的变化,其中,当处于太阳活动周期变化的单周峰期时,黄河干流主要站的年最大流量,入黄泥沙及兰州至三门峡区间的天然年径流量均较常年偏大,当处于太阳活动周期变化的双周期峰期时,黄河径流,洪水及入黄泥沙量相对偏小,这些结果,不仅可为黄河径流,洪水及入黄泥沙量的长期变化趋势预测提供依据,而且还助于对黄河流域水文气象要素长期变化原因的进一步认识和     

开都河流域面雨量与径流变化分析

对开都河流域及其附近的8个气象站和3个水文站的1961—2000年的年降水资料进行自然正交分解(EOF),利用梯度距离平方反比法(GIDS)作为差值公式,建立了主要特征向量与地理因子的插值模型,并以数字高程模型(DEM)的1km×1km网格数据为基础,推算出开都河流域平均年降水量的空间分布以及逐年面雨量序列。计算结果表明:开都河流域面雨量年平均为80.6×108m3,径流量与面雨量之比(R/P)平均为0.38,最大为0.53,最小为0.32。面雨量与径流量的年际相对变化幅度是一样的,变差系数Cv值为0.17。     

辽河流域气候变化及对径流影响预估与评估分析

辽河流域属于气候变暖较为显著区域,增温幅度比全球和全国的增温幅度都要高。同时辽河流域也是水资源较为匮乏且需求量大的地区,因此气候变化对水资源影响问题也更值得关注。基于长期历史观测气象水文数据和未来不同情景下气候变化预估资料,建立评估气候变化与径流量的关系,预估未来气候变化对径流量的可能影响,为辽河流域应对气候变化决策提供科学依据。结果表明：1961—2020年,辽河流域气温为持续上升趋势,降水没有明显的增减趋势,但存在阶段性变化;辽河流域降水量与径流量有较好的相关关系,具有较为一致的长期变化趋势与特征,年降水量与径流量相关数达到0.6以上。日降水量与径流量相关分析表明,降水发生后次日且为大雨降水等级(即日降水量≥25 mm)时,两者相关系数可高达0.85;敏感性试验和模式模拟试验表明,径流量对气候变化有明显的响应,降水增加(减少)、气温降低(升高),则径流量增加(减少);在未来RCP8.5排放情景下气温升高趋势最为明显,未来径流量也为显著增加趋势;RCP2.6排放情景下气温增加的幅度最小,未来径流量也表现为无明显增减趋势;RCP4.5情景下,气温增加的幅度居中,未来径流量则为减少趋势。     

未来气候变化对淮河流域径流的可能影响

采用新安江月分布式水文模型, 结合1961—2000年历史月气候资料和4个CGCMs的3个SRES排放情景下 (B1, A 2, A 1B) 未来降水和气温情景模拟结果, 对过去淮河流域的径流进行模拟检验并对未来2011—2040年的径流影响进行评估, 为水资源管理和规划提供依据。结果表明:水文模型能较好地反映年、月流量以及多年平均值和季节的变化; 年流量模拟一般好于月流量, 淮河干流主要控制水文站如王家坝、鲁台子、蚌埠的年流量模型效率系数均在80%以上; 多年平均值模拟效果好, 平均绝对相对误差为10%。多数CGCMs不同排放情景下气候模拟结果表明:未来2011—2040年, 淮河流域气候将趋于暖湿, 但年径流量将可能以减少趋势为主。这对淮河地区水资源的可持续发展以及东线调水工程水资源统一调配和管理提出了较大的挑战。淮河流域大部分区域2011—2040年月径流量减少将主要发生在1月和7—12月, 变化趋势较为确定; 4—6月, 径流量将以增加趋势为主, 不确定性较大; 2—3月, 径流具有增加趋势的地区多分布在淮河以北地区, 具有减少趋势的地区则多分布在淮河干流及以南地区和洪泽湖、平原区, 这些地区增加或减少趋势的不确定性较大。     

气候变化对长江上游径流影响预估

利用第五次国际耦合模式比较计划(CMIP5)中5个气候模式在3种典型浓度路径(RCPs)下的预估结果驱动SWAT水文模型,预估了21世纪气候变化对长江上游年径流量、季节分配以及极端径流的影响。结果表明：预估的长江上游平均气温呈显著上升趋势,21世纪末较当前(1986—2005年)升高1.5~5.5℃,降水总体呈增加趋势,在21世纪30年代后高于当前气候平均值,21世纪末相对于当前增加5%~15%。流域内气候变化存在明显空间差异,金沙江和岷沱江流域气温升高和降水增加幅度均大于流域平均值。预估的长江上游年径流量及各月平均径流均有增加趋势,在21世纪30年代后高于当前多年平均值,21世纪中期增加4%~8%,21世纪末增加10%~15%。预估的径流年内分布的均匀性有所增加,但年际变化明显增大,极端旱涝事件的频率和强度明显增加。预估的各子流域径流变化对气候变化的响应也存在差异,金沙江和岷沱江流域年径流量、年际变化和年内分布变化小,对气候变化的响应表现为低敏感;嘉陵江流域、乌江流域和长江上游干流径流增加幅度大,同时极端丰枯出现的频率和程度增加显著,是气候变化响应的敏感区域。     

