基于SWAT模型的海拉尔河上游土地利用与气候变化对径流的影响

选用SWAT分布式水文模型,对海拉尔河上游的径流量进行了模拟分析,并采用情景分析方法定量分析了土地利用与气候变化对径流量的影响.结果表明:(1)在模型的校准期和验证期,R2分别为0.85和0.84,Ens分别为0.82和0.81,PBIAS在10%以内,说明SWAT模型在海拉尔河上游的径流模拟精度较好;(2)由土地利用和气候变化共同影响下的综合型情景分析得出,气候变化对流域的径流量变化有更为显著的影响.以2000年土地利用数据、1992-2001年气象数据模拟的径流数据为基准,在土地利用和气候变化的共同作用下,流域的年均径流量减少了36.1m~3/s,其中由于气候变化因素减少了27.67m~3/s,由于土地利用变化因素减少了5.43m~3/s;(3)由极端土地利用情景分析得出,林地变草地的情景下,年均径流量增加了3.91m~3/s,草地变林地的情景下,年均径流量减少了5.16m~3/s.(4)由气候变化情景分析得出,流域的径流量变化与降水变化呈正相关关系,与气温变化呈负相关关系.降水量增加10%,流域的年均径流量增加了31.99m~3/s,降水量减少10%,年均径流量减少了13.87m~3/s;气温升高1℃,流域的年均径流量减少了7.91m~3/s,气温减少1℃,年平均径流量增加了8.76m~3/s.在气候变化的背景下,需要考虑降水量变化和气温变化的综合影响,通过合理优化土地利用布局来应对气候变化带来的种种问题.     

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.     

未来气候情景下海河流域参考蒸发蒸腾量预估

开展未来气候情景下海河流域参考蒸发蒸腾量的预估研究,揭示流域未来气候变化背景下的水文响应规律,有助于更好地为水资源分配和管理提供科学基础和理论依据.根据海河流域及其周边共40个气象站1961—2010年逐日气象资料,基于FAO Penman-Monteith法计算参考蒸发蒸腾量(RET),通过统计降尺度模型(SDSM)实现HadCM3输出RET数据网格到站点的尺度降解,进而生成未来情景下RET并分析其时空变化规律.结果表明,基于SDSM模型的模拟效果较好,可以用于未来情景下海河流域GCM输出RET的降尺度应用;虽然过去50年流域大部分站点的RET年值呈下降趋势,但SDSM模型预测的未来气候情景下大部分区域却呈增加的趋势,其中H3A2情景下增加量略高于H3B2情景,且随着时间的推移增加量越来越大,以流域西北部边缘区域、滦河上游和下游以及徒骇马颊河流域的增加趋势最为明显,RET减少的区域在2020s时期主要位于流域中部,随着时间的推移逐渐缩小到京津塘地区;RET季节值的变化同样具有很强的时空特性,而除了春季时在流域南部、秋季在2020s时期滦河流域下游和海河北系的东部部分区域、冬季在流域的西南部和东北部RET呈减小趋势外,其余RET则主要呈增加的趋势;同时研究表明未来情景下RET增加主要由温度的上升导致.     

基于气候模式与水文模型结合的渭河径流预测

为预测渭河流域未来时段的径流变化规律,提出了CanESM2气候模式下RCP4.5、RCP8.5两种情景与半分布式水文模型VIC相对接的研究方案。采用气候模式输出的降水、气温等资料作为VIC模型的输入数据,分析未来2020s、2030s、2040s、2050s四个时期渭河流域径流变化规律。计算结果表明:由于未来气温变化幅度较小,故影响水文模型预测值的主导因素为降水变化;两种情景下,未来径流与降水变化规律相同,整体上呈现减少趋势,在四个时期内呈现先减少后增加的趋势。     

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.     

