气候变化对中国水资源情势影响综合分析

介绍了近年在气候变化对中国水资源影响研究方面的若干进展。研究表明,中国水资源问题的产生不仅与人口和社会经济快速发展有联系,更与气候环境的显著变化密切相关;未来的气候变化将会导致一些流域水资源更加短缺和洪涝灾害更加频繁,对流域水资源和可持续发展产生重要影响;在流域水资源综合规划与管理中,应十分重视气候变化的影响问题。     

气候变化下水资源脆弱性的适应性管理新认识

气候变化下的水资源脆弱性和适应性管理研究成为全球和国家应对气候变化和保障水资源安全重点关注的问题,也是中国可持续发展面对的重大战略问题。介绍了水资源脆弱性和适应性管理的国内外最新研究进展;针对国家重大需求和国际科学前沿问题,综述了气候变化下水资源脆弱性和适应性管理存在的问题与挑战。提出了气候变化下水资源脆弱性与适应性管理理论与方法研究以应对气候变化的无悔为准则,与社会经济可持续发展、成本效益分析、利益相关者的多信息源的分析与综合决策相结合为原则,对适应性管理与脆弱性组成的互联互动系统及其风险与不确定性进行分析的新认识。     

全球气候变化对地表水环境质量影响研究进展

全球气候变化对水文循环有着重要的影响,由气候变化所引起水资源量的时空分布和水质变化等问题已成为各国科学家和政府关注的热点。目前,气候变化对水资源的影响研究多集中于水量,而有关水质方面的影响研究相对较少。全球气候变化主要包括降水,气温,辐射和风速等气象因子的变化。本文综述了温度的升高、降水的增多或减少、风速和风型的变化、光照时间长短以及辐射增强等变化对地表水环境质量影响的研究进展;阐述了气候变化背景下,气象因子如何通过影响水体中污染物的来源、迁移转化方式、生化反应速率和生态效应等过程而直接或间接对地表水环境质量产生影响。并在对现有研究成果进行总结分析的基础上,从微观、中观和宏观的角度提出了气候变化对水环境质量影响的研究展望。     

气候变化对伊逊河流域水资源量的影响

海河流域作为中国水资源最为紧张的流域,其水资源对气候变化非常敏感.以海河流域中受人类活动影响较小的伊逊河流域为对象,基于海河流域未来气候变化研究成果构建了20种气候变化情景,应用具有物理机理的分布式流域水文模型模拟了不同气候变化情景下的流域水循环情景,对气候变化对伊逊河流域水资源量的影响进行了分析,结果表明气温升高1℃将使流域内3.8mm的径流转化为蒸散发,降水的增加将使流域的蒸发和径流都有所增加,其中新增降水50%转化为蒸发,30%转化为径流.同时径流和蒸散发对于高温和强降水更为敏感.未来气候变化的不确定性使未来水资源量的变化也有很大的不确定性,在以升温为主、降水变化存在很大不确定性的情况下,伊逊河流域天然径流量可能进一步衰减.     

利用反向法评价气候变化下的水资源系统风险

目前多数研究直接将大气环流模式(GCM)获得的气候要素输入水文模型或者系统动力学模型评价气候变化所引起的风险,而忽视了一些重要统计要素的实际影响。针对目前研究存在的问题,利用随机模型产生大量模拟数据并输入到关于水资源系统的系统动力模型,通过评价指数和模拟数据间的统计关系建立"气候响应模型",最终利用多种大气环流模式来进行风险评价。通过A2气候变化情景下36种GCM对美国麻州Quabbin水库未来两个时段2036—2065年和2066—2095年由气候变化引起的风险进行评价。结果表明,在1950—1999年流域净流量年际方差100%～140%范围内,2036—2065年的风险为0.25～0.30,2066—2095年的风险为0.30～0.45。     

Paleoclimate studies and natural-resource management in the Murray-Darling Basin II: unravelling human impacts and climate variability

