發(fā)布時(shí)間：2017-04-22 22:02

  本文關(guān)鍵詞：我國東部地區(qū)氣候變化模擬預(yù)測與典型流域水文水質(zhì)響應(yīng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近百年來,人口數(shù)量劇增和溫室氣體排放量顯著增高,導(dǎo)致了全球溫度的普遍升高,社會各界已普遍關(guān)注氣候變化對人類及其環(huán)境產(chǎn)生的影響。水循環(huán)作為氣候系統(tǒng)中的重要部分,也受到氣候變化的影響。而我國的水資源面臨著洪澇災(zāi)害、干旱缺水和水環(huán)境惡化三大問題。在全球氣候變化影響下,必將引起全球水文循環(huán)的變化,并對降水、蒸發(fā)、徑流、土壤濕度等造成直接影響,將顯著改變水文過程和水資源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),增加洪澇、干旱等極端災(zāi)害發(fā)生的強(qiáng)度和頻率,進(jìn)而使得區(qū)域水資源短缺問題更加突出,并將進(jìn)一步影響生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此,深入研究區(qū)域氣候變化對水文水資源的影響,提出應(yīng)對氣候變化的水資源適應(yīng)性管理策略,不僅在理論上可進(jìn)一步完善氣候變化影響的評價(jià)體系和方法,使得研究成果和結(jié)論更加確定、科學(xué)、可靠；而且對研究區(qū)域洪旱災(zāi)害及規(guī)律、指導(dǎo)防災(zāi)減災(zāi)、科學(xué)編制流域水資源開發(fā)利用以及水環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)方案等方面具有重要意義,從而最大程度保證流域內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展、維持河流健康生命。目前研究氣候變化對水文過程影響的主要工具有全球氣候模式(GCM)或者區(qū)域氣候模式(RCM)、水文模型等。一般的步驟是首先通過GCM預(yù)估未來假定氣候情景模式下全球氣候變量的變化情況,但通常GCM的輸出數(shù)據(jù)精度太低,不能滿足流域尺度水文研究中較高分辨率的輸入要求,如果直接使用則會產(chǎn)生較大誤差。因此,通過降尺度方法包括統(tǒng)計(jì)降尺度(SDSM)和動力降尺度(RCM),輸出更加精細(xì)的氣候變化數(shù)據(jù)。然后將預(yù)估的氣候變化數(shù)據(jù)輸入到水文模型中如全球范圍內(nèi)應(yīng)用非常廣泛的SWAT模型,從而對研究區(qū)域未來水循環(huán)及水質(zhì)水環(huán)境做出預(yù)估評價(jià)。本文通過氣候變化對浙江省內(nèi)水文水資源的影響及適應(yīng)對策的研究,其主要研究內(nèi)容及簡要結(jié)論有以下幾方面：(1)首先對過去近60年淅江省氣象水文特征進(jìn)行識別分析(包括趨勢變化、突變和周期分析),理解氣候變化對水文過程的影響及其導(dǎo)致水文水質(zhì)變化的原因,從整體上把握研究區(qū)域氣象水文要素的變化走向,分析總結(jié)宏觀調(diào)整水資源變化規(guī)律進(jìn)行,同時(shí)檢驗(yàn)?zāi)M識別的合理性。研究結(jié)果表明浙江地區(qū)近60年來(1954-2013)年均氣溫呈現(xiàn)出以0.115-0.259℃/10a顯著的上升趨勢,降水年際波動較大,無明顯變化趨勢；溫度突變點(diǎn)主要發(fā)生在1990～2005年之間,降雨未發(fā)生明顯的突變點(diǎn)。