妫水河流域未来气候变化下的水文响应研究

通过HadCM3降尺度数据与HSPF水文模型耦合,探讨了未来气候变化情景下妫水河流域日最高、最低气温与降水量的变化情况。基于统计降尺度模型SDSM,将1961—2099年数据降尺度到各站点,生成了两种气候变化情景下的日最高气温(T max)、最低气温(T min)和降水量(P)数据。同时,构建了HSPF水文模型,分别用2005—2006年、2007—2008年数据进行了有效率定和验证,模拟了该流域在未来气候变化下的水文响应。结果表明:妫水河流域未来90 a的气温总体呈升高趋势,而降水量和地表流量呈减小趋势;高温室气体排放情景下日最高气温、最低气温、降水量和地表流量的10 a变化率分别为0.462℃、0.453℃、-0.010 mm、-0.051 m3/s,低温室气体排放情境下分别为0.263℃、0.264℃、-0.014 mm、-0.044 m3/s,流域干旱加剧的可能性进一步加大。     

基于SDSM的疏勒河流域气候变化统计降尺度研究

疏勒河流域属于气候变化敏感区和生态脆弱区,开展该流域未来气候变化研究,对于水资源合理利用及生态环境保护具有重要意义。为预估该流域的未来气候变化,采用SDSM(statistical downscaling model)模型,根据6个地面气象站41年(1961—2001年)的观测数据、NCEP数据和Had CM3模式模拟数据开展未来气温和降水降尺度研究。结果表明:SDSM对气温的月值模拟精度较高,各站月平均气温纳什效率系数均在0.98以上;SDSM对降水的月值模拟值较实测值整体偏高,模拟效果最好的托勒站月累计降水的纳什效率系数达到0.6。SDSM能较好地模拟气温的年际变化,模拟的年际变化趋势与实测值相差不大;但SDSM对降水的年际变化模拟较差,一些站点的变化趋势方向相反,趋势模拟最好的站点为托勒站和瓜州站。根据SDSM预估结果,与1961—2001年平均值相比,2020—2039年各站点的平均气温均有所升高,A2情景下升幅为(0.8~1.9)℃,B2情景下升幅为(1~2)℃;降水在A2和B2情景下差别不大,其中托勒站减少约54 mm,马鬃山站增加6 mm。研究发现,除托勒站外,疏勒河流域与预报变量相关性最高的预报因子并不在站点所在网格,而是其东侧网格,其原因有待进一步研究。     

基于SDSM模型的博斯腾湖流域水资源变化模拟

全球气候变暖对陆地水循环会产生重大影响,统计降尺度方法是解决大尺度气候信息和小尺度水文响应的空间尺度不匹配问题的有效方法之一。文章采用SPEI指数与SDSM(Statistical Down-Scaling Model)方法,进行流域气候变化特征量的降尺度研究。结果表明:近50 a来,塔里木河流域SPEI指数呈显著上升趋势并在1986年发生突变;博斯腾湖水位变化与流域SPEI指数变化具有一致性,湖水位在1955—1986年以下降为主,1987—2002年以上升为主;SDSM模型的气温模拟能力较好,对日降水的模拟值偏小,未来日均、日最高气温在A2、B2两种情景下均呈上升趋势,日最低气温在B2情景下呈下降趋势;2种情景下的年降水量在2020年和2030年均呈下降趋势;在A2情景下,开都河出山口日径流量呈下降趋势;在B2情景下,日径流量在2010年时段呈增加趋势,在2020年和2030年呈持续下降趋势。     

气候变化条件下流域径流演变趋势分析

为了预测流域未来径流演变趋势,通过主分量分析、降尺度模型和SWAT模型,预测分析了流域在大气环流模型(GCMs)A2/B2气候情景下2010—2099年的日最高最低气温、日降水和月径流量。主分量分析提取大尺度下气候预测因子的主成分,降尺度模型利用提取的主成分预测站点的最高最低气温和降水,SWAT模型利用预测的站点数据计算未来径流量。结果表明,A2/B2两种气候情景下流域未来气温呈波动上升趋势,降水、径流均呈波动下降趋势,其中B2情景变化幅度大于A2情景。     

