本文關(guān)鍵詞：氣候變化對浙江省典型流域水文水資源的影響研究

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【摘要】：工業(yè)革命以來,全球變暖趨勢明顯。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間和空間上發(fā)生巨大變化,極端氣象事件和極端水文災害發(fā)生的頻率和影響增加。研究氣候變化對水文水資源的影響,可以為水資源相關(guān)戰(zhàn)略的制定、極端氣象水文災害預防等提供良好的技術(shù)支持,具有十分重要的現(xiàn)實意義。全球氣候模式GCMs是研究氣候變化的重要工具。但往往存在與研究區(qū)域時空分辨率不匹配的問題。降尺度方法是彌補這一缺陷的常用方法。相比于動力降尺度方法,統(tǒng)計降尺度方法由于計算簡便,使用靈活,在氣候變化對水文水資源影響評估中使用得更為頻繁。統(tǒng)計降尺度工具常用于計算不同氣候排放情景下未來的降雨與溫度,并以此驅(qū)動流域水文模型獲得徑流序列進行預估分析。而在這過程中,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。首先,選取了 CMIP5下的18個GCMs,并計算了其簡單平均集合值,以1971-2000年為基準期,通過比較實測氣象數(shù)據(jù),分析了該時期內(nèi)6個常用氣象變量的GCMs模擬值與實測值的差別,評估了 CMIP5下的18個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、溫度和太陽輻射以及其空間特性,而只有很少的幾個GCMs能很好地反映浙江省風速和相對濕度的特征。綜合六個氣象變量來看,BCC-CSM1-1和BNU-ESM這兩個中國本土的GCMs是最適合研究浙江省氣候變化對水文水資源影響的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,計算分析了四個不同濃度變化情景(RCPs)下浙江省未來的降雨和溫度變化。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-CM5A-LR、MIROC5、CNRM-CM5、CSIRO-Mk3-6-0、GFDL-ESM2G、GFDL-ESM2M、GISS-E2-H、GISS-E2-R、BCC-CSM1-1和BNU-ESM這九個GCMs預測結(jié)果表明,在全省范圍內(nèi)未來年降雨量可能存在不超過25%的下降。CanESM2和MPI-ESM-LR的預測結(jié)果則表明浙江省未來全區(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-ESM2M,GISS-E2-H,GISS-E2-R,IPSL-CM5A-LR,MIROC5和MRI-CGCM3這10個GCMs預測年降雨下降,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 預測年降雨量下降,CanESM2,GFDL-ESM2G,GFDL-ESM2M,MPI-ESM-LR和CSIRO-Mk3-6-0則預測年降雨量上升。大部分GCMs預測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比較一致。全省未來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。為評估氣候變化對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的降雨變化規(guī)律。因單站統(tǒng)計降尺度存在的問題,使用并評估了 一個較新的多站點統(tǒng)計降尺度工具GIST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降雨的空間相關(guān)性,是一種可靠的統(tǒng)計降尺度工具。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,計算了金華江流域未來的徑流,并計算了枯水指數(shù)。結(jié)果表明,在21世紀的最后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估結(jié)果,選取了 10個CMIP5里的GCMs,提出一種結(jié)合統(tǒng)計降尺度工具LARS-WG和后處理的方法,并利用SWAT水文模型來預估氣候變化對蘭江流域未來徑流的影響。用兩種統(tǒng)計降尺度方法輸出的基準期降雨溫度來驅(qū)動水文模型SWAT時,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過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),計算未來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,分析蘭江流域預測期與基準期徑流模擬值不同分位點、年徑流總量和季節(jié)徑流的變化規(guī)律。結(jié)果表明,蘭江流域未來的徑流量呈現(xiàn)增長的趨勢,而徑流增長更容易發(fā)生在夏季和秋季。在高排放情景下,冬季和春季容易出現(xiàn)水資源短缺的現(xiàn)象。從徑流的時間分布來看,未來徑流更容易出現(xiàn)兩極分化現(xiàn)象。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P339;TV213

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