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。     

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。     

黑河上游环境要素场对降雨汇流过程的响应

运用包含土壤、植被陆面过程OSULSM的中尺度大气模式MM5,将分布式水文模式DHS—VM中汇流参数化方案与其耦合,成功地模拟了：?002午?月黑河流域上游的洪水事件,在大气模式中实现了地表水的再分布。综合考虑了陆地水文状况与气候之间的相互影响,分析了地表特征场以及大气要素场随汇流过程的变化。     

极端气候对平均气候变化的非线性响应及其敏感性试验

平均气候与极端气候两者发生的概率具有密切联系.从理论和观测事实两方面证明一地平均气候与其极端气候的对应概率存在着明显的非线性关系.假定气候变量有对称概率分布和非对称概率分布两种状况,从理论上证明,平均气候变化前后所对应的极端气候概率具有非线性变化;通过对若干个代表站及气候场资料的平均值与所对应极值概率计算结果,证明理论符合观测事实.进一步借助于数值试验考察了概率分布模式的各个参数之变化对极端气候概率的影响.根据观测事实的举例,也表明了不同概率分布条件下,基本上都有如此变化规律.     

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。     

气候变化情景下澜沧江流域极端洪水事件研究

以澜沧江流域为研究对象,基于ISIMIP2b协议中提供的GFDL-ESM2M、HadGEM2-ES、IPSL-CM5A-LR、MIROC5这4种全球气候模式,通过4种模式的输出数据耦合VIC模型,分析4种模式在历史时期（1961—2005年)对洪峰洪量极值(年最大洪峰流量、3 d最大洪量)、极端洪水的模拟能力,比较RCR2.6和RCP6.0两种情景下未来时期（2021—2050年)年均径流量较基准期（1971—2000年)的变化情况,并结合P-III型分布曲线预估了澜沧江流域在两种情景下未来时期极端洪水的强度变化情况。结果表明：VIC模型在该流域能够较好地模拟极端洪水;HadGEM2-ES和MIROC5两种气候模式的输出数据在澜沧江流域有较好的径流模拟适用性;在RCP2.6情景下,澜沧江流域未来时期年均径流量没有明显变化,可能会有略微的增加,而在RCP6.0情景下,未来时期年均径流量有较大可能增加;澜沧江流域未来时期极端洪水较基准期,在RCP2.6情景下无明显变化,而在RCP6.0情景下,洪峰、洪量增加的可能性较大,极端洪水频率和强度也较大可能增加。     

黑河下游额济纳旗生态环境对调水的响应

利用额济纳旗水文监测资料、额济纳旗气象局1961—2007年地面气象观测资料、额济纳旗水务局2000—2009年地下水位和下泄水量和额济纳旗2002—2009年生态监测资料,结合实地调查,分析了黑河调水动态变化对下游地下水埋深、绿洲植被变化及东居延海水域面积的影响。结果表明:黑河调水后,下游下泄水量逐年增加,额济纳绿洲地下水位埋深逐年回升,东、西居延海恢复一定的水域面积,并且东居延海连续5年不干涸,绿洲面积有所增加,生态环境恶化及时得到遏制,缓解了下游水资源紧缺的状况,使得下游地区生态环境得到了初步改善,总体调水效果明显。     

疏勒河流域极端水文事件对极端气候的响应

为了明确疏勒河流域极端水文事件对极端气候事件的响应关系,选取疏勒河流域内及其周边的托勒、敦煌、瓜州、玉门、酒泉、马鬃山等气象站点的气温、降水和蒸发的日值数据,昌马堡水文站的日径流数据,通过趋势分析、滑动平均、主成分分析等方法,分析疏勒河流域极端气候指数、极端水文事件的年际变化规律以及影响极端水文事件的因素,并明确该流域极端洪水年内分布特征。结果表明:疏勒河流域年际气温升高趋势明显,降水量呈波动变化,增加趋势不明显,而蒸发量呈下降的变化趋势。表征高温的极端气温指数呈显著上升趋势,表征低温的极端气温指数呈显著下降趋势,说明疏勒河流域气温增幅明显。极端降水指数呈显著的增加趋势。该流域极端洪水事件和频次呈上升趋势,而极端枯水事件和频次呈下降趋势。极端洪水事件主要受控于极端降水事件,特别是极端降水总量,极端高温事件对极端洪水总量的增加也有影响,而极端枯水事件主要受控于极端低温事件。此外,2000-2016年年最大洪峰流量出现的时间有由8月向7月转变的趋势。     

