气候变化影响下冶河流域径流变化特征分析

基于冶河流域周边台站的气象水文数据,综合运用Mann-Kendall突变检测、Hurst指数和相关分析等方法,分析了流域径流的年际变化特征和年内格局变化,探讨了径流与气候变化的内在关系.结果表明:1957年～2013年,冶河流域气候呈现向暖干转化的趋势,其中升温趋势显著,而降水减少不明显.流域径流的年际变化呈现显著的减少趋势,减少率为0.14×10~8 m~3/a.年径流序列在1977年发生突变,突变前后年平均径流减少了5.13×10~8 m~3,突变后气候变化对径流的影响程度逐渐减弱.从径流的年内变化格局看,各月份径流减少都十分显著,相对减少率均超过50%.R/S分析结果表明,气温、降水和径流的年际变化均具有持续性,气温迅速升高、降水微弱减少和径流持续减少的变化趋势未来仍将继续.     

基于不同气候变化情景的东江流域水资源量预测研究

采用半分布式水文模型HSPF,结合1978-1998年东江流域实测气象数据和5个气候模式在3种RCP气候情景(RCP8.5,RCP4.5,RCP2.6)下基准期(1960-2000年)和未来时期(2020-2070年)降水、蒸发情景模拟结果,在对东江流域径流模拟检验基础上,对2020-2070年东江流域水资源量做了深入分析。结果表明,HSPF模型能很好模拟东江流域年、月径流以及洪水期径流变化,博罗站的NASH系数均超过0.81,PBIAS低于10%,RSR低于0.45;所选取气候模式能很好的反映研究流域气象数据在年内分布情况。对未来气候和东江流域水资源量模拟结果表明:1 2020-2070年不同气候变化情景下东江流域降水及蒸发量在RCP2.6和RCP4.5情景下均呈上升趋势,而在RCP8.5情景下,东江流域蒸发量则呈现下降趋势;2未来东江流域多年月均径流量呈增加趋势;3未来东江流域不同频率下的洪水和枯水流量均呈不同程度的增长。相对于基准期,未来时期的洪水天数呈增长趋势,洪水灾害有加剧态势。     

喀斯特流域地貌类型对枯水径流特征的影响分析

从水文地貌流域系统的角度出发,分析喀斯特流域地貌类型与枯水径流的关系,并作枯水流量频率分析计算,按地貌形态组合类型把流域分为喀斯特流域、喀斯特化流域和非喀斯特流域3种类型,初步建立喀斯特流域地貌类型对枯水影响的回归方程并检验,揭示喀斯特地区枯水径流的规律,为分析和预测枯水径流提供理论依据。     

基于新安江水文模型的东江流域枯水径流模拟

为了探讨新安江流域水文模型模拟流域枯水径流的可行性及精度,采用该模型对东江流域中的4个子流域进行日径流过程模拟.在采用常规的评价指标对模拟结果进行初步分析的基础上,以描述枯水径流特点的枯水特征值,例如连续多日最小平均流量、基流分割结果、枯水期模拟结果和流量历时曲线等为研究对象,探讨该模型模拟枯水径流的能力.4个子流域的研究结果表明,不论对于常规的评价指标,还是枯水特征值,用新安江流域水文模型来模拟枯水期的流量均能达到较高的精度,因此可采用该模型进行东江流域枯水径流的预测.     

气候变化对我国华南沿海地区水资源的影响——以南流江流域为例

为研究气候变化对我国华南沿海地区的水资源的影响,以南流江流域作为研究对象,应用具有物理机制的分布式水文模型SWAT对流域径流进行模拟。以常乐站1970~1994年月径流数据对模型进行率定,以1995~2013年月径流数据进行验证,基于南流江流域气候变化预估成果设置20种未来气候情景,模拟不同气候变化条件下的流域水文过程,计算不同情景下南流江流域径流及蒸散发的变化,分析气候变化条件下的水资源响应程度。结果表明:月径流模拟值与实测过程线总体拟合程度很好(R20.85,Ens0.8),SWAT模型在南流江流域具有较好适用性;降水是影响南流江流域径流变化的主要气候因子,而影响蒸散变化的主要气候因子是气温。降水不变时,气温每上升1℃,年均蒸散发量增加9.1 mm,年均径流量减少9.2 mm;气温不变时,降水量每增加10%,年均蒸散发量增加5.1 mm,年均径流量增加159.3 mm。预计到本世纪中叶,南流江流域年均径流变化幅度为-29.6%~27.6%,到本世纪末的变化幅度为-30.5%~26.7%,这将对南流江流域带来一系列的问题与挑战。     

