全球变暖对长江洪水的可能影响及其前景预测.doc

全球变暖对长江洪水的可能影响及其前景预测 全球变暖对长江洪水的可能影响及其前景预测[中国科学院知识创新工程重要方向项目KZCX3-SW-331和中国科学院南京地理与湖泊研究所知识创新工程所长专项基金S220007国家自然科学基金项合资助. 2003-07-08收稿;2003-11-25收修改稿.施雅风,男,1919年生,中国科学院院士.] 施雅风1,2姜 彤1 王 俊3 张 强1 苏布达1,4 秦年秀1,41:中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京210008;2:中国科学院寒区旱区环境工程研究所,兰州730000;3:长江水利委员会水文局,武汉 430000;4:中国科学院研究生院,北京 100039 提 要 长江流域近150a间发生的1870、1931、1935、1954与1998年特大洪水灾害损失严重; 长江洪水是我国的心腹之患. 1990年以来,长江大洪水高频发生,达6次. 长江洪水的发生,除湖泊蓄洪功能减弱等因素外,与全球变暖有关. 20世纪90年代为近千年中全球最暖的年代,水循环加快,长江中下游夏季降水量为近120a最多的十年,高出1961-1990平均值112mm;而降雨集中和大暴雨降水事件的增加是洪水增加的主要原因. 区域气候模式模拟在CO2倍增时,长江流域温度升高2.2℃,夏季降水增加10%-20%,气溶胶的增加可能使此值降低一些.考虑气候变暖可能促进潜在蒸发增加9%-15%的假定情景,计算在降水增加10%,蒸发增加9%条件下,最大洪峰流量在大通站将会达到8.4×104m3/s左右,已超过1998年洪峰流量;汉口站7.9×104 m3/s,超过有记录以来所有的洪峰流量;而在宜昌站高达6.94×104m3/s,超过自有实测记录以来的除1896年和1981年以外所有的洪峰流量. 假定情景的最高值出现在降水增加20%,蒸发增加15%时,大通站流量将达到9.45×104m3/s,超过该站近百年最大值,1954年的9.26×104 m 3/s;宜昌站将出现7.82×104m3/s流量,超过1882年以来所有实测记录值,但比1870年据洪痕推算的10.5×104 m3/s仍有逊色. 未来气候若继续变暖,降水量增加将给长江洪水防御带来巨大的压力. 但上述估算是粗糙的,有一定的不确定性,需在以后的研究中进一步改进. 关键词 长江洪水 全球变暖 降水、径流与蒸发变化 假定情景下长江洪峰流量预测 分类号 P467 P426.616 长江洪水灾害可能是我国为患最严重,频率最高,抗灾费力最大,迄今无法根治的自然灾害,因而被称为中国的心腹之患. 据统计,1950-1990年间,年年有灾. 平均每年受灾人口达1787 × 104人,死亡2518人,直接经济损失17.74 ×108元(当年价). 即使在灾害最小的1966年,受灾面积41× 104 hm2,受灾人口103.3 × 104人,死亡540人. 近150a间发生的1870、1931、1935、1954与1998年特大洪水灾害损失均极为严重[1]. 近年长江大洪水高频发生,除湖泊围垦造成蓄洪功能减弱等因素外,与全球变暖有关[2]. 20世纪1990s为全球最温暖的十年,水循环加快,长江中下游地区处于一个显著的增暖增湿的过程中[3].本文重点研究自1990年以来长江洪水事件频繁增加的气候变化原因,并根据长江流域的降水量、蒸发量和径流深关系资料,计算在气候变暖假定情景下,长江流域干流控制站宜昌、汉口和大通的平均流量和洪峰流量变化趋势,为长江流域未来大洪水的防治提供预警信息. 1 近年长江洪水高频率出现的气候原因 1.1 1991-2002年长江大洪水与全球强烈变暖相关事实 近200年间长江流域的洪水发生记录比较完整. 19世纪是全球性小冰期的第3冷期,长江流域曾出现8次大洪水,如1870年主要发生于长江上中游的特大洪水. 20世纪是全球变暖的世纪,长江流域出现了19次大洪水,其频率明显高于19世纪冷期. 20世纪变暖呈现年代际的波动,实际变暖集中在两个时段.前一时段在1920-1950年间,该时段高峰期我国温度距平达到0.5-0.8℃左右[3],出现在这个时期的长江大洪水有1921、1924、1926、1931、1935、1936、1945、1948、1949年共9次,即达到3a1次大洪水. 1950s至1970s的降温阶段,虽然长江流域也年年有灾,且出现过1954年的特大洪水,但特大洪水年出现次数较少.1980s至今是后一时段,这一阶段升温与CO2 等温室气体增加有关,方兴未艾. 1990s是全球近千年最温暖的时代,而1998年又是近百年最暖的一年[4],2002