变化环境下海河流域降水演变分析.PDF

中国水利水电科学研究院 第12届青年学术交流会论文 文章编号： 变化环境下海河流域降水演变分析 丁相毅 (中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京，100038) 摘要：降水是水循环的重要因素和区域水资源的主要来源，分析变化环境下降水的演变情势对于识别水资源演变 规律具有重要意义，进而可为水资源可持续利用以及相关政策措施的制定提供科学参考。对流域或区域的降水演 变进行分析一般包括三个层次：基于实测数据分析降水的实际变化、探寻造成降水变化的可能原因、对变化环境 下流域或区域的降水变化趋势进行预估。作为中国的政治和文化中心，近几十年来，海河流域的气候条件发生了 较大的变化，本研究基于实测气象数据、全球气候模式以及相关统计方法对变化环境下海河流域降水的演变进行 了分析。首先，基于海河流域内26个气象站点1961~2000年的实测降水数据，综合采用滑动平均、线性回归以及 Mann-Kendall等多种方法，对海河流域实际的降水变化进行了分析；其次，采用基于指纹的归因方法，对海河流 域实测的降水变化进行了归因分析，识别了导致海河流域降水变化的原因；最后，基于全球气候模式和统计降尺 度模型，对未来气候变化条件下海河流域降水的变化趋势进行了预估。结果表明：1）在1961~2000年间，海河流 域降水呈减少趋势，可能的突变时间是1965年；2 ）导致海河流域降水减少的可能因素是气候系统的自然变异；3 ） 未来气候变化条件下，海河流域降水呈略增加趋势，比多年平均约增加4.8% ，降水极值变化不大。 关键词：海河流域；降水演变；归因分析；气候变化 中图分类号： 文献标识码：A 1 研究背景 降水是水循环的重要因素和区域水资源的主要来源，降水的变化直接影响到区域水资源条件，与 降水有关的科学问题也一直是水文学家和气象学家共同关注的重点领域之一。在众多有关降水的科学 问题中，基于实测资料分析降水变化、对实测降水变化进行归因分析、对未来变化环境下降水变化趋 势进行预估，即变化环境下降水演变分析，是一个基础性的问题。 海河流域位于东经112°~120°、北纬35°~43°之间 （图1），西以山西高原及黄河流域为邻，北以蒙 古高原及内陆河流域为界，南界黄河，东临渤海，处于干旱半干旱区，属于温带半湿润大陆性季风气 4 2 候区，流域面积31.8×10 km ，涉及北京、天津、河北、河南、山东、山西、辽宁、内蒙8个省(市、区) ， 人口、GDP和粮食产量2005年分别占全国的10.2%，14.1% 和 9.9%，是我国的政治和文化中心。流域 3 多年平均降水量535mm，人均水资源量仅为270m ，而全流域水资源开发利用率已经超过了120%，水 资源供需矛盾十分突出，是我国最缺水的地区之一。另一方面，由于高强度人类活动影响和长期超采 地下水，海河流域的水污染和水生态退化问题也极其严重。在全球气候变化和高强度人类活动的背景 下，近几十年来，海河流域的降水发生了显著变化，海河流域1980~2000年系列的降水量比1956~ 1979 年系列的降水总量减少了11%，进而导致相应的地表水资源量减少了40%[1]，加剧了海河流域水资源短 收稿日期： 2014年10月20 日 论文未公开发表过。 基金项目：国家自然科学基金项目） 作者简介：丁相毅（1984- ），男，河南周口，博士，高级工程师，主要从事水文水资源工作。E_mail:dingxiangyi840318@163.com. 缺的局面。因此，研究海河流域降水在变化环境下的演变机制，在分析海河流域实测降水变化的基础 上探讨导致海河流域降水变化的可能原因、预估未来气候变化条件下海河流域降水的变化趋势，对于 解决海河流域水资源问题、应对气候变化、水资源可持续利用等都具有重要意义。 [2] 目前气象要素演变的归因研究主要是采用基于指纹的归因方法 ，许多学者采用该方法对全球或 [3~7] 洲际尺度的气象要素演变进行了归因研究 ，相关归因研究