多年冻土区土壤蒸散发对气候变化的敏感性分析

由于不同区域蒸散发对气候变化的敏感性各不相同,为摸清多年冻土活动层陆面过程中冻土-气候变化-水文循环之间的相互关系,选择青藏高原风火山区域的典型多年冻土区,依据气象站观测资料,应用Penman-Monteith公式计算了典型多年冻土区土壤蒸散发和蒸散发气候敏感系数,分析了多年冻土区土壤蒸散发对气候变化的敏感性。结果表明:多年冻土区土壤蒸散量对相对湿度的敏感性最高(-1. 291),其次为风速(0. 658),对空气温度的敏感性最低(0. 248);土壤完全融化的植被生长期,蒸散发对各气象因子的敏感性最高,土壤完全冻结的植被枯萎期,蒸散发对各气象因子的敏感性都最低;年内尺度,蒸散发对气温、相对湿度和风速的敏感性均在8月最高,在1月或12月最低;蒸散发对气温和相对湿度的敏感性变化与植物生长变化过程高度一致,而蒸散发对风速的敏感性则较为复杂,与土壤的冻融过程相关,分别在土壤逐渐融化的植物生长前期和土壤完全融化的植物生长期敏感性较高。     

金沙江流域径流变化特性分析

根据金沙江流域8个控制站的径流资料,分析了流域径流的年内分配特性、年际变化特征、径流的趋势性、突变性和周期性。研究表明,金沙江流域水量充沛,径流年内分配不均匀,年际变化较小,但存在连丰、连枯期;在过去的50年内,年径流呈不显著的增加趋势,1966年和1997年径流发生突变,存在3~5年、9年、17年的周期变化。     

新疆精河流域河川径流及对气候变化的响应

根据精河流域1957—2012年的气温、降水和径流量等资料,分析了精河流域近55 a来径流量的变化趋势和周期特征,研究了河川径流及对气候变化的响应关系,并建立基于多变量时间序列自回归CAR(Controlled Auto-regressive)径流预测模型。结果表明:(1)精河径流在年内分配不均,季节变化明显,夏季集中,枯水期长且枯季径流量小。6—9月为径流连续最大4个月,占全年径流量的74%。(2)从20世纪80年代开始,河川径流量增加,持续至90年代,在21世纪有减小的趋势,1981—2005年平均年径流总量比1957—1980年增加了3.24%。(3)精河流域年径流量序列在21 a和13 a左右的振荡周期最为明显,其次是32 a和9 a,而其中的21 a和13 a时间尺度上的振荡是全时域的。(4)建立了径流与降水和气温的CAR模型,发现拟合平均相对误差为6.54%,均方根误差为0.039。用CAR模型模拟河流年径流量误差在可接受范围内,可以利用该模型对精河流域年径流量进行预测。     

未来气候变化对黄河和长江流域极端径流影响的预估研究

使用NASA-NCAR全球环流模式FvGCM结果驱动高分辨率区域气候模式RegCM3 (20 km),进行1961～1990年当代气候模拟(控制试验)和2071～2100年IPCC A2排放情景下未来气候情景模拟(A2情景模拟试验)。将RegCM3同高分辨率大尺度汇流模型LRM(分辨率0.25°×0.25°)连接,分析水文极端事件在A2情景下相对于当代气候的变化,预估未来气候变化对我国黄河和长江流域水文极端事件的影响。结果表明:(1)未来黄河流域径流年变率增大,月变率减小,日变率在头道拐站以上流域减小,以下流域增大。未来兰州以上半湿润地区,流域东南部湿润区出现径流量峰值的可能性增大,而流域西北部干旱半干旱区出现径流量百分位极值的可能性减小。未来黄河流域中游地区发生流域洪水的风险在夏季月份减少,其余月份均增大。(2)未来长江干流径流年际变率增大,上中游地区径流日和月变率减小,下游地区略有增大;未来汉江流域径流量的年、月和日变率均增大。未来长江干流发生流域洪水的风险在夏季明显降低,而汉江流域各月发生流域洪水的可能性均增大。     

近50年气候变化对滦河上游径流的影响

为了解近50年滦河上游气温和降水气候的变化特征、趋势及其对该流域径流量的影响,利用1956-2009年滦河上游的实测气温、降水量和径流深资料,分析了该流域气温、降水和径流深的年均和季度变化的时间序列,并建立了该流域气候变化对径流影响的复相关回归模型。结果表明,年径流深随着年降水量的减少而减少,随着年平均气温的升高而减少;春、夏和秋季的径流深随着同期降水量和气温的变化趋势与年际变化趋势基本一致,但冬季径流深则相反,而且其变化幅度非常小。     

我国西南地区年径流变异及变化趋势研究

用寸滩与梧州水文站上百年长系列径流资料,分析研究了由于气候均值变化引起的年径流均值、表征年径流年际变化幅度的变差系数Cv及表征其分布偏态特征的偏差系数Cs的变化.并研究了仅由均值变化引起的这两个流域丰水、平水及枯水年出现的概率变化.所得结果对气候变化影响下水资源管理中的适应对策问题有一定的参考价值.为了得到气候变化引起的年径流均值和Cv、Cs值的变化,除了应给出未来30年气候均值变化情景外,还应给出气候系列变异的可能变化,以修正原水文-气候基准系列的自然波动.     