1973-2015年年楚河上游流域径流变化趋势及驱动因素分析

青藏高原是对全球气候变化响应敏感且不确定性最大的地区。本文选取青藏高原雅鲁藏布江年楚河上游流域为研究区,基于流域两气象站(江孜和帕里站)1973—2015年逐日气温、降水数据,以及江孜水文站月流量数据,采用Mann Kendall检验、线性趋势法等多种趋势分析方法,分析了气温、降水、径流的年际和年内变化特征,并探讨了影响径流变化的主要因素。结果表明:1)年楚河上游流域气温呈显著上升趋势,增加速率为0.02℃·a~(-1),降水呈不显著下降趋势,减少速率为0.39mm·a~(-1);2)流域径流量年内分配极不均匀,主要集中在5—10月,年均径流量整体呈减少趋势,但在1973—2000年表现为增加趋势,2000年之后呈减少趋势;3)流域内冰川和积雪面积在2006年后呈明显减小趋势,但降水变化仍是流域径流量变化的主要驱动因素。全球变暖引起年楚河上游流域气温升高,降水减少,径流出现先增加后减少的趋势,这将进一步加剧流域水资源短缺,影响流域水资源开发利用、合理配置和区域可持续发展。     

气候变化及其对西南纵向岭谷区水资源的影响——以龙川江、黑惠江、盘龙河流域为例

气候变化作为全球最为严峻的环境问题引起了国际社会的普遍关注.文章以实测数据为研究基础,以气候变化影响的脆弱区-西南纵向岭谷区内的长江上游龙川江、澜沧江上游黑惠江和红河上游盘龙河三个流域为例,探讨了中国西南纵向岭谷区的气候变化及其水资源效应,研究结果表明:(1)在全球气候变化的背景下,研究区的气温和降水都发生了变化;(2)气温的变化较降水变化更为明显,最低气温的升高趋势比最高气温的升高趋势更为显著;(3)对于降雨而言,研究区主要呈现出增加的趋势,枯水期的升高趋势总体较汛期更为明显一些;(4)在气温和降雨均发生了变化的条件下,地表水资源状况也发生了相应的变化,这种变化必将影响区内的自然生态系统和人类经济社会系统.     

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.      

未来气候变化情景下贵州省降水集中度变化特征研究

全球气候变化背景下,理清未来降水集中状况变化规律对区域防洪抗洪以及水资源利用至关重要.基于国家气候中心提供的贵州省84个站点预估气候数据,利用克里金插值、小波分析等,分析了未来气候变化情景下贵州省降水集中度变化特征.结果表明:除RCP8.5情景外,RCP2.6和RCP4.5情景的贵州省降水集中度均呈下降趋势.东部地区是3种情景降水集中度增加的主要区域.各情景不同季节的降水集中度变化趋势存在差异,夏季与秋季的各情景降水集中度变化趋势相反.3种情景下汛期与非汛期降水集中度均呈增加趋势,东部地区均为增加幅度较大区域.56 a是3种情景的降水集中度变化的主周期.     

人类活动与气候变化对东江流域径流变化贡献率定量分析

通过弹性系数法及小波-神经网络模型对1959-2000年东江流域4个径流测站、28个降水测站、4个气温蒸发测站的径流、降水、气温、蒸发数据做系统分析与模拟,定量研究了气候变化及人类活动对东江流域径流量变化的贡献率。研究表明:1 1972年是东江径流变化的变异点,1972年后东江径流较1972年前增大;2东江流域降水增加,蒸发减少,是导致东江流域径流量增加的重要原因,气候变化对东江径流增加的贡献率约为0.27-0.77;3人类活动主要通过土地利用方式的改变而改变产汇流过程,导致径流量变化,大型水库的建设是东江流域径流年内分配显著改变的重要驱动因素,人类活动对东江流域径流量变化的贡献率约为0.23~0.73,其影响从上游到下游呈减弱趋势。研究对于气候变化与人类活动影响下,东江流域水资源管理具有重要理论及现实意义。     

统计降尺度方法对江苏地区极端气温的模拟

本文用统计降尺度方法（SDSM）对江苏地区最高、最低气温进行了模拟,结果表明：SDSM统计降尺度技术对江苏地区夏季最高气温和冬季最低气温平均值的模拟效果相当好;对年最低气温极大值和年最高气温极大极小值以及夏季最高气温极大值的模拟效果还不错;而其他极值的模拟效果不是很理想。由于对极值的平均值模拟较好,对未来气候的趋势模拟会比较有实际意义。     