东江流域土地利用变化对径流的影响分析

将流域水文模型HSPF与元胞自动机-马尔科夫(CA-Markov)土地利用预测模型结合,定量评价了东江流域未来土地利用变化的径流响应;并且模拟分析了不同降雨情景下土地利用变化的水文响应。结果表明:HSPF模型可以较好的模拟东江流域的月径流过程,可用于东江流域长期水文变化的评价与研究;未来土地利用变化引起的总径流的改变较小但是地表径流的变化较显著;未来土地利用变化情景下高、低流量值都有所增长,随着城镇建设用地面积比例的进一步增加高流量值随之增长而低流量减少;随着降雨量的增加,径流对于未来土地利用变化的响应程度减弱,降雨量减少,未来土地利用变化的水文效应增强;总的来说,4种降雨情景下未来土地利用变化对总径流的影响都不大,但是对地表径流有较显著的影响。研究过程和结果可为东江流域水资源规划及相关管理决策提供参考。     

SWAT模型在青海湖布哈河流域径流变化成因分析中的应用

为了探讨气候变化和人类活动对流域水文过程的影响,利用分布式水文模型SWAT对青海湖布哈河流域过去几十年径流变化进行了模拟研究.研究结果表明,20世纪80~90年代流域径流减少的主要原因是气候变化.在此基础上,根据未来不同气候情景的变化趋势,对布哈河径流变化进行了预测,得出未来30年径流增加的可能性比较大,青海湖水位下降速度将会减缓甚至出现上升趋势的结论.     

气候变化对鄱阳湖流域径流的影响

为研究未来气候变化对鄱阳湖流域径流的影响,构建了0.1°分辨率VIC水文模型,采用均匀设计法率定参数。应用CMIP5多模式气象数据结果驱动VIC模型,对RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下的鄱阳湖流域径流变化进行评估。结果表明,在RCP2.6和RCP4.5情景下未来期(2026—2040年)较基准期(2006—2020年)径流呈增加趋势,在RCP8.5情景下径流呈减少趋势。各种模式都在汛期径流有增加趋势,枯季径流有减小趋势,发生水文极端事件的态势更加明显。     

人类活动对老哈河流域近50年径流变化影响的定量评估

以中国北方典型的半干旱区老哈河流域为研究区,基于分布在流域内的53个雨量站、10个径流站和4个气象站数据研究老哈河10个子流域近50年来关键水文要素的时空变化规律。利用MK检验及Pettitt突变点检验,分析降水与径流的变化趋势和显著性水平,并计算其突变点。采用半分布式可变下渗能力(variable infiltration capacity,VIC)模型对10个子流域基准期的降雨径流过程进行模拟。基于率定后的模型参数,对变化期自然径流进行重建,从而定量分割出气候变化和人类活动对该流域径流急剧下降的影响。结果表明:自1980年以来,老哈河流域90%的径流下降是由人类活动引起的,而仅有10%归因于气候变化;就人类活动而言,特别是中下游地区大面积的农业灌溉用水是整个老哈河流域地表径流急剧下降的根本原因。此外,研究还发现人类活动对径流下降的贡献率随流域干湿变化而不同,在枯水年人类活动影响所占比重较大,而在丰水年人类活动的影响相对较小。     

基于启发式分割和近似熵法的径流序列变异诊断

对河川径流的变异研究不仅有助于掌握变化环境下径流的演变规律,还能提高水文分析、水文模拟以及水文计算结果的准确度。以渭河流域为研究对象,采用启发式分割和近似熵方法,对渭河年径流序列进行了变异诊断,诊断结果表明:林家村以上流域存在1971和1994年2个变异点;张家山以上流域无变异点存在;整个渭河流域存在1969和1993年两个变异点。此外,通过对渭河径流变异归因分析可知,该流域径流变异主要是由气候变化(1971年的El Nino和1994年的ENSO事件)与人类活动(水利工程建设、流域下垫面的改变以及大量开采地下水和地表水)的共同作用所导致的。     

Hotspots of the sensitivity of the land surface hydrological cycle to climate change