(2)為了考慮不同模式預(yù)測的不確定性,本研究采用3種全球氣候模式(GCMs (HadCM3,CSIR-Mk2和CGCM2) A2和B2兩種溫室氣體排放情景,通過用統(tǒng)計(jì)降尺度模型SDSM模擬預(yù)測了浙江省6個(gè)典型站點(diǎn)未來時(shí)期(2015～2099年)的溫度和降水序列值,分析了21世紀(jì)中期和末期氣溫和降水變化規(guī)律和時(shí)空分布,為基于氣候變化的流域水文過程評價(jià)提供比較可靠科學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。溫度模擬結(jié)果和實(shí)測值擬合的相當(dāng)好,模擬期內(nèi)站點(diǎn)日平均氣溫平均確定性系數(shù)達(dá)到了0.90以上,相對而言,降水的整體模擬效果稍差,其平均確定性系數(shù)約為0.76。本世紀(jì)中期A2和B2情景下,平均氣溫將分別升高1.0～1.8℃和0.4～0.9℃,末期分別為3.0～4.2℃和1.4～2.4℃。(3)基于研究區(qū)氣候變化的模擬結(jié)果,采用多時(shí)間尺度SPEI干旱指數(shù)分析了浙江近60年(1953～2014)干旱和洪澇的變化情況,并預(yù)測分析氣候變化對未來時(shí)期(2015～2099年)旱澇頻率發(fā)生的影響,研究干旱洪澇變化的年際與年內(nèi)分布和趨勢變化,揭示其發(fā)生演變規(guī)律,為制定合理的防汛抗旱政策提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明未來時(shí)期干旱有加重趨勢,尤其是特旱；洪澇則稍有緩解趨勢。浙江地區(qū)未來時(shí)期干旱頻率由東向西呈升高趨勢,而洪澇時(shí)空演變特征則與干旱相反。(4)選取浙江長樂江流域作為典型流域,收集和分析該流域的基礎(chǔ)資料,包括流域DEM、土地利用、土壤、水文氣象等資料,建立了SWAT水文模型數(shù)據(jù)庫,利用流域的溫度、降水、徑流和水質(zhì)資料,模擬了流域年、月各水文循環(huán)過程及水環(huán)境變化情況。結(jié)果表明：徑流、含沙量和TN及TP模擬的月Ens≥0.5,R2≥0.6,同時(shí),相對誤差均在20%以內(nèi),結(jié)果令人滿意,模型的擬合精度較好。說明SWAT模型可用于模擬長樂江流域的年、月各水文循環(huán)過程及水質(zhì)演變情況。(5)最后用上述模擬的未來時(shí)期不同情景下的降尺度降水和溫度數(shù)據(jù)驅(qū)動已經(jīng)校驗(yàn)好的SWAT模型數(shù)據(jù)庫,來研究未來時(shí)期不同氣候變化情景對長樂江流域內(nèi)水文水循環(huán)(地表徑流、土壤濕度、地下水補(bǔ)給量、潛在蒸散發(fā)和實(shí)際蒸散發(fā))過程以及水質(zhì)水環(huán)境(TN和TP濃度及其負(fù)荷)的變化情況,為減少未來氣候變化對河流水文水環(huán)境的不利影響制定出適應(yīng)性減緩政策提供一定的參考依據(jù)。分析結(jié)果表明未來時(shí)期由于溫度的增加引起蒸散發(fā)的增加,進(jìn)而導(dǎo)致徑流、地下水補(bǔ)給量出現(xiàn)不同程度的降低；TN濃度都較基準(zhǔn)期高,而TP濃度則基本上無明顯升高或減少趨勢,而TN和TP負(fù)荷亦沒出現(xiàn)顯著的變化趨勢。
【關(guān)鍵詞】：氣候變化 大氣環(huán)流模式(GCMs) 統(tǒng)計(jì)降尺度模型(SDSM) 標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)(SPEI) 干旱洪澇 SWAT模型 水文循環(huán) 河流水環(huán)境
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P467;P333
【目錄】：