基于多源遥感的森林变化对区域温度影响的监测方法研究进展

人类活动通过改变土地覆被促成森林面积变化,推动碳收支和地表能量平衡发生相应变化,进而影响全球和区域尺度的气候。现有森林变化对区域温度的影响研究主要集中在有限精度的森林变化数据与温度数据结合的简单统计方法,但高可靠度的森林变化及其生物物理过程对区域温度的影响研究表明,准确、全面地理解森林与气候之间的生物物理相互作用机制,能为森林生态系统的全面评估提供科学支撑。笔者综合分析了基于多源遥感的森林变化结合其生物物理过程对区域温度影响的多种监测方法,结果发现:①多源中高分辨率森林变化数据的有限可用性一直阻碍着对温度变化影响的精准量化;②集成遥感观测数据的多种方法在量化森林变化的生物物理机制对于区域温度变化影响的评价不一致。因此,森林变化的生物物理机制及其温度效应是一个值得深入分析的问题。未来需要充分发挥多种数据源合理集成后用于解释森林响应气候效应方面的交叉优势,理解生物物理机制与生物化学机制共同作用下的森林变化、碳循环与气候的交互关系,并通过森林生态系统的合理经营与管理实现其气候效益最大化。     

气候变化对血吸虫病空间分布的潜在影响

应用地理信息系统技术,探讨了划分血吸虫病流行区与非流行区的较好气温指标,并用其研究预测气候变化对血吸虫病空间分布的潜在影响。研究表明,随着全球气候变暖以及中国南水北调工程的实施,若钉螺扩散,且适宜钉螺孳生的其他条件满足,则存在钉螺北移的风险。若干年后,全球气候变暖对钉螺的分布和血吸虫病的防治将带来挑战,对此应给予足够的重视。     

Climatic changes documented by stable isotopes of sedimentary carbonate in Lake Sugan, northeastern Tibetan Plateau of China, since 2 kaBP

Lake Sugan at the northern edge of the Qaidam Basin was selected as the research object. The temporal sequence of sedimentary cores retrieved from Lake Sugan since 2 kaBP was reconstructed using the ^210Pb, AMS 14C and conventional 14C dating methods. Carbon and oxygen isotopes of carbonate in the fine-grained lake sediments were analysed. Combined with the changes of 8180 values of surface water and air temperature observation data in the study area, it might be thought that the δ^18O value of the carbonate indicates effective moisture, and the changes in δ^13C values are related to annual freeze-up duration of the lake and indirectly indicate air temperature changes in winter half year. From the above, the sequence of climatic changes in the region since 2 kaBP was established. The climatic changes experienced five stages： Warm-dry climate during 0-190 AD： cold-dry climate during 190-580 AD; warm-dry climate during 580-1200 AD （MWP）; cold-wet climate during 1200-1880 AD （LIA）; cold-dry climate during 1880-1950 AD： and climate warming since 1950s. The air temperature changes in winter half year reflected by carbon isotope since 2 kaBP are in good agreement with the historical literature records and other geologic records, which shows that the climate changes recorded by the stable isotopes from Lake Sugan since 2 kaBP are of universal significance.     

Global warming preceded by increasing carbon dioxide concentrations during the last deglaciation

The covariation of carbon dioxide (CO(2)) concentration and temperature in Antarctic ice-core records suggests a close link between CO(2) and climate during the Pleistocene ice ages. The role and relative importance of CO(2) in producing these climate changes remains unclear, however, in part because the ice-core deuterium record reflects local rather than global temperature. Here we construct a record of global surface temperature from 80 proxy records and show that temperature is correlated with and generally lags CO(2) during the last (that is, the most recent) deglaciation. Differences between the respective temperature changes of the Northern Hemisphere and Southern Hemisphere parallel variations in the strength of the Atlantic meridional overturning circulation recorded in marine sediments. These observations, together with transient global climate model simulations, support the conclusion that an antiphased hemispheric temperature response to ocean circulation changes superimposed on globally in-phase warming driven by increasing CO(2) concentrations is an explanation for much of the temperature change at the end of the most recent ice age.     

