土地利用变化的水文效应研究进展

通过梳理现阶段相关研究成果,分析土地利用对水资源影响研究在内容和方法层面的发展,并对研究中存在的不确定性来源进行分析.在内容方面,现有研究关注的用地类型更为全面,尺度更加多样,更加关注土地利用变化空间分布的影响,强调土地利用与气候变化对水资源影响的区别与联系.在技术方面,情景分析和分布式水文模型应用十分广泛,土地利用变化模型也逐步为更多的研究所采用.随着研究向复杂化和模型化发展,研究中存在的不确定性有所增加,不确定性的量化对于研究的深入发展十分必要.除此之外,分析土地利用规划与水资源管理目标之间的潜在冲突以及在情景构建中考虑水资源变化对土地利用的制约,也应当在未来研究中有所体现.     

土地利用变化的水文效应研究进展

通过梳理现阶段相关研究成果,分析土地利用对水资源影响研究在内容和方法层面的发展,并对研究中存在的不确定性来源进行分析.在内容方面,现有研究关注的用地类型更为全面,尺度更加多样,更加关注土地利用变化空间分布的影响,强调土地利用与气候变化对水资源影响的区别与联系.在技术方面,情景分析和分布式水文模型应用十分广泛,土地利用变...     

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.     

气候变化对汉江流域上游水文极值事件的影响

应用统计降尺度法,建立GCM和HBV流域水文模型耦合关系,分析和预测未来气候变化A2、B2情景下汉江流域径流量的变化情况.通过极值频率分析可以得到,2种情景下,相对于1961-2000年,汉江流域上游2011-2100年的径流量具有增加的趋势,洪水可能会更加频繁发生,并且A2情景较B2情景下洪峰流量更大.     

ASD降尺度技术在东江流域气候变化研究中的应用

评估未来气候变化对水循环的影响对保护该地区水资源有着十分重要的意义.GCM是当前研究气候变化的重要工具.然而GCM分辨较低,难以直接应用到流域尺度.统计降尺度方法以其计算量小、易于操作等特点被广泛应用到气候变化研究中,弥补GCM在气候影响评价中的不足.本研究以东江流域为例,采用BCCR大气环流模式、ERA-40再分析资料和东江流域实测气象数据,应用ASD降尺度模型对该流域未来气候变化进行评估.研究结果表明,ASD模型对日最高气温、最低气温和平均气温的模拟较为准确,同时也能基本反映流域日降水的统计特征,由此生成的未来气候变化情景是可靠的.分析结果显示,东江流域未来时期(2046-2065)降水量呈减少趋势,其中夏季降水减少较为显著,冬季变化不明显;而最高、最低和平均气温较基准期均有所升高.     

气候变化对水文水资源影响分析

近几年,随着经济的不断发展,气候变化成为21世纪最重大的环境问题,并且引起了国际社会以及相关政府的重视和关注,本文主要研究气候变化对水文资源的影响,从而可以保证水资源的循环利用,并且本文从研究方法、气候变化情景生成技术、水文模型接口技术以及水文模拟技术来阐述气候变化对水文水资源的影响,与此同时提出一些问题以及发展的前景.     

气候变化对我国梭梭潜在分布的影响及不确定性分析

梭梭是我国的三级保护植物,对荒漠区的防风固沙和维持荒漠生态系统的平衡具有关键作用。为了认识气候变化对梭梭潜在适宜分布区的影响,本文研究选用最大熵模型,选取12个与梭梭分布有关的环境因子,模拟梭梭当前的潜在分布,并基于17个大气环流模式(GCM)和2种温室气体排放情景(GES),对未来2个时期(2041-2060年,2061-2080年)的潜在分布进行集合预测,然后采用范围变化指数(RCI)与Kappa值,比较不同GCM与GES引起的潜在分布变化,并用双因素方差分析法对预测结果的不确定性来源进行变异分割。结果表明:未来2个时间段梭梭潜在分布范围将分别增加31.3%和39.8%;17个GCM中,GFDL-CM3预测的潜在分布变动最大,INMCM4最小,2种GES中,RCP8.5预测到的变动大于RCP4.5;此外,GCM对预测结果的不确定性贡献大于GES。因此,预测物种未来潜在分布,应避免采用单个GCM,使用多个GCM做集合预测,并进行不确定性分析,以便减小预测结果的不确定性,得到更可靠的结果。     

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.     