• 致謝7-8
• 中文摘要8-11
• Abstract11-21
• 第一章 緒論21-45
• 1.1 選題背景和研究意義21-24
• 1.1.1 選題背景21-22
• 1.1.2 研究意義22-24
• 1.2 氣候變化及其對水文循環(huán)的影響24-26
• 1.3 國內(nèi)外研究進(jìn)展26-39
• 1.3.1 氣候變化對水文水資源影響評價(jià)模型研究進(jìn)展27-34
• 1.3.2 氣候變化對水循環(huán)影響的研究進(jìn)展34-37
• 1.3.3 氣候變化對水環(huán)境影響的研究進(jìn)展37-38
• 1.3.4 氣候變化對流域極端水文事件的研究進(jìn)展38-39
• 1.4 研究存在問題及發(fā)展趨勢39-40
• 1.5 研究內(nèi)容和技術(shù)路線40-45
• 1.5.1 研究內(nèi)容40-42
• 1.5.2 技術(shù)路線42-45
• 第二章 研究區(qū)域及典型流域概況45-56
• 2.1 浙江自然與經(jīng)濟(jì)概況45-51
• 2.1.1 自然地理概況45-46
• 2.1.2 地質(zhì)地貌46-47
• 2.1.3 氣象氣候47-48
• 2.1.4 土壤和土地利用48
• 2.1.5 水文水系48-49
• 2.1.6 植被覆蓋49-50
• 2.1.7 社會經(jīng)濟(jì)狀況50
• 2.1.8 浙江自然災(zāi)害概況50-51
• 2.2 長樂江流域自然與經(jīng)濟(jì)概況51-56
• 2.2.1 自然地理狀況52
• 2.2.2 地質(zhì)地貌52
• 2.2.3 氣象氣候52-53
• 2.2.4 土壤和土地利用類型53-54
• 2.2.5 水文水系54
• 2.2.6 植被覆蓋54-55
• 2.2.7 社會經(jīng)濟(jì)狀況55-56
• 第三章 浙江省水文氣象要素變化特征的識別56-101
• 3.1 氣象水文要素變化特征識別方法56-64
• 3.1.1 序列趨勢識別方法56-59
• 3.1.2 序列突變點(diǎn)識別方法59-61
• 3.1.3 序列周期性識別方法61-64
• 3.2 數(shù)據(jù)資料的收集64-65
• 3.2.1 站點(diǎn)的選取64
• 3.2.2 數(shù)據(jù)資料的獲取64-65
• 3.3 水文氣象要素變化特征分析結(jié)果65-99
• 3.3.1 氣溫序列趨勢及突變識別結(jié)果65-82
• 3.3.1.1 氣溫變化趨勢分析65-75
• 3.3.1.2 氣溫序列突變點(diǎn)檢驗(yàn)75-82
• 3.3.2 降水序列趨勢及突變識別結(jié)果82-90
• 3.3.2.1 降水變化趨勢分析82-88
• 3.3.2.2 降水序列突變點(diǎn)檢驗(yàn)88-90
• 3.3.3 水文氣象要素周期性識別結(jié)果90-99
• 3.3.3.1 氣溫序列周期性分析90-97
• 3.3.3.2 降水序列周期性分析97-99
• 3.4 本章小結(jié)99-101
• 第四章 基于GCMs未來氣候變化情景的生成101-123
• 4.1 未來氣候變化預(yù)測方法101-106
• 4.1.1 未來溫室氣體排放情景102-103
• 4.1.2 大氣環(huán)流模式的選擇及其降尺度方法103-106
• 4.2 基于SDSM的降尺度研究106-108
• 4.2.1 統(tǒng)計(jì)降尺度模型原理106
• 4.2.2 數(shù)據(jù)處理方法106-107
• 4.2.3 SDSM預(yù)報(bào)因子的選擇107-108
• 4.3 模型的驗(yàn)證與率定108-111
• 4.3.1 SDSM模型的檢驗(yàn)108-110
• 4.3.2 SDSM模型的驗(yàn)證110-111
• 4.4 未來氣候情境下溫度和降水的變化111-114
• 4.4.1 氣溫變化趨勢分析111-113
• 4.4.2 降雨變化趨勢分析113-114
• 4.5 未來氣候情境下溫度和降水空間分布變化分析114-121
• 4.5.1 未來氣候情境下溫度空間分布變化分析115-118
• 4.5.2 未來氣候情境下降水空間分布變化分析118-121
• 4.6 本章小結(jié)121-123
• 第五章 氣候變化對流域旱澇的影響分析123-167
• 5.1 干旱和洪澇的定義123-131
• 5.1.1 干旱的定義123-127
• 5.1.2 洪澇的定義127-128
• 5.1.3 干旱和洪澇指標(biāo)的定義128-131
• 5.2 常用的旱澇指標(biāo)原理及等級劃分131-142
• 5.2.1 Z指數(shù)132-133
• 5.2.2 Palmer干旱指數(shù)133-137
• 5.2.3 SPI干旱指數(shù)137-139
• 5.2.4 SPEI干旱指數(shù)139-142