内蒙古额济纳旗近50年的气候变化及其影响分析

在全面分析额济纳旗近50年的气候变化及其特征的基础上，进一步探讨了气候变化对自然环境及社会经济系统产生的可能影响．结果表明：近50年来额济纳旗气温持续上升．降水量呈波动式下降，导致沙尘天气增多，气候的总体特征为不断的干旱化；同一时期，该区沙尘天气的发生次数与大风日数的变化趋势具有一致性；额济纳河上游来水量的减少既是气候干旱化的主要原因又是其结果表现之一．     

GCMs模式在黄河源区的适用性分析

利用黄河源区24个气象站1961～1990年的月平均气温、最高气温、最低气温、月降水资料和IPCC 提供的5个全球海气耦合模式(CCC,CCSR,CSIRO,GFDL,HADL)的模拟结果,采用多年平均、不均匀系数、绝对变化幅度等统计特征,验证分析了各个模式对黄河源区降水和气温的模拟效果.结果表明:各个模式在降水和气温2个方面的模拟效果均不相同,如GFDL模式对降水的模拟效果最好,GFDL和HADL模式对气温的模拟效果较好;若同时考虑降水、气温2个方面的模拟效果,GFDL模式要略优于其他模式.     

Large temperature drop across the Eocene-Oligocene transition in central North America

The Eocene-Oligocene transition towards a cool climate (approximately 33.5 million years ago) was one of the most pronounced climate events during the Cenozoic era. The marine record of this transition has been extensively studied. However, significantly less research has focused on continental climate change at the time, yielding partly inconsistent results on the magnitude and timing of the changes. Here we use a combination of in vivo stable isotope compositions of fossil tooth enamel with diagenetic stable isotope compositions of fossil bone to derive a high-resolution (about 40,000 years) continental temperature record for the Eocene-Oligocene transition. We find a large drop in mean annual temperature of 8.2 +/- 3.1 degrees C over about 400,000 years, the possibility of a small increase in temperature seasonality, and no resolvable change in aridity across the transition. The large change in mean annual temperature, exceeding changes in sea surface temperatures at comparable latitudes and possibly delayed in time with respect to marine changes by up to 400,000 years, explains the faunal turnover for gastropods, amphibians and reptiles, whereas most mammals in the region were unaffected. Our results are in agreement with modelling studies that attribute the climate cooling at the Eocene-Oligocene transition to a significant drop in atmospheric carbon dioxide concentrations.     

Reconstruction of the past 1000-a temperature in Canada based on pollen data

Reconstructions of past climate based on pollen data have formed a robust approach and produced a great of products in time scales from a millennium to ten millenniums. However, it is an attempt for reconstruction of the past decade-century climate in the Global Change field. This note reports a reconstruction of the past 1000-a temperature in a 50-a scale in Canada based on pollen data. Because there were little human activities during the last 1000 years in North America, the climate in the period mainly responded to natural changes. The reconstruction of a natural-forcing change in the climate can provide a basis to recognize the climate changes impacted from human activities in China. The technique of modern analogue can be implemented to reconstruct the past millennium climate in China.     

Synchronicity of Antarctic temperatures and local solar insolation on orbital timescales

The Milankovitch theory states that global climate variability on orbital timescales from tens to hundreds of thousands of years is dominated by the summer insolation at high northern latitudes. The supporting evidence includes reconstructed air temperatures in Antarctica that are nearly in phase with boreal summer insolation and out of phase with local summer insolation. Antarctic climate is therefore thought to be driven by northern summer insolation. A clear mechanism that links the two hemispheres on orbital timescales is, however, missing. We propose that key Antarctic temperature records derived from ice cores are biased towards austral winter because of a seasonal cycle in snow accumulation. Using present-day estimates of this bias in the 'recorder' system, here we show that the local insolation can explain the orbital component of the temperature record without having to invoke a link to the Northern Hemisphere. Therefore, the Antarctic ice-core-derived temperature record, one of the best-dated records of the late Pleistocene temperature evolution, cannot be used to support or contradict the Milankovitch hypothesis that global climate changes are driven by Northern Hemisphere summer insolation variations.