The management of the water resources of the Murray-Darling Basin (MDB) has long been contested, and the effects of the recent Millennium drought and subsequent flooding events have generated acute contests over the appropriate allocation of water supplies to agricultural, domestic and environmental uses. This water-availability crisis has driven demand for improved knowledge of climate change trends, cycles of variability, the range of historical climates experienced by natural systems and the ecological health of the system relative to a past benchmark. A considerable volume of research on the past climates of southeastern Australia has been produced over recent decades, but much of this work has focused on longer geological time-scales, and is of low temporal resolution. Less evidence has been generated of recent climate change at the level of resolution that accesses the cycles of change relevant to management. Intra-decadal and near-annual resolution (high-resolution) records do exist and provide evidence of climate change and variability, and of human impact on systems, relevant to natural-resource management. There exist now many research groups using a range of proxy indicators of climate that will rapidly escalate our knowledge of management-relevant, climate change and variability. This review assembles available climate and catchment change research within, and in the vicinity of, the MDB and portrays the research activities that are responding to the knowledge need. It also discusses how paleoclimate scientists may better integrate their pursuits into the resource-management realm to enhance the utility of the science, the effectiveness of the management measures and the outcomes for the end users.     

青藏高原若尔盖生态区水资源对气候变化的响应

利用1980-2012年若尔盖水文站径流量资料、若尔盖及周边20个站同期气象观测数据,通过分析径流量演变规律及与气候因子的关系,研究了若尔盖生态区水资源对气候变化的响应.结果显示：近30 a该区域地表水资源整体呈波动下降趋势,气候倾向率为1.4×10⁸ m³·（10a）^-1;径流量的年际分布较均匀,年内分配呈双峰型,主要集中在6-9月,同期径流量集中度、集中期及丰枯率均呈现下降趋势,峰型度呈上升趋势,这与全球气候变暖及降水量减少相关.降水量是影响该流域径流量的最主要因子,夏季降水量很大程度决定着径流量的丰枯,而秋季径流量对降水量的响应最为敏感.气温的升高导致高山冰雪消融量的增大,进而使非汛期径流量增加;同时,流域蒸发量的加大,增加了地表水资源的消耗.     

基于地表水-地下水耦合模型的未来气候变化对西北干旱区水资源影响研究——以黑河中游为例

基于物理过程的地表-地下水耦合模型能全面、系统地刻画流域水循环过程,并为水资源管理提供详细信息。同时,未来水资源的变化趋势受到气候变化的影响显著,在未来气候情景下水资源如何变化将影响水资源管理措施。本文以黑河中游盆地为例,基于地表水-地下水耦合模型GSFLOW,评估区域水资源对气候变化的响应,预测未来气候情景(CMIP5)下区域水资源变化趋势,为西北干旱区水资源管理提供参考。研究表明:(1)GSFLOW模型能很好地模拟黑河中游盆地复杂的水循环过程。(2)在中等排放强度(RCP4.5)下,平均每年降水上升0.6 mm,温度上升0.03℃,地下水储量减少0.38亿m3;在高排放强度(RCP8.5)下,降水上升0.8 mm,温度上升0.06℃,地下水储量减少0.34亿m3。     

青藏高原暖湿化对柴达木水资源与环境的影响

通过分析研究格尔木和德令哈两个典型流域气象要素、径流及全盆地土地覆盖类型面积的变化,发现青藏高原暖湿化对柴达木盆地水资源与环境影响显著。研究区气温明显上升、干旱指数显著下降,暖湿化明显。2000—2016年与1960—1999年相比,格尔木和德令哈年均气温分别上升了1.7℃和1.3℃、年均降水量分别增加了2 mm和63 mm、年均径流量分别增加了240×10~6和90×10~6m~3。2000—2012年全盆地裸地减少,草地、永久冰雪、水体面积、开放灌丛面积增加,植被生态向好发展。暖湿化促使降水量增加是河川径流量和水资源增加及生态环境改善的主要原因。现阶段暖湿化环境对盆地水资源开发利用和生态环境保护有利,但其对改善环境的可持续性需要进一步监测和研究。     

