氣候變化對(duì)浙江省典型流域水文水資源的影響研究.pdf

1、工業(yè)革命以來(lái)，全球變暖趨勢(shì)明顯。氣候變化已經(jīng)成為全人類面臨的共同挑戰(zhàn)。最新的研究表明，氣候變化有極大的可能性是由人類活動(dòng)造成的。氣候變化影響著全球水文循環(huán)，使得降雨和溫度在時(shí)間和空間上發(fā)生巨大變化，極端氣象事件和極端水文災(zāi)害發(fā)生的頻率和影響增加。研究氣候變化對(duì)水文水資源的影響，可以為水資源相關(guān)戰(zhàn)略的制定、極端氣象水文災(zāi)害預(yù)防等提供良好的技術(shù)支持，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　全球氣候模式GCMs是研究氣候變化的重要工具。但往往存在

2、與研究區(qū)域時(shí)空分辨率不匹配的問(wèn)題。降尺度方法是彌補(bǔ)這一缺陷的常用方法。相比于動(dòng)力降尺度方法，統(tǒng)計(jì)降尺度方法由于計(jì)算簡(jiǎn)便，使用靈活，在氣候變化對(duì)水文水資源影響評(píng)估中使用得更為頻繁。統(tǒng)計(jì)降尺度工具常用于計(jì)算不同氣候排放情景下未來(lái)的降雨與溫度，并以此驅(qū)動(dòng)流域水文模型獲得徑流序列進(jìn)行預(yù)估分析。而在這過(guò)程中，GCMs往往產(chǎn)生巨大的不確定性，集合方法是減少這一不確定性的常用方法。本文選取了浙江省及其典型流域作為研究區(qū)域，展開了氣候變化的相關(guān)研究。<

3、br>　　首先，選取了CMIP5下的18個(gè)GCMs，并計(jì)算了其簡(jiǎn)單平均集合值，以1971-2000年為基準(zhǔn)期，通過(guò)比較實(shí)測(cè)氣象數(shù)據(jù)，分析了該時(shí)期內(nèi)6個(gè)常用氣象變量的GCMs模擬值與實(shí)測(cè)值的差別，評(píng)估了CMIP5下的18個(gè)GCMs以及其集合值在浙江省的適用性。結(jié)果表明，大部分GCMs在浙江省內(nèi)能較好地模擬降雨、溫度和太陽(yáng)輻射以及其空間特性，而只有很少的幾個(gè)GCMs能很好地反映浙江省風(fēng)速和相對(duì)濕度的特征。綜合六個(gè)氣象變量來(lái)看，BCC-CSM

4、1-1和BNU-ESM這兩個(gè)中國(guó)本土的GCMs是最適合研究浙江省氣候變化對(duì)水文水資源影響的GCMs。
　　其次，為減小氣候變化研究中的不確定性，采用貝葉斯集合(BMA)方法，計(jì)算分析了四個(gè)不同濃度變化情景(RCPs)下浙江省未來(lái)的降雨和溫度變化。結(jié)果表明，不同GCMs的結(jié)果在不同RCPs下給出的結(jié)果各不相同，存在著較大的不確定性。在RCP2.6和RCP4.5排放情景下，IPSL-CMSA-LR、MIROC5、CNRM-CM5、CS

5、IRO-Mk3-60、GFDL-ESM2G、GFDL-ESM2M、GISS-E2-H、GISS-E2-R、BCC-CSM1-1和BNU-ESM這九個(gè)GCMs預(yù)測(cè)結(jié)果表明，在全省范圍內(nèi)未來(lái)年降雨量可能存在不超過(guò)25％的下降。CanESM2和MPI-ESM-LR的預(yù)測(cè)結(jié)果則表明浙江省未來(lái)全區(qū)域的年降雨可能有不到10％的上升。而在RCP6.0中，BCC-CSM1-1，CSIRO-Mk3-6-0，GFDL-CM3,GFDL-ESM2G,GFDL

6、-ESM2M,GISS-E2-H,GISS-E2-R,IPSL-CM5A-LR,MIROC5和MRI-CGCM3這10個(gè)GCMs預(yù)測(cè)年降雨下降，幅度在20％以內(nèi)，在RCP8.5情景下，BCC-CSM1-1,BNU-ESM,CNRM-CM5,GFDL-CM3,MRI-CGCM3,GISS-E2-H,GISS-E2-R，IPSL-CM5A-LR預(yù)測(cè)年降雨量下降，CanESM2，GFDL-ESM2G，GFDL-ESM2M,MPI-ESM-LR

7、和CSIRO-Mk3-6-0則預(yù)測(cè)年降雨量上升。大部分GCMs預(yù)測(cè)月尺度的降雨是以上升為主。且不同情景下的降雨變化趨勢(shì)比較一致。全省未來(lái)最小溫度的年均值變化在1.3到2.4℃之間，而最高溫度變化在0.8到4.1℃之間。
　　為評(píng)估氣候變化對(duì)浙江省水資源的可能影響，選取Hadgem2_ES模型，在RCP8.5情景下，初步分析了錢塘江流域未來(lái)的降雨變化規(guī)律。因單站統(tǒng)計(jì)降尺度存在的問(wèn)題，使用并評(píng)估了一個(gè)較新的多站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)降尺度工具GIST

8、在錢塘江流域的適用性。結(jié)果表明GIST能很好地模擬降雨量并還原不同站點(diǎn)降雨的空間相關(guān)性，是一種可靠的統(tǒng)計(jì)降尺度工具。為了分析枯水徑流在氣候變化下的可能變化，結(jié)合GR4J集中式水文模型，計(jì)算了金華江流域未來(lái)的徑流，并計(jì)算了枯水指數(shù)。結(jié)果表明，在21世紀(jì)的最后30年，金華江流域在枯水季節(jié)的水資源在RCP8.5情景下可能更為充沛。
　　最后，參考CMIP5在浙江省適用性的評(píng)估結(jié)果，選取了10個(gè)CMIP5里的GCMs，提出一種結(jié)合統(tǒng)計(jì)降尺

9、度工具LARS-WG和后處理的方法，并利用SWAT水文模型來(lái)預(yù)估氣候變化對(duì)蘭江流域未來(lái)徑流的影響。用兩種統(tǒng)計(jì)降尺度方法輸出的基準(zhǔn)期降雨溫度來(lái)驅(qū)動(dòng)水文模型SWAT時(shí)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)后處理的降雨能提供更好的模擬效果。使用后處理之后的數(shù)據(jù)，計(jì)算未來(lái)不同氣候情景和全球氣候模式下蘭江流域的徑流以及BMA集合值，分析蘭江流域預(yù)測(cè)期與基準(zhǔn)期徑流模擬值不同分位點(diǎn)、年徑流總量和季節(jié)徑流的變化規(guī)律。結(jié)果表明，蘭江流域未來(lái)的徑流量呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而徑流增長(zhǎng)更容易發(fā)