气候变化影响下的赣江流域水资源变化趋势与幅度分析

利用全球气候模式输出结果,经统计降尺度模型降解后得到流域尺度的降水和气温要素,根据实测资料建立气温—蒸发回归关系以及新安江水文模型,使用耦合模拟和MK趋势分析评估未来气候变化情景下赣江流域水资源量的变化趋势和幅度。研究结果表明:未来不同排放情景下的年降水量、年蒸发量和年径流量等水文气候要素变化趋势以显著增加为主。未来年降水量、年蒸发量和年径流量的多年平均值相对基准期有较小幅度增加,最大增幅为年径流量的13.81%。降水、蒸发和径流的年内变化有明显的季节性特征,汛期径流增加、非汛期径流减少的不均匀情况加剧,在一定程度上可能增加赣江流域未来的防洪压力和枯水期供水压力。     

基于SDSM-SWAT的气候变化下东江流域径流预测模拟

通过耦合SDSM统计降尺度模型和SWAT水文模型,探讨气候变化下东江流域的未来气候及其径流响应。首先基于SDSM模型,将2011—2099年HadCM3模式下A2和B2两种情景数据降尺度到东江流域各站点,生成未来气候要素(气温和降水);然后建立适用于东江流域的SWAT模型,并模拟该流域未来气候变化下的径流响应。结果表明:未来东江流域的气温、降水量和径流量均呈增加趋势;且A2情景下各气候水文要素的增加速度比B2情景下更快。研究结果可为东江流域的流域综合管理和水资源的可持续利用提供一定的科学依据。     

基于SDSM的赣江流域未来降水与气温的时空变化分析

利用赣江流域6个气象站数据(1961年～2005年)和NCEP再分析资料,建立了气候要素的SDSM降尺度模型,并将模型应用于Can ESM2模式的RCP4. 5情景,得到了流域未来气温与降水的变化趋势。即SDSM降尺度模型对赣江流域气温的模拟效果较好,降水略差;赣江流域未来降水均呈增加的趋势,降水空间分布基本呈南低北高趋势;未来气温均呈增加的趋势,各时期最高气温稍大于基准期;各时期最低气温稍大于基准期;赣江流域未来不同季节的平均气温均大于基准期;赣江流域未来气温空间分布呈现南高北低,西高东低的趋势。     

多模式下泾河上游流域未来降水变化预估

利用站点实测资料、GCMs 月数据对 GCMs 进行秩评分评估排序, 从 21 种 GCMs 模式优选出的 6 种 GCM模式的日数据、6 种 GCM 集成的气候模式、站点实测资料和 NCEP 再分析资料构建统计降尺度模型 SDSM, 预估泾河上游流域的未来降水变化。结果表明: 构建的降尺度模型对降水模拟较为可靠, 率定期各模式决定系数 R2 为 0.228~ 0.324, 标准误差为 0.354~ 0.450, 率定期和验证期模拟月均降水与实测值年内分布相近。在降尺度性能评价中集成模式表现最好。在 RCP 4.5 情景下, 泾河上游流域未来降水大多数模式和集成模式呈增加趋势, 到 2030 年泾河上游流域降水量将增加 4.8% , 且当地的春季雨量会增加, 夏季雨量会减少。     

考虑自然变异的漳河流域未来气候变化情景预估伦

为探究自然变异对未来气候变化预估的影响,首先采用秩评分和多准则决策排序法在漳河流 域进行ＧＣＭｓ适应性评估,进而构建考虑自然变异与否的统计降尺度模型ＭＯＳ进行对比分析,最后采 用典型浓度路径ＲＣＰ下的多种排放情景（ＲＣＰ２．６,ＲＣＰ４．５与ＲＣＰ８．５）,对流域未来２０２１年—２０５０年 的气候变化进行集合预估。研究结果表明:在统计降尺度模型中考虑自然变异可有效提升结果可靠度, 尤其是模型验证期的模拟精度提升显著。多模式多情景下漳河流域未来年降水量较基准期的变化在 －２９％ ～１０％之间;未来年最高、最低气温分别呈０．５℃ ～２．０℃和０．３℃ ～１．３℃的增加趋势,且随着温 室气体排放浓度的增加而增幅变大（ＲＣＰ８．５＞ＲＣＰ４．５＞ＲＣＰ２．６）。     

