氣候變化對美國麻州水資源系統(tǒng)供水量影響風險評價研究.pdf

1、自工業(yè)革命以來，大氣中的二氧化碳含量不斷增加，改變了氣候系統(tǒng)原有的能量平衡，致使全球氣候發(fā)生改變。水循環(huán)系統(tǒng)作為氣候系統(tǒng)的一個重要組成部分，在全球氣候系統(tǒng)發(fā)生變化的同時，水循環(huán)系統(tǒng)也必將受到影響，最終導致全球水資源的時空分配發(fā)生變化。目前，氣候變化對水資源的影響受到了國際上的廣泛關注，已開展了大量研究。
　　現(xiàn)有的研究多利用大氣環(huán)流模式（GCM）獲得未來氣象要素數(shù)據(jù)，直接輸入到相應的水文模型或者水資源模型中來評價氣候變化對水資源系

2、統(tǒng)的影響，但此類方法在減少 GCM不確定性及解決 GCM數(shù)據(jù)有限性問題方面存在缺陷。針對目前研究方法體系的不足，本研究提出一種新的評價方法——反向法，該方法不僅能夠充分利用多種 GCM來減少單一 GCM所帶來的不確定性問題，而且能夠有效結合 GCM數(shù)據(jù)準確和隨機模型產(chǎn)生數(shù)據(jù)量大的優(yōu)勢，并可同時量化氣候要素和水文要素的統(tǒng)計要素對水資源系統(tǒng)的影響。本研究將該方法應用于美國麻州水資源系統(tǒng)（MWRA）和我國云南省騎馬嶺水庫，取得了較為滿意的結果

3、。主要研究內容和結論如下：
　　（1）通過對MWRA水資源系統(tǒng)進行深入分析，構建了MWRA水資源模型，同時利用基準期的觀測數(shù)據(jù)對模型的模擬能力進行了檢驗。
　　（2）根據(jù)水資源數(shù)據(jù)的特點，構建了逐一標準化時間序列模型（ARMA），利用 MWRA水資源系統(tǒng)中1950~1999年 Quabbin水庫的流域凈流量（地表徑流-水庫實際蒸散量），對ARMA模型和周期時間序列模型（PARMA）的參數(shù)進行估計，通過對比證明ARMA模型的模

4、擬能力整體上優(yōu)于PARMA模型。
　?。?）為了進行全面研究，分別選取 IPCC提供的高、中、低三種溫室氣體排放情景即A2情景、A1B情景和B1情景，共112種GCM對MWRA水資源系統(tǒng)所在區(qū)域的降水量和氣溫進行預測，多數(shù) GCM結果顯示該區(qū)域在2050s時段(2036~2065年)和2080s時段(2066~2095年)的降水量和氣溫較基準期(1950~1999年)有所增加。
　?。?）利用 MWRA水資源系統(tǒng)在基準期的觀

5、測值對水文模型 ABCD的參數(shù)進行了校驗，利用 GCM獲得的氣象要素驅動 ABCD水文模型來對MWRA水資源系統(tǒng)所在區(qū)域未來水文變化進行模擬預測，結果顯示月流域凈流量均值與基準年觀測值的差值在不同月份存在差異，年流域凈流量的均值與基準年觀測值的差值則無顯著變化。
　?。?）選用可靠度作為 MWRA水資源系統(tǒng)的評級指數(shù)，采用反向法對MWRA水資源系統(tǒng)在未來兩個時段由氣候變化引起的風險進行評價，最終結果顯示：當流域凈流量年際標準方差為

6、基準期觀測值的100％、110%、120%、130%和140%的情況下，未來兩個時段MWRA水資源系統(tǒng)在A2情景、A1B情景和B1情景下均呈現(xiàn)為高風險值。麻州水資源委員會應根據(jù)情況對MWRA水資源系統(tǒng)進行必要的調整以應對未來氣候變化可能帶來的負面影響。
　?。?）為探究反向法的適用性，將反向法應用于我國云南省境內的騎馬嶺水庫，通過已建立的氣候響應方程和可靠度指數(shù)的閾值，對關鍵因子的閾值進行了識別：在基準期（1960~2004年）觀