Due to the shortage of the global observational data of the terrestrial hydrological variables,the understanding of how surface hydrological processes respond to climate change is still limited.In this study,the Community Land Model(CLM4.0)with high resolution atmospheric forcing data is selected to simulate the global surface hydrological quantities during the period 1948–2006and to investigate the spatial features of these quantities in response to climate change at the regional scales.The sensitivities of evaporation and runoff with respect to the dominant climate change factors(e.g.temperature and precipitation)derived from the concept of climate elasticity are introduced.Results show that evaporation has a declining trend with a rate of 0.7 mm per decade,while runoff shows a weak increasing trend of 0.15 mm per decade over the global land surface.Analyses of the hotspots in the hydrological cycle indicate that the spatial distributions for evaporation and runoff are similar over many areas in central Asia,Australia,and southern South America,but differ largely in high latitudes.It is also found that,the evaporation hotspots in arid regions are mainly associated with the changes in precipitation.Our sensitive analysis suggests that the hydrological quantities show a rather complicated spatial dependency of response of the water cycle to the different climate factors(temperature and precipitation).     

Climate change impacts on crop yield,crop water productivity and food security-A review

This paper provides a comprehensive review of literature related to the assessment of climate change impacts on crop productivity using climate,water and crop yield models.The existing studies present that climate change models with higher spatial resolution can be a way forward for future climate projections.Meanwhile,stochastic projections of more than one climate model are necessary for providing insights into model uncertainties as well as to develop risk management strategies.It is projected that water availability will increase in some parts of the world,which will have its own effect on water use efficiency and water allocation.Crop production can increase if irrigated areas are expanded or irrigation is intensified,but these may increase the rate of environmental degradation.Since climate change impacts on soil water balance will lead to changes of soil evaporation and plant transpiration,consequently,the crop growth period may shorten in the future impacting on water productivity.Crop yields affected by climate change are projected to be different in various areas,in some areas crop yields will increase,and for other areas it will decrease depending on the latitude of the area and irrigation application.Existing modelling results show that an increase in precipitation will increase crop yield,and what is more,crop yield is more sensitive to the precipitation than temperature.If water availability is reduced in the future,soils of high water holding capacity will be better to reduce the impact of drought while maintaining crop yield.With the temperature increasing and precipitation fluctuations,water availability and crop production are likely to decrease in the future.If the irrigated areas are expanded,the total crop production will increase;however,food and environmental quality may degrade.     

喀斯特地区枯水资源时空演变的探讨——以贵阳地区为例

贵阳地处长江与珠江水系的分水岭地带,且由于受到特殊喀斯特地貌的影响,在枯水期水资源严重不足,直接影响着其社会经济生态环境的发展。贵阳地区的枯水资源不足有着其特殊的水文地质条件和气候因素,具有动态性、振荡性和时空性的特点。从时间和空间的角度(年际变化和空间差异)对贵阳地区流域的降水量和枯水径流的自然演变进行了分析,得出贵阳地区的枯水资源相对较少但较为稳定,从而提出了开发利用枯水资源的措施,为喀斯特地区枯水资源的合理配制提供一定的理论基础。     

基于HSPF模型的流域水文水质模拟研究进展

HSPF模型是基于BASINS平台的半分布式的综合水文模型,能够准确模拟流域水文水质状况,并已在水资源和水环境领域中得到广泛的普及和应用.介绍了HSPF模型对水文、泥沙侵蚀及污染物的迁移模拟机理,对其在径流、污染物迁移、土地利用覆被变化及气候变化对流域水文水质的影响等领域的最新进展进行了评述.初步探讨了完善HSPF模型的研究方向,主要包括加强污染物迁移转化机理、参数的不确定性及与多学科模拟模型整合等方面的研究.     

湖南省极端气候时空特征分析及风险评估

为探究湖南省极端气候的时空变化特征及风险发生概率,本文基于湖南省32个气象站点1961年-2017年逐日气象观测资料,选取12个极端降水指数和16个极端气温指数,利用线性倾向法、M-K趋势检验法、克里金插值等方法,对湖南省极端气候的时空变化特征进行探究,并采用信息扩散模型对湖南省极端气候风险进行评估,研究表明：（1）近57年来湖南省极端降水指数总体变化趋势较为平缓,大多数极端降水指数在空间上东高西低、南高北低的分布。（2）极端气温指数总体变化趋势呈显著变暖趋势,表征高温的指数在空间上呈东南向西北递减的趋势。（3）对湖南省极端降水的风险评估显示,湘西北发生极端降水的风险更大,而湘东南的降水总量更多。（4）对湖南省极端气温的风险评估显示,湘西北为持续高温的高风险地区,常德市发生极端高温的风险概率较大,大约为2-3a一遇。     