中国不同气候区河川径流对气候变化的敏感性

利用一个简单的月水量平衡模型,模拟了位于中国不同气候区的21个典型流域的径流量过程,采用假定的气候情景,分析了河川径流量对不同气候变化的敏感性。结果表明,所采用的月水量平衡模型能够较好地模拟不同气候区的月流量过程,21个典型流域的Nash-Sutcliffe模型效率系数大多超过65%,水量平衡误差也均控制在1%以内。黄河以北干旱半干旱地区的典型流域径流量对气温和降水变化的响应敏感,其次为华中、华南半湿润区和湿润区,西部高寒山区径流对气候变化的响应最弱。因此,中国适应气候变化的重点应集中在干旱半干旱地区。     

Climate change and groundwater resources in Thailand

The average temperature of Thailand is projected to increase by 2-3 °C, and the annual rainfall is projected to increase by 25% and up to 50% in certain areas. The climate change in future is expected to provide changes in hydrological cycle and therefore impacts the groundwater resources too. In this study, we analyzed the general climate change trends and reviewed the groundwater conditions of Thailand. The climate changes, hydrologic variability and the impact of climate change on groundwater sustainability are also discussed based on a national groundwater monitoring program. Currently, there are 864 groundwater monitoring stations and 1 524 monitoring wells installed in Thailand. Moreover, the impact of climate change on groundwater-dependent systems and sectors is also discussed according to certain case studies, such as saline water intrusion in coastal and inland areas. Managing aquifer recharge and other projects are examples of groundwater adaptation project for the future.     

新疆气候水文变化趋势及面临问题思考

新疆是亚洲中部干旱区的重要组成部分, 对全球变化响应异常敏感, 水资源问题突出, 研究变暖背景下新疆的气候水文变化及面临的问题, 对应对和适应未来气候变化及水资源安全具有重要意义。基于最新的气候水文观测资料和相关成果, 研究了新疆水文气候要素变化趋势与演变特征, 探讨了目前面临的主要问题及对策建议。结果表明： 1961—2018年新疆升温幅度高于全球平均水平, 冬季升温贡献最大; 降水量和降水日数均明显增加, 夏季降水增加最显著; 21世纪以来气温和降水均在高位波动, 但增加幅度减缓, 气候有从暖湿化向暖干化转折的迹象, 干旱化趋势加剧。21世纪以来, 极端最高气温、 极端最低气温和高温日数显著增加, 高温初日提前, 高温终日推迟, 极端降水事件、 暴雨雪强度和频次明显增加。受气候变化和人类活动共同影响, 塔里木河流域源流区径流量明显增加, 干流径流量微弱减少; 博斯腾湖水位阶段性变化明显, 2013年以来逐渐扩张; 艾比湖总体萎缩, 而山区湖泊赛里木湖面积稳定扩张。新疆气候水文变化面临主要问题包括： 对新疆气候变化趋势和物理过程认识不明、 水文气象灾害风险加剧难以把控、 气候变化影响不确定性加剧, 水安全问题迫在眉睫。建议趋利避害, 抓住气候机遇, 加快生态环境建设; 开展气候水文综合科学考察, 加强机理研究, 构建综合观测协同网络, 提高水文气象灾害风险调控能力; 将有效应对、 有序适应气候变化提升到战略的高度, 为建设美丽新疆和高质量发展服务。     

