气候变化对石羊河流域重点治理规划的影响

根据IPCC全球气候变化情景,分析了石羊河流域未来可能气候变化趋势及其对流域河川径流量的影响。利用宏观经济水资源模型,研究了不同径流变化情景对石羊河流域治理规划效果的影响。结果表明：若石羊河流域未来径流量减少15%,对流域现状发展模式和治理模式经济影响将分别为29.8%和7.2%。石羊河综合治理可提高流域应对气候变化风险的能力,减小气候变化对流域社会经济的影响。     

气候变化和人类活动对石羊河流域水资影响评价

石羊河流域的年平均气温(最高、最低气温)自1951年以来总体呈上升趋势,增温速率为0.22℃/10a,增幅达1.2℃。1992年是年平均气温显著变暖的年份,与显著变暖前相比,年平均气温上升了0.85℃,低于近51年1.1℃的增幅水平。在近55年中,石羊河流域的年降水总体上在增加,出山口径流量在减少,流域尾闾民勤绿洲的地下水位在快速下降。气温显著变暖后,年降水量增加了约18.2 mm,增幅达5.8%,出山口径流量减少了4.1×108m3,民勤绿洲的地下水位下降了1倍~2倍。水资源变化的成因分析表明,出山口径流量的减少源自径流补充之一的上游山区降水的减少,而红崖山水库入库径流量的持续快速减少则是民勤地下水位快速下降的主要原因之一。受气候变化的影响,石羊河流域出山口径流量峰期有所提前,而人类活动严重地影响了石羊河流域中游地表径流利用量和下游可利用量分配比例。     

气候变化对石羊河流域生态环境的影响分析

利用石羊河流域1959—2018年气象、水文和卫星遥感资料,采用线性倾向率、滑动t检验和相关系数(Pearson)等方法,分析石羊河流域内生态环境因素的变化事实及相互关系,得到气候变化对流域生态环境的影响程度。结果表明：石羊河流域气温呈显著上升趋势,增温速度为下游0.42℃·(10 a)^-1>中游0.36℃·(10 a)^-1>上游0.35℃·(10 a)^-1,近10 a增温最显著,较20世纪60年升高了1.67℃。四季气温均呈显著上升趋势,增温速度为冬季>秋季>春季>夏季。降水呈缓慢增加趋势,增幅为上游8.3 mm·(10 a)^-1>中游7.0 mm·(10 a)^-1>下游4.1 mm·(10 a)^-1,近10 a增加最显著,较20世纪60年代增加了17%。四季降水呈弱增加趋势,增加幅度为夏季>春季>秋季>冬季。河流流量基本持平,植被覆盖面积和归一化植被指数(NDVI)显著增大。近20 a流域气候...     

气候变化对黑河流域生态环境的影响

本文介绍了黑河流域的气候概况，分析了近40a流域内以气温和降水为主的气候要素变化，得出黑河流域发生了以“增暖”为主要特征的气候变化。流域生态环境受气候变暖的影响明显。在灾害性天气强度、森林面积、土地荒漠化、湖泊萎缩、草原退化等方面日趋恶化。并就如何保护黑河流域生态环境提出了建议。     

1961-2005年嫩江流域右岸气候变化及对水资源的影响

利用累积距平法和气候倾向率对1961－2005年嫩江流域右岸气温、降水量和径流量资料进行分析,研究嫩江流域右岸气候变化及其对水资源的影响。结果表明：近45 a来嫩江流域右岸气温显著增高,平均以0.52 ℃/10 a的速率上升,而且四季均为上升趋势, 不同季节增温幅度以冬、春、秋、夏季依次递减,1986年以来为气温升高最显著的时段;降水变化可分为3个阶段： 1961－1982年降水量呈减少趋势,1982－1998年处于增加时期,1998年以来降水量又呈现减少趋势。夏季降水量变化趋势与年降水量变化趋势趋于一致, 降水量总趋势是在波动中微弱上升;嫩江流域右岸主要控制站年径流量与年降水量保持同步变化。     