• 5.3 歷史時(shí)期(1953～2013)旱澇特征分析142-152
• 5.3.1 兩種干旱指數(shù)比較分析142-147
• 5.3.2 SPEI多時(shí)間尺度應(yīng)用特性147-152
• 5.4 未來氣候變化旱澇預(yù)測結(jié)果分析152-166
• 5.4.1 旱澇頻率比較分析152-162
• 5.4.1.1 月季旱澇變化次數(shù)及頻率分析152-157
• 5.4.1.2 各季節(jié)干旱預(yù)測157-160
• 5.4.1.3 年尺度干旱變化預(yù)測分析160-162
• 5.4.2 干旱和洪澇空間趨勢分析162-166
• 5.4.2.1 干旱頻率空間分布圖162-164
• 5.4.2.2 洪澇頻率空間分布圖164-166
• 5.5 本章小結(jié)166-167
• 第六章 典型流域SWAT模型數(shù)據(jù)庫構(gòu)建、參數(shù)率定和模型驗(yàn)證167-191
• 6.1 SWAT模型原理簡介167-173
• 6.1.1 SWAT模型的水文循環(huán)原理168-173
• 6.1.1.1 地表徑流168-170
• 6.1.1.2 地下徑流170-172
• 6.1.1.3 蒸散發(fā)量172
• 6.1.1.4 壤中流172
• 6.1.1.5 水面匯流模擬172-173
• 6.1.2 SWAT氣象模擬原理173
• 6.2 SWAT模型的運(yùn)行結(jié)構(gòu)173-174
• 6.3 SWAT數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建174-180
• 6.3.1 圖形數(shù)據(jù)資料收集與處理174-176
• 6.3.2 數(shù)據(jù)資料的建立176-177
• 6.3.3 非點(diǎn)源污染源數(shù)據(jù)庫建立177-180
• 6.4 研究區(qū)域子流域和HRU的劃分180-181
• 6.5 SWAT模型參數(shù)敏感性分析181-184
• 6.5.1 參數(shù)敏感性分析方法181-182
• 6.5.2 參數(shù)敏感性分析結(jié)果182-184
• 6.6 SWAT模型的率定與驗(yàn)證184-190
• 6.6.1 適用性評價(jià)方法184-185
• 6.6.2 徑流的率定與驗(yàn)證185-186
• 6.6.3 泥沙的率定與驗(yàn)證186-187
• 6.6.4 養(yǎng)分的率定與驗(yàn)證187-190
• 6.7 本章小結(jié)190-191
• 第七章 氣候變化對長樂江流域水文循環(huán)過程的影響191-212
• 7.1 材料與方法191
• 7.2 氣候變化對降雨量的影響191-195
• 7.2.1 降雨年際分布趨勢192-193
• 7.2.2 降雨年內(nèi)分布趨勢193-195
• 7.3 氣候變化對蒸騰蒸發(fā)的影響195-200
• 7.3.1 蒸騰蒸發(fā)年際分布趨勢196-198
• 7.3.2 蒸騰蒸發(fā)年內(nèi)分布趨勢198-200
• 7.4 氣候變化對地表徑流的影響分析200-203
• 7.4.1 地表徑流年際分布趨勢200-202
• 7.4.2 地表徑流年內(nèi)分布趨勢202-203
• 7.5 氣候變化對地下水的影響分析203-207
• 7.5.1 地下水年際分布趨勢204-205
• 7.5.2 地下水年內(nèi)分布趨勢205-207
• 7.6 氣候變化對土壤水分的影響分析207-210
• 7.6.1 土壤濕度年際分布趨勢207-209
• 7.6.2 土壤濕度年內(nèi)分布趨勢209-210
• 7.7 本章小結(jié)210-212
• 第八章 氣候變化對長樂江流域水質(zhì)的影響212-224
• 8.1 長樂江水質(zhì)現(xiàn)狀與評價(jià)212-220
• 8.1.1 水質(zhì)監(jiān)測與分析212-213
• 8.1.2 水質(zhì)評價(jià)方法213-214
• 8.1.3 貝葉斯水質(zhì)評價(jià)原理214-216
• 8.1.6 長樂江水質(zhì)評價(jià)結(jié)果分析216-220
• 8.2 未來氣候情景下河流水質(zhì)變化分析220-222
• 8.2.1 未來氣候變化對河流氮磷濃度的影響220-221
• 8.2.2 未來氣候變化對河流氮磷負(fù)荷的影響221-222
• 8.3 本章小結(jié)222-224
• 第九章 結(jié)語224-230
• 9.1 主要結(jié)果與結(jié)論224-228
• 9.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和特色228
• 9.3 不足與展望228-230
• 參考文獻(xiàn)230-246
• 攻讀博士學(xué)位期間的主要成果246-247
• 研究生期間獲獎(jiǎng)情況

