气候变化下水资源研究进展.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * 气候变化下的水资源研究进展 中科院新疆生态与地理研究所 201128010210011 姚海娇 目录 气候变化 气候变化与水资源 气候变化与水文模型 结论与展望 1.气候变化 按现在的一些发展趋势，科学家预测气候变化有可能出现的影响和危害有： ①海平面上升 ②影响农业和自然生态系统 ③加剧洪涝、干旱及其他气象灾害 ④影响人类健康 1.气候变化 2.气候变化与水资源 已经发生的气候变化可以通过观测和重建的资料获得，但人们更关注未来可能发生的气候变化。关于未来气候变化对水文、水资源影响的研究，气候情景的选择是先决条件。气候情景大致可分为四类：类比情景、惯性情景、增量情景、GCMs情景。 2.1气候情景 2.1气候情景 2.1气候情景 2.1气候情景 2.1气候情景 目前，对未来气候变化的预测具有相当的困难和不确定性。在这种情况下，关于哪一个情景是最好的问题仍然得不到答案。在目前的气候变化与水资源研究当中，以增量情景和GCMs 情景应用的最多。 2.1气候情景 有学者直接把气候模式输出的径流结果来研究水资源情势，或通过干旱指数、径流系数分析等方法进行水资源评估。水文学者则更多地通过水文模型来计算出水资源情景，具体的研究方法大致分为以下四种：敏感性分析、水文模型与增量情景、气-陆单向连接、气-陆耦合。 2.2研究方法 2.2.1敏感性分析 气候因子（主要是气温、降水）与水资源（主要是径流）之间逐年或逐月的关系，很容易从实测资料中通过回归分析得到。把拟定的增量情景带入分析结果就可以得到径流对气候各因子的敏感性。 很多学者使用这一方法来研究径流与气候变化的关系，其短期效果可能略有益处，但长期效果是弊多利少。 2.2研究方法 2.2.2 水文模型与增量情景 选定水文基准系列（如1961～1990 年）并率定水文模型，用假定的增量情景或多个GCMs 情景的综合结果，对基准系列的温度、降水、辐射、风速等值进行修正后，输入水文模型，得到气候均值变化后的径流变化。 这类方法只考虑了气候突变时的情景，缺乏气候缓慢变化过程中的水资源信息。 2.2研究方法 2.2.3 气-陆单向连接 GCM 模拟的水文要素有两个主要的局限性：一是水文参数化很简单，并常常不能提供详细的对水资源管理必需的信息；二是空间分辨率太粗，不能提供水文学方面关心的典型尺度上的水文信息。第一个问题催生了气-陆单向连接的思路，即把GCMs 的计算结果（如降水、气温）输入到更详细的区域水文模型，用水文模型的产汇流计算结果来评估气候变化对水文、水资源的影响。 2.2研究方法 2.2.4 气-陆耦合 主要思路是在气候模型的基础上，通过陆地表面过程参数化给气候模型提供更恰当的大气底层边界条件。 气-陆耦合研究目前存在三个问题。第一个难题是网格内的不均匀性，包括地表（土壤、植物、地貌、土地利用等）和降水两个方面。第二个问题是水文过程的空间不均匀性，可归纳为：静态的不均匀性，即水流介质特性和边界条件的统计变化服从相同的概率分布函数；动态非均匀性，水流参数和边界条件的概率分布函数随空间变化而变化。。第三个问题是大量的参数需要确定，即使是一个能完全控制植物环境，设施齐全的微型气象试验场地，也无法提供确定全部参数的精确值。 2.2研究方法 气候变化将从数量上和时空分布上改变不同地区的水文和水资源状况。定量估算气候变化对水文和水资源的影响，对于理解和解决可能引起的与工业、农业、城市发展等经济领域密切相关的水资源系统的规划管理、环境保护以及生态平衡等问题是非常重要的，近年来，径流水量、水质、水文极端事件的研究工作迅速增加。 2.3研究成果 2.3研究成果 径流、水量 这方面的研究大都以精度较高，综合性强的区域水量平衡模型为基础，结合GCMs 输出结果或假定的气候变化情景，探讨未来水文因子的变化情况和趋势。 研究对象包括径流总量、径流的年内分布（季节甚至逐月）和年际变化、土壤含水量、积雪、冰川等很多方面，但在地下水方面的定量研究很少。 2.3研究成果 水质 研究方法主要以定性分析为主。已有成果主要是气候变化的直接影响：一是蒸发能力与径流变化对湖泊含盐量、水环境容量、水体富营养化的影响；二是径流量减少和海平面上升引起的海水入侵、沿海农田盐碱化问题。 目前还鲜有气候变化影响生态系统后对水质的间接影响方面的研究。 2.3研究成果 水文极端事件 将随机生成的日温度、降水值作为输入项，输入有关确定性或统计模型，预测有关变量的概率分布的变化；将日尺度的气温、降雨随机模拟方法与日尺度的洪水模型相结合，可估计气候变化对水文极端事件的影响。 目前气候变化影响下的洪水、干旱频率的研究还很少， 方法上还有待进一步发展完善，已有的成果包括暴雨频率、小雨事件概率、