博斯腾湖流域气候变化及其对径流的影响

利用博斯腾湖流域开都河、黄水沟和清水河的出山口水文站月径流量和气象站月平均数据,开展变化特征分析和径流变化对气候因子的响应研究。结果表明,博斯腾湖流域年际气候变化以气温上升为主,降水量增加趋势不显著;域内主要河流径流量持续上升。突变检验发现,三条入湖河流90年代之前径流量增加主要是域内降水量增加的结果,随后受气温上升导致冰雪消融加快也对径流量的增加有贡献。相关分析结果显示,博斯腾湖三条入湖河流年径流量变化主要受4月和7月降水因子影响。此外,开都河的径流变化还表现出对8月气温和降水的显著响应,同时开都河流域集水区冰川的面积和占比均大于黄水沟和清水河流域,这表明冰川融水补给对开都河径流的影响大于黄水沟和清水河。所建立的气候因子-径流量多元线性回归模型,能够很好的模拟开都河、黄水沟和清水河的径流变化过程,证明了博斯腾湖流域水文变化受气候因子的显著影响。     

石羊河流域干旱气候对ENSO事件的响应及预测分析

根据石羊河流域5个气象站1961—2018年的降水、气温、干旱实况资料,利用气候统计学方法分析ENSO事件对该区气候变化及干旱的影响。结果表明:厄尔尼诺事件会造成流域春季降水偏多,春、秋、冬季气温偏高,易出现暖冬;拉尼娜事件则春季降水偏少,秋季降水偏多,冬季气温偏低,易出现冷冬,中下游发生中度以上春旱、春末夏初旱和伏旱的概率较高。应用1968—2010年旬、月气象要素和大气环流特征量,采用最优子集回归方法,建立降水和干旱统计预测模式,然后结合ENSO事件,通过加权平均法构建集成预测概念模型。对模型进行检验,拟合率与准确率较高,已投入业务使用。     

石羊河流域中下游高温事件气候特征

根据石羊河流域中游(武威)和下游(民勤)气象站1960—2015年逐日最高、平均气温观测数据,采用固定阈值法(天气标准)和百分位阈值法(平均标准)定义了高温事件,运用气候统计学方法分析了该区域高温事件强度、日数和极值的变化特征。统计结果显示,中、下游年代、年天气标准和平均标准高温事件强度总体上呈增强和日数呈增多趋势,2010—2015年高温事件强度增强和日数增多趋势明显,高温事件极值也呈增强趋势。高温事件出现在5—9月,高温事件强度和日数的高峰值均在7月,依次向两端递减。高温事件强度和日数均为下游>中游,说明闷热天气持续时间下游比中游更长。高温事件中、下游年天气标准强度和日数时间序列没有发生周期性变化,平均标准强度和日数时间序列均存在着5～7 a的准周期变化。高温事件中、下游天气标准强度和日数以及平均标准强度均没有发生气候突变,平均标准日数发生了气候突变,突变时间中游在1997年、下游在1996年。年高温事件存在一定的异常性,高温事件强度和日数正常年份概率在58.9%～73.2%,对生命健康和安全生产造成危害的强度偏强和特强年份概率在14.3%～16.9%、日数偏多和特多年份概率在14.3%～21.4%。     

石羊河流域中下游高温事件的气候特征

根据石羊河流域中游(武威)和下游(民勤)气象站1960—2015年逐日最高、平均气温观测数据,采用固定阈值法(天气标准)和百分位阈值法(平均标准)定义了高温事件,运用气候统计学方法分析了该区域高温事件强度、日数和极值的变化特征。统计结果显示,中、下游年代、年天气标准和平均标准高温事件强度总体上呈增强和日数呈增多趋势,2010—2015年高温事件强度增强和日数增多趋势明显,高温事件极值也呈增强趋势。高温事件出现在5—9月,高温事件强度和日数的高峰值均在7月,依次向两端递减。高温事件强度和日数均为下游中游,说明闷热天气持续时间下游比中游更长。高温事件中、下游年天气标准强度和日数时间序列没有发生周期性变化,平均标准强度和日数时间序列均存在着5～7 a的准周期变化。高温事件中、下游天气标准强度和日数以及平均标准强度均没有发生气候突变,平均标准日数发生了气候突变,突变时间中游在1997年、下游在1996年。年高温事件存在一定的异常性,高温事件强度和日数正常年份概率在58.9%～73.2%,对生命健康和安全生产造成危害的强度偏强和特强年份概率在14.3%～16.9%、日数偏多和特多年份概率在14.3%～21.4%。     