黄垒河流域气候与土地利用变化对径流的影响

以山东胶东半岛黄垒河流域为研究区,构建了SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析、率定与验证研究,对巫山水文站2011—2018年月径流量数据进行模拟,在此基础上设置3类变化情景,定量识别黄垒河流域内气候变化与土地利用变化下的水文响应情况。结果表明:1）SWAT模型在黄垒河径流模拟中具有较好的适用性,模型率定期的R2、E_NS分别为0.74和0.71,验证期R2、E_NS分别为0.69和0.72;2）综合型情景模拟分析得出,气候变化、土地利用变化及二者共同变化均引起流域内年均径流增加,分别使年均径流量增加0.14 、0.05 、0.19 m3? s?1,径流量对气候变化比土地利用变化更敏感,径流变化由气候变化主导;3）气候变化情景模拟分析得出,流域内年均径流量与降水变化成正相关,降水增加比降水减少对径流变化作用更显著,气温升高对流量变化有负效应,流量对气温升高比气温降低更敏感;4）极端土地利用情景模拟分析得出,城市扩张情景、耕地保护情景、退耕还林情景、城市绿化情景下,年均径流变化率分别为5.04%、2.71%、?8.17%、?4.23%,居民地、耕地具有增流作用,且居民地增流作用大于耕地,林地则具有较显著的减流作用. 需加强对流域内气温和降水,特别是强降雨的预测和防汛预警,并通过优化土地利用结构及空间布局减缓气候变化带来的水文负效应,实现流域水量平衡.      

基于CMIP5 RCP情景的清江流域径流对气候变化的响应研究

气候变化的径流响应在近些年逐渐成为研究热点.在建立清江渔峡口以上流域SWAT模型的基础上采用CMIP5模式组3种模式下各RCP情景2016年～2100年的月降水数据集,经降尺度后对研究流域的月径流进行预测,并与历史时期(1990年～1999年)径流情况进行对比以评估径流变化.结果表明：以恩施站为代表的未来年内最大月降水出现时间提前1～2个月,流域年内最大月径流出现时间也提前1～2个月,降水和径流均在2016年～2100年间呈整体增强趋势.短期(2016年～2035年)内,大部分模式预测的降水和径流将低于历史时期(1990年～1999年),但中期(2046年～2065年)大部分模式预测的年降水量和径流量呈增加趋势,在2081年后该趋势更为明显.CMIP5模式组中不同预测模式的不确定性大于不同典型浓度路径,且降水的输入为径流预测误差的主要来源.     

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。     

近50年渭河关中地区地表径流变化及其归因分析?

采用流域水文过程模拟和水文气象统计学相结合的方法,归因分析了近50a来渭河关中地区地表径流的变化.通过对关中地区1958—2008年水文气象要素进行趋势检验分析,发现近50a来该区域地表径流量呈现显著下降趋势,而降雨量和潜在蒸散发量没有明显的变化,说明径流的变化主要受人类活动的影响,并用Mann-Kendall法检验出1990年为径流过程的突变点.基于此,构建SIMHYD月降雨—径流水文模型,以1958—1989年为模拟预处理期,1990—2008年为模拟检测期,通过模拟分析获得气候变化和人类活动对径流影响的归因分析结果.同时采用改进的气候弹性系数法对上述径流变化归因分析进行验证,也得到了近似的结果.结果表明,气候变化对径流减少的影响程度为18%~22%,而人类活动为78%~82%.     

基于SWIM模型模拟气候变化对青海湖布哈河流域水文过程的影响

本文基于青藏高原地区气候变化的预估结果,利用SWIM 模型模拟了该地区最具有代表性的布哈河流域在未来3个时期(2016-2035年、2046-2065年和2081-2100年)径流深、实际蒸散量和深层渗漏量的变化及其时空格局.结果表明:1)模型对布哈河流域径流的模拟结果较为理想,表明SWIM 模型在高寒地区有较强的适用性;2)随着降水的增加和气温的持续上升,流域的径流深和实际蒸散量在2100年前会持续增加,而深层渗漏量则先下降后上升;3)气候变化对流域水文过程的影响有季节差异性,其对深层渗漏量的影响集中于7、8月,而对径流深和实际蒸散量的影响主要在6-8月期间;4)流域各水文过程及其在不同时期的变化呈现一定的空间差异性.      

西江流域气候变化下未来时期降雨的时空变化

珠江流域是岭南地区最大的流域,西江流域为珠江的主要支流.西江流域未来时期年最大降雨与年均降雨的变化会影响未来时期的极端洪水与水资源短缺情况,但是相关研究较少.该研究基于国际多模型比较计划ISIMIP2b数据,对西江流域未来时期年最大降雨与年均降雨进行研究.研究发现,年最大与年均降雨在RCP 8.5与RCP 4.5场景下...     