Projected changes in climate extremes over China in the 21st century from a high resolution regional climate model (RegCM3)

Based on a consecutive simulation of the 21st century conducted by RegCM3, changes in climate extremes over China are investigated, following abasic validation of the model performances in simulating present climate. The model is one-way nested within the global model of CCSR/NIES/FRCGC MIROC3.2_hires. A total of 150-years (1951-2100) transient simulation is carried out at 25 km grid spacing under the IPCC SRES A1B scenario. The indices of the extremesincludes SU (summer days), FD (frost days), GSL (growing season length) for temperature, SDII (simple daily intensity index), R10 (no. of days with precipitation 10 mm/d), and CDD (consecutive dry days) for precipitation. Results show that the model can reproduce both the spatial distribution and the values of the present day annual mean temperature and precipitationwell, and it also shows good performances in simulating the extreme indices. Following the significant warming, the indices of SU and GSL for warm events will increase while the indices of FD for cold events will decrease over China. Heavy precipitation events as measured by SDII and R10 show an general increase over the region, except the decrease ofR10 in the Northeast and central Tibetan Plateau andless change or decrease of it along the middle and lower reaches of the Yangtze River. Decrease of drynessas measured by CDD over northern part of China while increase of it over the Tibetan Plateau, Sichuan Basin and other places in southern China are simulated by the model. This leads to the less change of the regional mean CDD in the time series in the 21st century unlike the other indices, which show clear trend of change following the time evolution.     

吐鲁番市近57年气候变化特征分析

气候变化对全球的自然生态系统以及社会经济体系具有深远的影响,是当今各国政府和科学界乃至普通民众广泛关注的热点问题.文章利用吐鲁番市1953～2009年的气温、降水量、日照时数、蒸发量等气象资料,采用线性拟合法、偏值方法、阶段分析法,对气候变化进行研究分析.结果表明:近57 a来吐鲁番市气温在波动中呈现出上升趋势,上升幅度为0.35℃.(10 a)-1,尤其80年代后这种上升趋势更明显;降水量在波动中呈现出稍微降低趋势,下降幅度为0.56 mm.(10 a)-1;日照时数和蒸发量也呈现出不同程度的降低趋势,降低幅度分别为55.5 h.(10 a)-1,234 mm.(10 a)-1,下降幅度都比较急剧.     

基于CMIP6集合优化数据集的全球陆地极端气候变化预估

预估极端气候事件趋势能够降低其引起的灾害风险.该文基于CMIP6集合优化数据集EPTGODD-WHU,选取5个极端气候指数,即最高气温极大值(TXx)、最高气温极小值(TXn)、最低气温极大值(TNx)、最低气温极小值(TNn)和最大月降水量(PXx),并结合GIS分析手段,对2021—2100年SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的全球陆地极端气温及降水进行预估.结果表明：1)相较于CMIP单一模式,EPTGODD-WHU数据集模拟性能显著提升,气温及降水的空间相关系数分别达到0.99和0.81.2) SSP5-8.5情景下,年最低气温和最高气温均上升明显,且这种上升趋势年内波动不大,地球陆地极寒地区将面临升温的风险,而赤道等极热地区将处于年内长时间酷热状态.3)六大洲在SSP5-8.5情景下的极端降水整体上升趋势最剧烈,但北美洲密西西比平原和滨海平原的地区在SSP5-8.5情景下在未来面临较高的旱灾风险.4)中国西南部地区的极端降水在三个情景下均呈稳定的增幅,且增幅高达60%,预示面临较高的洪灾风险.     

气候变化影响下的流域水循环：回顾与展望?

随着全球气候变化的影响日益加剧,气候变化对流域水循环影响的研究成为普遍关注的焦点.数理统计和水文模拟两大手段的运用贯穿于过去30余年的研究当中,本文就其中所涉及的水文气象要素趋势分析、大气环流模式(GCMs)评估、降尺度技术及其选择、水文模型及其选择、不确定性分析5大内容的研究成果进行回顾与展望,以拉萨河流域为例综合运用前述技术分析区域气候变化特征及其对流域径流的影响.结果表明,在未来经济社会发展与气候变化情景下,流域径流时空分布不均匀性更加显著,具体表现为集中性增强,这给区域防洪抗旱与水资源配置等都带来了巨大挑战.通过系统阐述如何开展气候变化对流域水循环的影响研究及所包含的关键问题,可为后续相关研究和区域水资源管理提供科学依据与决策支撑.