石羊河流域干旱特征及其灾度和危险度

使用石羊河流域1960—2019年的气温、降水资料和2000—2019年干旱灾情资料,采用统计学、灰色理论等综合评判方法分析了石羊河流域各地干旱的时空变化和强度特征,并对干旱灾害灾度和危险度进行计算和定量评价。结果表明：石羊河流域干旱年频次从高到低基本为中游永昌和凉州、上游天祝和古浪、下游民勤,随年代呈先减少后明显增多趋势。各等级干旱频次的变率较大,干旱频次总体随强度加重而减少。各地最大灾度与出现的干旱频次不太一致,干旱灾害均为轻灾,救灾以县级为主。该流域没有极重度危险区和重度危险区,凉州、古浪、民勤为中重度危险区,全流域及永昌、天祝为中度危险区。干旱灾害的灾度和危险度的分析结果不完全一致。     

未来气候变化对黄河流域水文过程的影响

使用NASA/NCAR有限区域大气环流模型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模拟(A2情景模拟试验)。将RegCM3径流模拟结果同大尺度汇流模型LRM [分辨率0.25°(纬度)×0.25°(经度)]相连接,模拟预估未来气候变化对我国黄河流域水文过程的影响。结果表明:相对于当代气候,未来黄河流域呈现气温升高、降水增加(夏季7～8月降水减少)和蒸发增大的趋势,且空间分布极不均匀,造成河川径流在5～10月减少,加剧流域夏季的水资源短缺;未来气温升高使得融雪径流增加,可能导致更早和更大的春季径流,使径流过程发生季节性迁移,引起黄河流域水资源年内分配发生变化。     

松花江流域气候变化及ECHAM5模式预估

 根据松花江流域1961-2000年观测气温、降水量资料和ECHAM5/MPI-OM模式对该流域21世纪前50 a气候变化的预估结果,分析了松花江流域1961-2000年年平均气温和年降水量变化,并对21世纪前50 a气温和降水量变化趋势进行了预估。结果表明,在全球变暖的背景下,作为中国气候变暖区域响应的先锋,松花江流域年平均气温自1980年代初持续升高,升温幅度比较显著;年降水量在1961-2000年无明显增加或减少趋势,年代际差异也不大。相对于1961-1990年的气候场,21世纪前半叶,年平均气温仍将呈明显增加趋势,到2040年代升温幅度达1℃以上,年降水量变化趋势不显著,可能微弱增加,但冬季平均气温和冬季降水量都呈增加趋势,春季降水量也为增加趋势。     

疏勒河流域气候变化情景下的适应对策

疏勒河是中国河西走廊3大内陆河水系之一,近100 a受气候变化及人类活动的影响显著。采用实地考察和社会问卷调查的方法,评价当地适应气候变化的能力,进而提出对当地社会经济发展具有建设性的适应对策。研究表明,疏勒河流域适应气候变化的能力较低,主要表现在：气候变化明显,河流水量减少;疏勒河上游地区草场退化严重;牧民适应气候变化能力有限并有所减弱;城乡居民收入差距进一步加大,不利于社会的稳定发展。政策建议是：加强各级政府间的协作和政府部门的引导作用,统一利用和管理流域水资源;加强对低文化层次人群的教育工作;加速农村剩余劳动力向城市转移;继续实行生态环保政策;优化产业结构。     