黑河流域气候变化对生态环境与自然植被影响的诊断分析

在对西北地区已往的研究基础上,运用数理统计方法,分析研究了黑河流域的气候变化及其对水资源和植被的影响.在自然植被变化中,气候因素自始至终都在起作用,下游地区沙漠化的不断发展是自然因素与人为因素综合作用的结果,但以人为因素为主.用假设的气候变化,即温度升高2℃与降水量保持不变和增加10%两种情况组合计算湿润(或干燥)指数的变化来预测未来气候变化的可能影响.未来气温升高2℃,而降水量不变,河西地区干燥度将增加O.5～1.1,且越是干燥的地方,干燥度增加越大;未来气温升高2℃,而同时降水量增加10%,干燥度则基本保持不变,即降水量增加可大致抵消由气温升高而增加的蒸发量.     

气候变化将导致亚洲五大流域径流增加

正据在线发表于《自然—气候变化》上的一项研究预测,至少在2050年前,由于气候变化可能导致的降雨量和冰川融化量的增加将导致亚洲高海拔地区的河流产生更多的径流。这意味着,有关该地区水资源可用性的讨论必须将季节性变化和极端天气事件考虑在内。Arthur Lutz等人采用一种高清模型定量分     

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。     

极端气候变化的研究进展

着重从观测和模拟研究、极值分布理论和降尺度技术方法等几个方面,介绍了近年来极端气候及其变化的研究进展。限于篇幅,文中略去了相当多的内容,只是非常简要地作了客观评价和展望。     

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

黄河源区是黄河流域主要的产流区和水源涵养区,研究和探索该区域陆面水文过程对理解陆面过程及水文循环特征,揭示陆面—水文耦合过程具有重要的科学意义。本研究基于2009～2018年中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据（China Meteorological Forcing Dataset,简称CMFD）、全球高分辨率降水数据集（Climate Prediction Center Morphing Technique,简称CMORPH）、热带降雨测量卫星（Tropical Rainfall Measuring Mission,简称TRMM）及全球陆地数据同化系统（Global Land Data Assimilation System,简称GLDAS）降水,评估了四类降水产品在黄河源区的降水精度,在此基础上,利用最优降水数据驱动独立运行的天气研究预报及水文耦合模型系统（Weather Research and Forecasting Model Hydrological modeling system,简称WRF-Hydro）,探究该模式在黄河源区径流模拟的适用性。结果表明：四类降水产品均能够反映出降水的分布特征,但在量值及细节捕捉上存在显著差异。CMFD在不同时空尺度上都能很好地捕捉到降水的演变特征,其与日观测降水的相关系数达到0.99,均方根误差仅为0.25 mm。在表征降水能力方面,四类降水产品总体表现为CMFD>CMORPH>TRMM>GLDAS,CMFD的平均探测成功率（Critical Success Index,简称CSI）在0.93以上。经参数率定后的WRF-Hydro模式在黄河源区月径流模拟方面表现较好,率定期纳什系数（Nash-Sutcliffe efficiency coefficient,简称NSE）均在0.92以上,而验证期丰水年模拟结果明显好于枯水年（NSE=0.15）,这与降水和径流的非线性程度有关。本研究方案和结果为亚寒带半干旱气候区大尺度流域水文模拟及径流预测提供了一定的参考价值。

     

黑河流域气候特征及面雨量分析

文中分析了黑河的流域概况及流域面雨量的时空分布和年际变化 ,较为全面地揭示了整个流域面的气候特征 ;同时对黑河径流量的年内分配及其与流域面雨量的关系作了初步探讨 ,为进一步研究流域面降水的预报方法打下了基础。     