基于CMIP5模式和SDSM的抚河流域未来气候要素模拟与预估

为了解变化环境下的流域未来气候要素变化趋势,以抚河流域为研究对象,利用该流域两个气象站的1961—2005年水文逐日气温、降水和NCEP再分析数据等资料,建立了SDSM降尺度模型,并对未来的温度与降水研究。将模型应用于CanESM2模式下3种RCP排放情景,得到了流域未来气温与降水的变化趋势。结果表明SDSM模型对温度的模拟效果好于对降水的模拟效果,3种情景下未来温度总体呈现上升趋势,最低温度上升幅度高于平均温度和最高温度上升幅度;各情景下增温幅度2080s2050s2020s,2080s平均增温3.0℃;未来降水总体表现为减少趋势,局部表现为震荡趋势,减少主要集中在夏、秋季,其中5-6月降水减少量普遍较大,在30mm以上,而冬季降水量增幅在50～90mm;总体来说,抚河流域未来气温将持续上升,降水量呈现下降趋势,干旱形势严峻。     

统计降尺度方法及其评价指标比较研究

针对目前气候变化对水资源影响研究中关注的问题,以汉江白河上游为研究对象,比较研究统计降尺度方法及其评价指标。以美国环境预报中心/美国国家大气研究中心全球再分析资料、CGCM3和HadCM3的A2情景为大尺度气候背景资料,应用SSVM和SDSM统计降尺度方法对大尺度气候因子进行尺度降解,得到降水情景序列后作为水文模型的输入,通过模拟径流比较分析统计降尺度方法的优劣。研究结果表明,由不同统计降尺度方法得到的降水作为水文模型输入,模拟径流的结果相差很大;对广泛应用于统计降尺度方法的降水模拟评价指标和径流模拟结果进行比较,发现所采用的降水评价指标侧重于考虑降水的统计分布特征,不能完整地描述降水过程特性。分析认为,径流模拟结果应该作为气候变化对径流影响研究中统计降尺度方法评价的重要参考。     

布哈河流域水资源的气候演变特征

布哈河是青海湖最重要的径流补给河流,其流域水资源气候演变分析对于青海湖生态安全有重要意义。通过天骏、刚察、茶卡气象站长系列气温、降水数据分析布哈河流域气候变化特征。结果表明,近50年来,流域内气温均显著升高,海拔越高升温越明显,冬季升温较其它季节明显。采用Mann-Kendall趋势分析法和累计距平曲线对各时段的升温趋势变化进行了分析,升温自1986年开始至1997年有一个10年左右的波动期,随后在1997出现显著的突变过程,在与青藏高原整体趋势一致的基础上表现出区域自身的增温特点。降水呈增加趋势,但不如温度明显。海拔越高降水增加越明显,夏季降水增加较其它季节明显。根据气温和可利用降水变化特征,流域20世纪80年代开始进入增温增湿期,在20世纪90年代进入相对暖干期,21世纪前10年复转为暖湿期。     

鄱阳湖流域未来降水变化预测分析

利用鄱阳湖流域的 13 个国家气象站 1961-2001 年的实测降水数据和 NCEP 再分析数据,建立了鄱阳湖流域降水的统计降尺度模型;在 IPCC 2000 年排放情景特别报告（ SRES ）中的A2和B2 排放情景下,应用 HadCM3 的输出数据,预测鄱阳湖流域未来3个时段（2010-2039 年、 2040-2069 年、 2070-2099 年）的降水变化情况。结果表明：鄱阳湖流域大部分区域的降水量有所增加,在本世纪末最大可能增加 11.15% 。     

The change and prediction of temperature and precipitation in the Dawen River basin using the statistical downscaling model (SDSM)

In order to explore the climate change in the Dawen River basin,based on the data of six weather stations in the Dawen River basin from 1966 to 2017,Mann Kendall test and wavelet analysis were used to study the temperature and precipitation trends,mutations and cycles in the region.In addition,based on the three scenarios of RCP2.6,RCP4.5,and RCP8.5 under the CanESM2 model,SDSM was used to compare and analyze the future climate change of the Dawen River basin.The results revealed that:the annual mean temperature of the Dawen River basin had increased significantly since 1966 (p<0.01);in different scenarios,the spatial distribution of the projected maximum temperature,minimum temperature and precipitation will hardly change compared with that in history;the temperature and precipitation in the Dawen River basin will generally increase in the future.The rising trend of maximum and minimum temperature under the three scenarios is in the EP相似文献   