气候变化对淮河蒙洼蓄滞洪区启用风险影响评估

基于RCP情景下47个IPCC CMIP5气候模式模拟数据和大尺度水文模型VIC,预估了未来（2021-2050年）气候变化对淮河蒙洼蓄滞洪区启用的可能影响。结果表明：与基准期（1971-2000年）相比,多模式预估淮河上游未来多年平均气温一致呈增加趋势,平均增幅范围0.2～1.7℃。不同模式对降水预估差异较大,但有超过70%的模式预估降水呈增加趋势,平均增幅为3.4%～4.1%。未来气候情景下,王家坝断面洪水总体呈增加趋势,20年一遇的洪水强度平均增幅19%,洪水频率将增大,蒙洼蓄滞洪区启用可能更加频繁,启用的风险加大。     

气候变化对淮河防洪与排涝管理项目的影响及适应对策研究

以"淮河流域重点平原洼地治理工程外资项目"为对象,综合分析了流域内地理气候、经济社会、河流水系及防洪体系的相互关系与演变特征。在气候变化影响下,流域3种类型的洪水中,由持续一两个月的长历时降水形成的量大但不集中的洪水,对平原洼地农业发展及治理工程效益的影响最为显著。在此基础上,对气候变化可能造成的影响进行了半定量分析,并提出了增强排涝能力与提高自适应能力并举的应对方案。     

气候变化对淮河防洪与排涝管理项目的影响及适应对策研究

 以"淮河流域重点平原洼地治理工程外资项目"为对象,综合分析了流域内地理气候、经济社会、河流水系及防洪体系的相互关系与演变特征。在气候变化影响下,流域3种类型的洪水中,由持续一两个月的长历时降水形成的量大但不集中的洪水,对平原洼地农业发展及治理工程效益的影响最为显著。在此基础上,对气候变化可能造成的影响进行了半定量分析,并提出了增强排涝能力与提高自适应能力并举的应对方案。     

土地利用变化对长江流域气候及水文过程影响的敏感性研究

使用区域气候模式(RegCM3)和大尺度汇流模型(LRM), 研究土地利用/植被覆盖变化对长江流域气候及水文过程的影响。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, 研究土地利用/植被覆盖变化对长江流域河川径流的影响。研究结果指出, 中国当代土地利用变化对长江流域降水、蒸散发、径流深及河川径流等水文气候要素的改变较大, 对气温的改变并不明显。土地利用变化引起长江干流河川径流量在夏季(6～8月)有所增加, 并且越向下游增加幅度越大, 其中大通站径流量增加接近15%。总体而言, 土地利用改变加剧了长江流域夏季水循环过程, 使得夏季长江中下游地区降水增多, 径流增大。     

Variations of Terrestrial Water Storage in the Yangtze River Basin under Climate Change Scenarios

In this study, the water balance-based Precipitation-Evapotranspiration-Runoff (PER) method combined with the land surface model Variable Infiltration Capacity (VIC) was used to estimate the spatiotemporal variations of terrestrial water storage (TWS) for two periods, 1982–2005 (baseline) and 2071–2100, under future climate scenarios A2 and B2 in the Yangtze River basin. The results show that the estimated TWS during the baseline period and under the two future climate scenarios have similar seasonal amplitudes of 60–70 mm. The higher values of TWS appear in June during the baseline period and under the B2 scenario, whereas the TWS under A2 shows two peaks in response to the related precipitation pattern. It also shows that the TWS is recharged from February to June during the baseline period, but it is replenished from March to June under the A2 and B2 scenarios. An analysis of the standard derivation of seasonal and interannual TWS time series under the three scenarios demonstrates that the seasonal TWS of the southeastern part of the Yangtze River basin varies remarkably and that the southeastern and central parts of the basin have higher variations in interannual TWS. With respect to the first mode of the Empirical Orthogonal Function (EOF), the inverse-phase change in seasonal TWS mainly appears across the Guizhou-Sichuan-Shaanxi belt, and the entire basin generally represents a synchronous change in interannual TWS. As a whole, the TWS under A2 presents a larger seasonal variation whereas that under B2 displays a greater interannual variation. These results imply that climate change could trigger severe disasters in the southeastern and central parts of the basin.