赣江上游流域未来气温与降水的降尺度分析

大气环流模型预测气候变化情景,须经降尺度处理后才能满足气候变化对水资源水环境等影响进行评估的需要.本文为研究气候变化影响下的赣江上游流域未来气温与降水的变化情景,先利用SDSM建立大尺度气候要素和地面气温变量间的统计转换关系,确定模型应用的预报因子变量,然后用独立的观测资料验证模型的可靠性,最后把建立好的统计关系应用于英国Hadley中心海气耦合模式(HadCM3,SERSA2,B2)的输出,分别生成了赣江上游流域7个气象站点未来3个时段2020s,2050s和2080s的气温和降水变化情景.结果表明,赣江上游流域未来3个时段的未来日最高气温和日最低气温有明显的增加趋势,降水有微弱的增加趋势.研究结果为该流域水资源的综合管理及防洪减灾提供了决策支持.     

进入21世纪的气候变化科学--气候变化的事实、影响与对策

近百年来，地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化，我国的气候变化趋势与全球气候变化的总趋势基本一致。近50年的气候变暖主要是人类使用化石燃料排放的大量二氧化碳等温室气体的增温效应造成的。现有的预测表明，未来50-100年全球和我国的气候将继续向变暖的方向发展。国际上，目前《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》正在就如何减缓这种气候变暖的趋势和控制温室气体排放进行谈判。本文依据IPCC第三次评估报告与国内外最新的研究成果，说明气候变化的事实与未来的可能变化，阐述冰冻圈对气候变化的响应，进而说明气候变化对生态系统和社会经济的影响，分析气候变化给我国带来的挑战和机遇并提出对策建议。     

Application of the Bottom-up Method on Risk Evaluation of Climate Change in Water Resources System

Traditional approach to evaluate the impacts of climate change on the water resources systems always begins with downscaling general circulation models( GCMs) and proceeding back to the hydrological model. This approach has some distinct disadvantages: 1) GCM must be downscaled; 2) different GCMs are difficult to be reconciled for a given climate change scenario;3) the uncertainty of GCMs is far from the requirement of the evaluation of climate change impacts. To overcome these limits of the traditional method,a new method termed as "bottom-up"was used for climate risk assessment that linked vulnerability assessment with climate information to assess the risk of climate change impacts on the Quabbin Reservoir,and United States under A2 scenario.The result shows that the risks are around 20% in 2006-2035 and 2036-2055,50% in 2066-2095.     

Origins and estimates of uncertainty in predictions of twenty-first century temperature rise

Predictions of temperature rise over the twenty-first century are necessarily uncertain, both because the sensitivity of the climate system to changing atmospheric greenhouse-gas concentrations, as well as the rate of ocean heat uptake, is poorly quantified and because future influences on climate-of anthropogenic as well as natural origin-are difficult to predict. Past observations have been used to help constrain the range of uncertainties in future warming rates, but under the assumption of a particular scenario of future emissions. Here we investigate the relative importance of the uncertainty in climate response to a particular emissions scenario versus the uncertainty caused by the differences between future emissions scenarios for our estimates of future change. We present probabilistic forecasts of global-mean temperatures for four representative scenarios for future emissions, obtained with a comprehensive climate model. We find that, in the absence of policies to mitigate climate change, global-mean temperature rise is insensitive to the differences in the emissions scenarios over the next four decades. We also show that in the future, as the signal of climate change emerges further, the predictions will become better constrained.     

马尾松分布格局对未来气候变化的响应

【目的】分析并预测未来气候变化对马尾松适宜分布范围,探讨影响马尾松潜在地理分布的主要气候因子,为马尾松潜在分布区种质资源管理和保护提供参考与指导。【方法】以中国数字植物标本馆记录的马尾松分布数据为基础,利用MaxEnt模型及地理信息系统ArcGIS 10.3软件探讨马尾松当前地理分布特征及其潜在分布区,并针对代表性浓度路径(RCP) 2.6及RCP 8.5两种气候情景下未来(2050年和2070年)马尾松适宜分布范围及主要气候因子进行分析。【结果】当前马尾松高适生区覆盖的地区主要分布于秦岭—淮河线以南。浙江、福建、江西、湖北西南部、湖南、重庆、四川东南部、贵州北部、广西中部、广东北部等地区为马尾松主要分布区,海南、云南及台湾等地为零星分布区。在未来气候情景下,马尾松适生区向我国北部地区迁移,包括河南西部、山东半岛、辽东半岛、河北东部、山西南部等地区,而在云南南部零星地区不会再有马尾松自然分布。在未来两种气候情景4个条件中,相同RCP情景下,不同年限各适生区之间的差异并不明显,变化趋势大致相同;但相同年限的不同RCP情景对应的各适生区面积变化存在明显区别,RCP 8.5的影响要高于RCP 2.6。影响马尾松地理分布的主导生物气候变量为年均降水量、最干月降水量及平均气温日较差,且降水较温度的影响更大。【结论】未来气候变化将导致马尾松分布范围进一步扩大,新增分布区主要集中于当前分布区北部。应以当前马尾松适生环境为基础,针对当地气候类型、土壤条件等环境因素合理建立保护区,以便马尾松能够顺利适应新环境。