【摘要】：我國西北內(nèi)陸河流域深居歐亞大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，氣候干燥，降水稀少、水資源短缺、生態(tài)環(huán)境脆弱，是我國最干旱的地區(qū)。多數(shù)河流的徑流對大氣降水和氣溫變化非常敏感，水資源系統(tǒng)對氣候變化的承受能力十分脆弱。未來全球氣候變化可能加重部分流域的水資源供給壓力，直接影響到水資源稀缺地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。以流域水文模型為基礎(chǔ)，結(jié)合大氣環(huán)流模型輸出的氣候變化情景分析氣象要素、徑流量的變化規(guī)律以及氣象要素對徑流的影響，可以為流域水資源規(guī)劃與管理決策的制定提供一定的參考，為流域氣候、水資源和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展策略制定提供一定的風(fēng)險預(yù)測分析依據(jù)。 本文以西北典型干旱區(qū)石羊河流域上游產(chǎn)流區(qū)為研究對象，采用奇異譜分析法分析了石羊河流域上游地區(qū)近50年來氣溫、降水和徑流序列的變化特征；將VIC（VariableInfiltration Capacity-可變下滲能力）水文模型應(yīng)用于流域上游地區(qū)并率定模型參數(shù)和驗證模擬效果；利用SDSM（Statistical Downscaling Model-統(tǒng)計降尺度模型）對全球氣候模式（GCMs）模擬的大尺度未來全球氣候變化結(jié)果進(jìn)行降尺度處理，，選取HadCM3模式中A2、B2作為代表情景，分析未來氣候要素的變化。以預(yù)估的未來氣候情景作為驗證后VIC模型的驅(qū)動，分析未來變化環(huán)境的石羊河流域的水文響應(yīng)。得出如下結(jié)論： （1）通過對石羊河流域上游產(chǎn)流區(qū)水文氣候要素的時間序列進(jìn)行趨勢分析，結(jié)果表明50年中四季的氣溫值都呈現(xiàn)升高的趨勢，其中以冬季氣溫最為明顯；降水量在夏季和春季明顯存在增多趨勢；徑流在夏季有相對明顯的減少趨勢。降水量和徑流均主要集中于5~9月，分別占全年降水量的81.8%和多年平均徑流的75.4%。豐水期同月降水量年際變化穩(wěn)定，同月徑流變化不穩(wěn)定；枯水期則同月降水量年際變化不穩(wěn)定，同月徑流變化穩(wěn)定。使用Kendall秩次檢驗方法，置信度水平為0.05時，氣溫呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，年降水為不明顯的上升趨勢；年徑流呈不明顯的下降趨勢。 （2）通過對石羊河流域水文氣候要素的時間序列的奇異譜分析，得到了近50年來氣溫、降雨和徑流月序列的振蕩周期。氣溫月序列主要存在12月、6月及109月（約9年）三種振蕩周期，降雨月序列主要存在12月、6月、4月以及156月（13年）四種振蕩周期，徑流月序列主要存在12月、6月、41月以及65月四種振蕩周期。與前人結(jié)果相對比，奇異譜分析法在時間序列的趨勢分析和中短期周期判斷中具有較好的適用性和合理性，但是對于長周期的判斷則存在一定的不足。 （3）從能量平衡、蒸發(fā)蒸騰、產(chǎn)匯流等方面介紹了VIC水文模型的運(yùn)行機(jī)理后，將其應(yīng)用于石羊河流域上游產(chǎn)流地區(qū)，通過參數(shù)率定和模型驗證，結(jié)果表明VIC模型在石羊河流域具有一定的適應(yīng)性。模擬月徑流結(jié)果與實測月徑流總體過程一致，模型的效率系數(shù)在率定期和檢驗期分別為0.76和0.69，相關(guān)系數(shù)分別為0.96和0.89，說明VIC模型能夠較好地描述流域大尺度水文過程。但是模擬結(jié)果中徑流模擬值明顯大于實測值，模擬結(jié)果的相對誤差較大。 （4）利用SDSM統(tǒng)計降尺度模型模擬的石羊河流域上游在未來氣候情境下的氣溫和降水序列作為VIC模型的輸入，分析了未來氣候情景下該區(qū)域徑流的變化。結(jié)果表明，研究區(qū)多年平均最高氣溫在A2情景下2020s和2050s分別比現(xiàn)狀升高1.3和2.8℃，B2情景下兩個年代分別比現(xiàn)狀升高1.3和2.5℃；多年平均最低氣溫的變化量不明顯，都只升高0.1℃左右；多年平均降水量在A2情景下2020s和2050s分別比現(xiàn)狀減少7.6%和15.2%，B2情景下兩個年代分別減少8.7%和13.1%。徑流的變化總體為減少，同時，與降水氣溫一樣在年代間存在差異。2020s各年間徑流豐枯交替變化較為正常，2050s則在2050年前后幾年間出現(xiàn)了明顯的連續(xù)枯水期，2050s多年平均徑流在A2和B2情景下分別減少13.2%和8.3%。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TV121

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2540450