气象因子对夏季最大电力负荷的敏感性分析

利用2016—2018年武汉夏季(6—9月)逐15 min电力负荷以及同期逐日气象数据,分析最大电力负荷变化特征及与气象因子的相关关系。利用逐步回归和双隐含层BP神经网络算法,建立了武汉夏季最大电力负荷的预测模型。结果表明:平均温度、平均最高温度、平均最低温度与气象电力负荷存在显著的正相关,其次是日照时数。前1 d最大电力负荷与当日最大电力负荷的相关性最好,当日电力负荷对前1 d温度的平均和舒适度指数的变化最为敏感。以历史电力负荷和气象数据为联合预报因子,逐步回归和BP神经网络算法对武汉夏季最大电力负荷具有较好的模拟效果,尤其是对持续高温造成高位运行的最大负荷模拟。当敏感性在10%以内时,逐步回归算法中气象因子正的贡献要小于负的贡献,BP神经网络算法中气象因子正的贡献要高于负的贡献;当敏感性高于10%时,两种算法中气象因子均为正的贡献。     

农户生计对气候变化的敏感性研究综述

开展农户生计对气候变化的敏感性研究有利于深入认识气候变化与生计的关系,对增强农户的气候变化适应能力和降低生计脆弱性具有重要意义。在梳理不同领域敏感性概念的基础上,阐述了农户生计对气候变化敏感性的科学内涵和研究框架,重点分析了敏感性表征和综合评价指标体系。农户生计对气候变化的敏感性是指气候变化和极端事件对农户生计的影响程度,敏感性表征主要表现在气候变化对自然资源、人类健康、牲畜、资产和收入等方面的影响,不同地区和人群敏感性表征具有差异性。农户生计对气候变化的敏感性随着发展程度提高而下降,生计多样化、基础设施建设等有助于降低气候变化的影响。生计敏感性多为脆弱性研究的一部分,常以可持续生计分析为框架,运用指标评估法进行综合评价。未来研究需要完善敏感性理论框架和研究方法,加强适应的有效性评估,以及开展跨区域或跨时段的生计敏感性对比研究,重点关注生态脆弱和贫困地区。     

基于GAMLSS模型的玛纳斯河设计年径流分析

玛纳斯河年径流在气候变化影响下发生了变异,传统径流频率分析方法的一致性假设遭到破坏,本文根据玛纳斯河上游出山口1956—2014年水文气象资料,采用遥相关分析法,并基于GAMLSS理论分别建立以时间、气候因子为协变量的时变矩模型,将其拟合效果与传统P-III分布进行对比分析,利用最优分布模型进行年径流量设计。结果表明：北大西洋涛动指数（NAO）作为气候影响因子与年径流序列相关系数为-0.322,遥联性最佳;以累积气温亏损值、降雨量、NAO为协变量的LOGNO分布模型为最优分布模型,有效地描述了在气候变化影响下玛纳斯河年径流动态变化特征,并在不同设计保证率下设计年径流比传统P-III分布偏大3.08%~16.10%,各月径流设计值与P-III分布相差较大。其研究结果为玛纳斯河水资源的高效利用及科学管理提供参考依据。     

中国当代土地利用变化对黄河流域径流影响

使用区域气候模式(RegCM3)和大尺度汇流模型(LRM),研究中国地区土地利用/植被覆盖变化对黄河流域降雨径流过程的影响。RegCM3嵌套于欧洲数值预报中心(ECMWF)再分析资料ERA40,分别进行了中国区域在实际植被和理想植被分布情况下两个各15年(1987～2001年)时间长度的积分试验。随后,RegCM3 两个试验的输出径流结果分别用来驱动LRM。与观测资料的对比分析表明,在实际土地利用状况下,LRM能较好地模拟黄河河川径流的季节和年际变化。研究结果指出,当代土地利用引起了冬季黄河上游部分地区降水减少,中下游地区降水增加;引起夏季整个黄河流域降水的减少。总体来说,当代土地利用变化引起黄河流域年平均降水的减少。对于水文站河川径流量,除了冬春季略有增加外,其他月份河川径流均会减少,并且在9月减少最多。土地利用引起的植被退化造成黄河径流的大幅度减少,并且越向下游减少幅度越大,这可能是引起黄河下游断流的重要原因之一。