国际上水资源综合管理进展

中国近年实施最严格水资源管理制度、全面推行河长制等一系列政策,不断探索完善水资源综合管理的体制和机制。为加强对水资源综合管理的认识,推动中国水资源综合管理的实施,结合国际社会对水资源综合管理认识和实践新成果,主要梳理总结水资源综合管理理念的形成过程、主要组成、实施状况、存在问题和发展趋势。结果显示:(1)随着对传统水资源管理存在分散化等问题的认识,水资源综合管理的理念逐渐形成,并已被国际社会所接受;(2)水资源综合管理实施"综合"途径管理水资源,强调通过完善实施的环境条件、机构框架、具体管理手段和稳健的水基础设施投资机制,实现用水效率、社会公平、环境可持续的均衡;(3)许多国家已把综合管理的理念和措施纳入到其水资源管理政策和体制框架设计中,并在水管理的实践过程中取得新进展;(4)国际上水资源综合管理理念和经验为进一步完善中国水资源管理提供了启示和借鉴;(5)未来水资源综合管理将进一步得到推广实施,从理念到解决具体水问题的实践过程将进一步加强,并呈现多样性和动态性特征。尽管面临由于气候变化影响和水与社会经济交互作用导致的不确定性、复杂性等问题的挑战,随着水资源综合管理的实践和水科学研究进步,水资源管理将进一步采用整体、多学科和可持续的途径,助力可持续发展目标的实现。     

Water resource impacts of climate change in southwestern Bulgaria

This study assesses the regional impact of climate change on runoff in a mountainous region of southwestern Bulgaria. A GIS-based distributed hydrologic model and two climate change scenarios – HadCM2 and CCC – were employed for years around 2025 and 2085. Results from both scenarios demonstrate the basin's sensitivity of runoff to climate change, which produce significant spatial and temporal changes in the basin's water yield with maximum runoff shift into early spring and further decreases in summer runoff. There could be no reduction in mean annual runoff, except under the Hadley scenario by 2085. Changes in the magnitude of mean monthly and peak flow are associated with early snowmelt and a reduction in snow cover in spring. Increases in spatial variability of runoff reflect the basin's complex physiographic characteristics. The increase of spatial and temporal variability in runoff points to different strategies for future water resource management. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

基于投入产出理论的水资源研究进展及水资源管理展望

近年来,气候变化背景下的水资源问题得到日益增加的关注,其研究从水资源短缺、供需平衡等内容转向适应可持续发展的综合研究.基于投入产出理论的水资源研究,从系统循环的角度分析资源的流动性和持续性,能够揭示水资源-经济社会复合系统中各要素的内在数量关系,提出面向可持续发展的水资源价值观和方法论.首先,从模型拓展和实际应用两条主...     

气候变化下贵州省水资源安全空间评价及敏感性分析

探讨气候变化下水资源安全的时空演变规律,对喀斯特地区水资源安全的保障有着重要意义。文章采用GA-BP神经网络模型,研究了贵州省水资源安全的空间分异特征,并分析其对气候要素变化的敏感性。结果表明：（1）研究区水资源安全有较强的空间异质性。2001－2015年,黔南的水资源安全一直是全省最差的地区,贵阳的水资源安全改善最为明显,变化幅度最小的是安顺;（2）当变动率相同时,年平均降雨量的变动对水资源安全的影响最大,其增加10%时水资源安全指数上升0.95%,单位地表水资源量变动的影响其次,单位地下水资源量变动的影响最小;（3）对年平均降雨量变化最为敏感的地区是遵义、毕节、六盘水和黔西南。研究结果可为贵州省水资源的调控和开发提供参考。     

Effects of climate change on relationship between water and salts of waters ecosystems in arid zone, China

The process of salinization has increased dramatically over the past several decades in the northwest arid zone of China. Soil salinization has been recognized as a major environmental problem for many years in the Tarim River Basin. It is the key issue of solving the soil salinization problem to study interaction between water and salt in arid zone, which will provide useful principle and methodology to its solution. Taking Tarim River and Bosten Lake for example, by systematically collecting the basic data of hydrogeology, meteorology, and social economy, we analyzed the interaction of water and salt of Tarim River and Bostan Lake in natural and artificial conditions in aspects of basins, oases, lakes and marshes. The results showed that： （1） Temperature and precipitation are both increasing gradually in the whole Tarim River Basin, the climate tends to be come warmer and wetter, but the water quality condition is not optimistic; （2） At the end of the 1950s, mineralization degree was less than 1.0 g/L from the upper reaches to the lower reaches of the Tarim River. At present, it is more than 3.0 g/L in Alaer Lake （the upper reaches of the Tarim River） except in July, August and October, during which it is less than 1.0 g/L. In Qiala （the lower reaches）, it is more than 1.0 g/L except in March, moreover, it is about 5.0 g/L in July and December. The eco-water conveyance project implementation has still not improved Tarim River＇s water quality condition; （3） Bostan Lake was a tiny salt-water lake in the late 1950s, but the water-soil development of the oasis has aggravated the salinization in recent thirty years. Since the West Pumping Station was brought into operation in 1982, the Bostan Lake which accumulated salt has begun to be desalted. We consider that climate may not be the key factor for salinization in this area. Instead, socio-economic factors relevant to human activities should be mainly responsible for such changes, as is confirmed by our further analysis. In order to improve present situation of water-soil salinization, water resources utilization and management should be strengthened, highly efficient and water-saving irrigating technology should be spread,     

