变化环境下水文水资源.pptVIP

环境变化的水文水资源研究：机遇与挑战 21世纪主要面临的问题 气候变化 土地利用/土地覆被变化 人类活动 （农业化、水利工程、城市化） 挑 战 考虑环境变化影响的水资源评价与管理？ 变化环境中的水循环与传统的自然水循环之间产生明显的差异 变化环境下的水资源评价困难： 水文测站观测的径流逐年减少，如何还原天然径流？ 水资源的量与质如何统一评价？ 新的挑战与难点问题 如何定义水资源的承载力/生态环境承载力？ 如何量化可持续水资源管理？ 如何调控健全（健康）的水循环系统？ 如何实施中国国家尺度/区域尺度/流域尺度的水资源优化配置？ （南水北调工程与环境影响评价） 问 题 变化环境中的水循环有规律可寻吗？ 如何区分变化环境中水循环过程的自然变化与人类作用的贡献？ 如何量化变化环境下陆地水循环规律？ 讨论的观点1： 变化环境中的流域水循环 机理研究可能是关键。 陆-海-气系统与流域 大 气 海洋 陆地 子流域 。。。 流域 水系（河网） 坡面 自然系统 人类活动 机理研究的挑战 基本的依据-过程观测 局部尺度观测： 坡面-代表性单元-小流域 难题： 小尺度SPAC机理如何应用到大的流域？ ? ?2. 陆-气水文循环相互作用：能量观测/雷达系统 讨论的问题2： 如何减少/ 处理变化环境中的流域水循环模拟中的不确定性？ 问题与挑战 描述水循环及能量循环相互制约关系是 陆地和大气的 水量平衡方程 能量平衡方程 陆-气间水循环和能量循环的基础 长期以来由于海洋和陆地降水、径流观测覆盖面不够，对蒸发还不能直接测出，导致全球水循环研究存在很多的不确定性。 水循环与能量循环一直处在隔离（Gap）状态 自然（气候）变化对陆面水文生态系统的作用 不确定性 大气圈?生物圈?水圈交互作用的研究 大气对陆面水文生态系统的作用：聚解（Downscaling） 陆面水文、生态系统对大气的作用：聚合（Upscaling） 大气圈?生物圈?水圈交互作用多样性耦合（系统聚合/聚解集成的参数化） 缺乏信息/无测站水文问题IAHS 提出的PUS s PUSs 定义 PUSs 研究方法 水文实验方法（密站网/疏站网关系） RS/GIS信息直接估算水文参数 4D数据同化 / 其他方法（地质统计与 插值方法等） PUSs 研究计划 讨论的问题3： 研究“有序/健全的水循环系统”是否可以将自然变化和人类活动影响的水循环问题统一起来？ “健全的水循环系统”研究 “以流域为整体，以自然变化加健全方式的人类调控的水循环方式，将用水、防洪、治污目标统一协调，使得水能够达到最佳利用的水循环系统” 在一定的水资源开发利用阶段，满足生态需水的可利用水量能够维系该地区人口、资源与环境有限发展目标的最大的社会—经济规模。 （90年代后日本提出该观点） RS GIS 3S技术 环境变化下的水循环及地表过程机理 人类经济活动与用水方式 水资源调控/生态修复 气候、来水变化 关键科学问题 认识产生水问题的成因 目标准则： 可持续发展 生态质量 气候变化 社会经济 水资源承载力 水循环及水资源安全 传统的水文水资源 主要研究自然的过程变化 环境变化的水循环与水资源安全 90年代后，国际上实施一系列 与水有关的科学研究计划 降雨 全球能量与水循环实验计划（GEWEX） 国际水文计划（IHP） 国际地圈生物圈计划（IGBP/BAHC） 发展趋势： - 环境变化的水循环及其相关的地表过程 - 针对水资源、生态变化实际问题的科学研究 一、何为环境变化？ 大气： 自然变化/气候变异 陆面：高强度的人类活动 土地利用/覆被变化 3. 混合作用： 大气环境变化+陆面环境变化 高强度的人类活动 由于自然或人为因素，使地理环境发生改变，从而引起水循环要素、过程、水文情势发生变化，称为水文效应。 一、直接影响 是指人类活动使水循环要素的量或质、时空分布直接发生变化，如兴建水库、跨流域引水工程、作物灌溉、城市供水或排水等