中国极端气候变化观测研究回顾与展望

评述、总结了近年有关中国极端气候变化的观测研究成果,讨论了尚未解决的科学问题和今后应重点加强的工作方向。已有研究表明,1951年以来中国大陆地区极端气候事件频率和强度发生了一定变化,但不同类型和不同区域极端气候变化存在明显差异。从全国范围看,与异常偏冷相关的极端事件如寒潮、冷夜和冷昼天数、霜冻日数等,显著减少减弱,偏冷的气候极值减轻;与异常偏暖相关的暖夜、暖昼日数明显增多,暖夜日数增多尤其明显,但高温事件频数和偏热的气候极值未见显著长期趋势;全国平均暴雨和极端强降水事件频率和强度有所增长,特别是长江中下游和东南地区、西部特别是西北地区有较明显增长,而华北、东北中南部和西南部分地区减少减弱;多数地区小雨频数明显下降,偏轻和偏强降水的强度似有增加;全国遭受气象干旱的范围呈较明显增加趋势,其中华北和东北地区增加更为显著;登陆和影响我国的热带气旋、台风频数有所下降,其造成的降水总量有较明显减少;北方地区的沙尘暴事件从总体上看有显著减少减弱趋势;我国东部部分地区夏季雷暴发生频率也存在较明显下降趋势。现有工作表明,在涉及极端气候变化研究的资料处理和分析方法方面还有改进余地。观测资料的非均一性,以及观测环境改变和城市化对地面气候要素变化趋势的影响偏差,需要进行深入评价和客观订正。此外,目前对于区域极端气候变化的综合分析还较薄弱,在极端气候变化机理的研究方面有待加强。     

安康水库蓄水前后上游气候变化特征

利用陕西省安康水库上游气象站点的月及日降水、气温、蒸发等气候资料,分析了安康水库蓄水前后上游流域气候变化特征。分析结果表明,年降水量呈逐年代减少趋势,年平均温度呈增暖趋势,年蒸散量呈减少趋势;蓄水后年及主汛期降水量、雨日、暴雨日数、极端强降水概率、蒸散量均比蓄水前减少,平均气温比蓄水前升高,其中冬季升温幅度最大;主汛期和年降水量、平均气温蓄水前后差异显著,冬季蒸散量蓄水前后差异显著。近45年来汉江径流量呈下降趋势,降水对径流影响显著。     

黑河试验中心区的气候特征

本文统计分析了临泽1967—1981年的月平均气候资料,并与北京1959—1980年的统计资料进行了比较。结果表明：临泽日照时间长,全年日照时间是北京的1.19倍;太阳辐射强,全年太阳总辐射是北京的1.16倍;并且临泽昼夜温差大,地表温度高;降雨量少而分布不均,全年降水量不足北京的1/5;因此,气候干燥,蒸发量大,年蒸发量为北京的1.2倍。本文利用空气动力学方法,分别计算了临泽和北京的月平均动量通量、感热通量、潜热通量,并作了比较。得到1月至11月感热通量、潜热通量临泽均大于北京,而动量通量4月中旬后及11月上旬前临泽大于北京,而1月至4月中旬前,及11月上旬后北京大于临泽。     

黄土高原作物气候生产力对气候变化的响应

利用中国黄土高原7省51个气象站1961—2000年主要气象要素观测资料,采用EOF和其他数理统计方法研究了黄土高原气候生产力对气候变化的响应,结果表明:中国黄土高原气候生产力呈递减趋势;年和各季节的平均气温均呈明显的上升趋势,增温速度大于全国同期增温速度;年降水量和作物生长季节降水量均呈下降趋势;黄土高原气候暖干化使作物气候生产力下降。“暖湿型”气候对作物生产最有利,平均增产幅度为5.9%,而“冷湿型”气候对作物生产最不利,平均减产幅度为6.3%。     

自然气候变异与人为气候变化对径流影响研究进展

 在回顾IPCC于1990-2007年4次关于气候变化对径流影响的评估报告进展的基础上,将第一次与第二次评估报告归纳为第一代--以气候均值变化对径流影响及其适应为主要特征;第三次与第四次评估报告为第二代--突出人为气候变化与自然气候变异对径流影响及其适应问题,分析了常规的气候变化对水文水资源影响评估方法的发展过程及存在的问题。研究结果反映了年代际时间尺度的自然气候变异的影响,而未能考虑与极端事件发生频次和强度变化密切相联的日、季和年际尺度的气候变异的影响,从而低估了气候变暖对洪水、干旱以及农业灌溉需水的负面作用。在介绍国内外研究的基础上,为第五次IPCC评估报告提出了加强交叉学科综合研究的建议。     

柴达木盆地干热风气象灾害分布规律及对气候变化的响应

利用柴达木盆地的7个气象台(站)1961~2005年干热风气象灾害资料,对盆地干热风发生规律及干热风对气候变化的响应关系进行分析。得出盆地干热风气象灾害日数呈现明显的区域性,小灶火为干热风重灾区;盆地干热风灾害月分布在每年6~8月份,8月上旬为整个盆地干热风灾害多发时段。