基于Agent的水资源管理模型研究进展

基于Agent的模型(Agent-based models,ABM)研究已成为水资源管理研究理论与方法的重要补充。对水资源管理ABM研究进行归纳与展望,有助于探索优化中国水资源管理体制和机制。在阐述水资源管理ABM概念及内涵的基础上,提炼出主体决策规则和互作机制两个建模核心内容,并对其方法进行了归纳分析;从流域水资源优化配置、城镇居民用水管理和灌区水资源管理3个方面,对2009—2018年主要水资源管理ABM研究进行了综述;针对当前研究的难点与不足,提出未来研究重点:①拓展复杂适应理论在水资源管理领域的应用;②加强不确定性水资源管理ABM研究;③探索基于机器学习的决策规则建模方法;④重视参数校准和结果校验及检验方法;⑤加强模型表述格式标准化进程;⑥综合权衡水资源管理ABM框架。     

气候变暖背景下极端气候对青海祁连山水文水资源的影响

利用青海祁连山区极端气候要素和青海湖、哈拉湖及主要河流的水文资料,研究表明:冷夜日数(10%)呈显著减少趋势,暖夜日数(90%)呈显著增加趋势;年大风日数显著减少;年降水量21世纪初增加趋势最为显著并发生突变,降水量增加幅度中西段大于东段;≥5 mm、≥10 mm、≥25 mm年降水日数呈显著增加趋势,进入21世纪后更为明显,而≥0.1 mm年降水日数呈减少趋势;年平均大风日数与湖泊水位、河流流量变化呈负相关,大风天气的减少,可以缓解湖面和土壤因蒸发而导致的水分损失,对植被的改善可增加径流的产生,流入湖泊的流量增加;降水量与湖泊水位、河流流量呈正相关,受21世纪降水量增加的影响青海湖水位逐年上升,共上升1.67 m,达到20世纪70年代末的水位,中西部主要河流流量近几年也达到最大值,而东段流量增加不明显;祁连山区≥5 mm、≥10 mm、≥25 mm年平均降水量与湖泊、河流流量变化呈正相关,各量级年降水量对湖泊水位、河流流量的增加贡献显著。     

全球陆地地表水资源演变特征

探究变化环境下全球陆地地表水资源演变特征，是当前水文与水资源学研究关注的热点与难点问题。其中，提高无资料地区水文预报的精度是准确评价全球地表水资源量的重要前提。针对这个问题，本研究在划分全球气候-生态分区的基础上，通过对5种参数移植方法进行比较优选，发现反距离空间插值法与物理相似法相结合的模拟精度最高，进而以此评价了1960—2016年全球、各大洲和重点地区的地表水资源量演变特征。结果表明：在柯本气候分区的基础上，利用生态分区指标进行无监督分类，共获得了229个气候-生态分区；基于全球降水数据和四级水资源区产水系数，获得全球多年平均地表水资源量为41.06万亿m³，与已有研究结果类似；全球、北美洲和非洲的地表水资源量呈现显著下降趋势；地表水资源量呈下降趋势的四级水资源区主要分布在北美洲、南美洲北部和非洲中部等地区。