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。     

气候变化情景下丹江口水库径流模拟预测

气候变化和异常对水资源影响的评价方法有很多种,本项研究采用概念性水文模型模拟和假定气候情景推算径流变化法,分析气候变化对丹江口水库径流的影响,即利用不同的GCMs模型模拟丹江口水库上游的月降水和气温序列,并通过Delta变化作为汉江流域半分布式两参数月水量平衡模型的输入,用以模拟和预测2021～2050年的丹江口水库径流量.结果表明,对于2021-2050年降水和气温年变化的情景,未来年平均径流将相应升高8.18%(HadCM3)、7.78%(CSRIO)和2.14%(CCSRINES),敏感度分析结果显示,径流量对降水变化的敏感度较径流对气温变化的敏感度要大.     

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。     

基于Delta方法的淮河流域气候变化预测分析

为了预测气候变化对区域水文要素变化的影响,以淮河流域蚌埠以上区域为例,利用全球气候模式CSIRO和HadCM3,分别预测了同一情景下,淮河流域3个未来时段的降雨和温度变化。通过Delta变换对未来3个阶段的数据进行降尺度处理,运用曲线拟合的方法提出了蒸发函数模型。将预测出的气温作为蒸发函数模型的输入因子,模拟了淮河流域未来的蒸发过程。结果表明, 该区域未来时段的降雨、气温和蒸发量均比历史观测值有所上升。     

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。     

气候变化条件下叶尔羌流域水库蒸发变化分析

为了研究气候变化对水库水面蒸发的影响,以叶尔羌河流域为研究对象,选取气温、相对湿度以及风速作为主要气候影响因子,基于人工神经网络构建统计降尺度模型。对研究区在全球气候模式BCC-CSM1.1三种情景(RCP2.6,RCP4.5,RCP8.5)下2020s、2050s、2080s时段内的蒸发量进行了预测。结果表明:叶尔羌流域水库的未来蒸发量总体呈增加态势,蒸发量E_(RCP2.6)E_(RCP4.5)E_(RCP8.5);2020s时段内3种情景模式下所选取水库年平均蒸发量为1 922.4~2 337.9 mm,蒸发渗漏损失率为35.17%~36.40%。     

多模式集合模拟未来气候变化对水稻需水量及水分利用效率的影响

在模拟水稻水分利用对未来气候变化响应的研究中,考虑气候模式以及降尺度方法的不确定性,有助于获取更加稳健的模拟结果。本文采用SDSM和BP神经网络两种统计降尺度模型分别对Had CM3和CGCM3两种大气环流模式的3种气候情景(A1B,A2和B2)进行统计降尺度模拟,再基于贝叶斯模型平均方法(BMA)集合降尺度结果,并由此驱动ORYZA2000水稻模型,模拟21世纪中后期(2050s和2080s)3种情景下水稻生长周期、产量、需水量及水分利用效率。结果表明:BMA相对于简单模型平均法(SA)可以更有效地减小气候模式的偏差;在未来的两个时期内,由于气温的不断升高以及辐射的下降,水稻产量显著下降,生长周期明显缩短;需水量随着辐射的降低而降低,但在2080s,气温的迅速上升带来了需水量的升高,但仍低于历史基准期水平,而需水量的下降并不能抵消产量下降对水分利用效率的负面影响。     

石羊河流域参考作物蒸发蒸腾量对气候变化的响应模拟及预测

模拟和预测气候变化对石羊河流域参考作物蒸发蒸腾量(ET0)时空分布的影响,为发展节水农业和科学利用水资源提供参考依据。根据石羊河流域及周边11个气象站点1951—2012年的逐日气象资料,使用PenmanMonteith公式计算现状ET0,利用大气环流模型HadCM3的输出和SDSM统计降尺度模型,预测A2、B2两种排放情景下未来石羊河流域2020s,2050s和2080s的ET0,使用反距离加权插值法(IDW)和Mann-Kendall检验分别研究ET0的空间分布特征和随时间的变化趋势。结果表明,石羊河流域多年平均ET0值为1 061mm,高值区位于东北地区,低值区位于西南地区,预计未来2020s、2050s和2080s,在HadCM3模式的A2情景下ET0将分别增加6%、14%和23%,B2情景下将分别增加7%、12%和17%,增幅较大的地区位于流域东南,2050s和2080s在B2情景下增幅低于A2情景。石羊河流域ET0在未来将持续增加,2050s之后增加趋势更为显著。     

应用光滑支持向量机预测汉江流域降水变化

统计学降尺度方法是国内外研究全球气候模型尺度降解的热点问题。研究和探讨了基于光滑支持向量机的统计学降尺度方法;建立大尺度气候观测资料和实测降水之间的统计关系;模拟和预测汉江流域降水变化,并同传统的多元线性回归分析方法相比较。结果表明,基于光滑支持向量机的统计学降尺度方法的模拟精度不仅高于多元线性回归分析方法,而且明显优于CGCM2气候模型的输出降水结果。     

气候变化对龙刘梯级水库群发电量的影响

气候变化和人类活动共同导致流域或区域水资源供需矛盾加剧。面对日益加剧的气候变化,厘清气候变化对梯级水库群发电调度规则的影响十分重要。以黄河上游龙刘梯级水库群为研究对象,首先,采用Mann-Kendall突变检验方法对梯级水库控制断面唐乃亥和小川水文站径流序列进行突变检验,在此基础上构建黄河上游融雪径流模型(HBV),并对其进行模型参数校准和验证;其次,采用统计降尺度方法(SDSM)对2种气候模式(CanESM2和GFDL_ESM2G)下的3种气候变化情景(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)进行降尺度处理,并模拟未来黄河上游径流量;最后,构建黄河上游梯级水库群发电量最大模型,揭示气候变化对梯级水库群发电量的影响。结果表明,黄河上游唐乃亥和小川水文站的径流突变年份分别为1989年和1985年。不同气候模式下未来枯水期径流量均显著减少,丰水期显著增加。气候变化将导致未来近期梯级水库群发电量增加,远期增加不显著。