气候变化条件下洪泽湖以上流域水资源演变趋势

基于IPCC对全球和中国的气候变化趋势,利用1990—2011年气象资料,采用增量情景设置方法,分析气候变化情景下洪泽湖以上流域水资源的演变趋势。结果表明:该流域水资源量对降雨变化有较强的敏感性,实际蒸散发对温度变化的敏感性较强。与基准期相比,在气温同等条件、降水增加情景下,流域水资源量呈增加趋势;在降水同等条件、气温升高情景下,流域的实际蒸发会增加,导致水资源量呈减少的趋势。径流年内分配受降水变化影响较大;随着降水增加,径流年内分配更集中,加大年内径流分配差异,可能加大流域湖泊调蓄压力。     

Hydrological response to climate change and human activities: A case study of Taihu Basin,China

Climate change and human activities have changed a number of characteristics of river flow in the Taihu Basin. Based on long-term time series of hydrological data from 1986 to 2015, we analyzed variability in precipitation, water stage, water diversion from the Yangtze River, and net inflow into Taihu Lake with the Mann-Kendall test. The non-stationary relationship between precipitation and water stage was first analyzed for the Taihu Basin and the Wuchengxiyu(WCXY) sub-region. The optimized regional and urban regulation schemes were explored to tackle high water stage problems through the hydrodynamic model. The results showed the following:(1) The highest, lowest, and average Taihu Lake water stages of all months had increasing trends. The total net inflow into Taihu Lake from the Huxi(HX) sub-region and the Wangting Sluice increased significantly.(2) The Taihu Lake water stage decreased much more slowly after 2002; it was steadier and higher after 2002. After the construction of Wuxi urban flood control projects, the average water stage of the inner city was 0.16 e0.40 m lower than that of suburbs in theflood season, leading to the transfer of flooding in inner cities to suburbs and increasing inflow from HX into Taihu Lake.(3) The regional optimized schemes were more satisfactory in not increasing the inner city flood control burden, thereby decreasing the average water stage by0.04 e0.13 m, and the highest water stage by 0.04 e0.09 m for Taihu Lake and the sub-region in the flood season. Future flood control research should set the basin as the basic unit. Decreasing diversion and drainage lines along the Yangtze River can take an active role in flood control.     

多GCM模型集合下开都河流域未来气候变化预估

基于逐步聚类分析的统计降尺度模型(SCADS模型),在多GCM模型集合的9个大尺度气象变量与开都河流域6个气象变量之间,建立统计降尺度关系,并进行开都河流域未来气候变化的预估。结果表明,SCADS模型生成的开都河流域各气象变量的模拟值与实测值拟合较好。各气象变量在率定期(1961年-1990年)和验证期(1991年-1999年)的NSE系数均大于0.55,精度较高。此外,利用SCADS模型进行开都河流域各气象变量的预估。发现在三个不同时期内(2011年-2040年,2041年-2070年和2071年-2100年),月均气温升高,月均蒸发量、降水量、日照时数增加,月均相对湿度升高。     

Analysis and prediction of reference evapotranspiration with climate change in Xiangjiang River Basin,China

Reference evapotranspiration(ET_0) is often used to estimate actual evapotranspiration in water balance studies. In this study, the present and future spatial distributions and temporal trends of ET_0 in the Xiangjiang River Basin(XJRB) in China were analyzed. ET_0 during the period from1961 to 2010 was calculated with historical meteorological data using the FAO Penman-Monteith(FAO P-M) method, while ET_0 during the period from 2011 to 2100 was downscaled from the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5(CMIP5) outputs under two emission scenarios, representative concentration pathway 4.5 and representative concentration pathway 8.5(RCP45 and RCP85), using the statistical downscaling model(SDSM). The spatial distribution and temporal trend of ET_0 were interpreted with the inverse distance weighted(IDW)method and Mann-Kendall test method, respectively. Results show that:(1) the mean annual ET_0 of the XJRB is 1 006.3 mm during the period from 1961 to 2010, and the lowest and highest values are found in the northeast and northwest parts due to the high latitude and spatial distribution of climatic factors, respectively;(2) the SDSM performs well in simulating the present ET_0 and can be used to predict the future ET_0 in the XJRB; and(3) CMIP5 predicts upward trends in annual ET_0 under the RCP45 and RCP85 scenarios during the period from 2011 to 2100.Compared with the reference period(1961e1990), ET_0 increases by 9.8%, 12.6%, and 15.6% under the RCP45 scenario and 10.2%, 19.1%, and27.3% under the RCP85 scenario during the periods from 2011 to 2040, from 2041 to 2070, and from 2071 to 2100, respectively. The predicted increasing ET_0 under the RCP85 scenario is greater than that under the RCP45 scenario during the period from 2011 to 2100.