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王偉中,王文遠(yuǎn);對當(dāng)前全球氣候變化問題的思考[J];中國人口.資源與環(huán)境;2005年05期

2 張稱意;羅勇;劉洪濱;王長科;張海東;巢清塵;王邦中;;國際應(yīng)對氣候變化的新動向[J];氣候變化研究進(jìn)展;2005年04期

3 李明;遲秀麗;;減緩氣候變化的若干建議[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2005年12期

4 趙宗慈;;全球氣候變化預(yù)估最新研究進(jìn)展[J];氣候變化研究進(jìn)展;2006年02期

5 苗秋菊;沈永平;;美國皮尤全球氣候變化中心“氣候行動議程”[J];氣候變化研究進(jìn)展;2006年02期

6 林而達(dá);;從國家安全角度看待氣候變化問題[J];中國減災(zāi);2006年02期

7 齊曄;馬麗;;走向更為積極的氣候變化政策與管理[J];中國人口.資源與環(huán)境;2007年02期

8 ;中國應(yīng)對氣候變化科技專項(xiàng)行動(簡本)[J];中國科技產(chǎn)業(yè);2007年07期

9 符淙斌;;科學(xué)應(yīng)對氣候變化[J];科技導(dǎo)報(bào);2007年14期

10 ;中國應(yīng)對氣候變化的政策與行動(節(jié)選三)[J];資源與人居環(huán)境;2008年24期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李小春;白冰;魏寧;方志明;;應(yīng)對氣候變化的巖土工程:挑戰(zhàn)、機(jī)遇與應(yīng)對[A];第九屆全國巖土力學(xué)數(shù)值分析與解析方法討論會特邀報(bào)告[C];2007年

2 張立峰;;杭州氣候變化與影響及其適應(yīng)與減緩措施淺述[A];第五屆長三角氣象科技論壇論文集[C];2008年

3 張百戰(zhàn);許良銀;朱萍;賈紅;;氣候變化對秋熟作物產(chǎn)量的影響及對策[A];第六屆長三角氣象科技論壇論文集[C];2009年

4 程鵬;;關(guān)于林業(yè)應(yīng)對氣候變化主要途徑的探討[A];第二屆中國林業(yè)學(xué)術(shù)大會——S10 林業(yè)與氣候變化論文集[C];2009年

5 陶生才;馬姍姍;楊榮國;楊紅龍;劉珂;肖晶晶;;氣候變化與中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究進(jìn)展與展望[A];2009中國可持續(xù)發(fā)展論壇暨中國可持續(xù)發(fā)展研究會學(xué)術(shù)年會論文集(下冊)[C];2009年

6 丁海芳;潘正林;;試論氣候變化引發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化工作新課題[A];加入WTO和中國科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機(jī)遇、責(zé)任和對策（上冊）[C];2002年

7 孫磊石;申延美;;關(guān)于齊齊哈爾市氣候變化對發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的影響及對策[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展（上冊）[C];1999年

8 郭媛;王艷君;;氣候變化與淮河流域自然生態(tài)系統(tǒng):影響、脆弱性和適應(yīng)性[A];第27屆中國氣象學(xué)會年會應(yīng)對氣候變化分會場——人類發(fā)展的永恒主題論文集[C];2010年

9 劉驪光;;探索城市氣候變化治理模式:以美國邁阿密戴德縣為例[A];2010中國可持續(xù)發(fā)展論壇2010年�？ㄒ唬C];2010年

10 姜姝;;后金融危機(jī)時(shí)代中印應(yīng)對氣候變化的合作博弈分析[A];2010中國可持續(xù)發(fā)展論壇2010年專刊（一）[C];2010年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 潘俊杰;中國頒布應(yīng)對氣候變化國家方案[N];中國氣象報(bào);2007年

2 呂守奇邋丁靈紅 桑劍;四川：面向黨政領(lǐng)導(dǎo)宣講氣候變化[N];中國氣象報(bào);2007年

3 尤志宇;寧夏：探索適應(yīng)氣候變化的新途徑[N];中國氣象報(bào);2007年

4 黃衛(wèi)華;應(yīng)對氣候變化財(cái)稅扶持政策正在落實(shí)中[N];中國稅務(wù)報(bào);2007年

5 高建鋒;應(yīng)對氣候變化國家方案出臺[N];中國證券報(bào);2007年

6 呂蓁;我國推出應(yīng)對氣候變化科技專項(xiàng)行動[N];中國證券報(bào);2007年

7 ;我代表闡述應(yīng)對氣候變化主張[N];人民日報(bào);2007年

8 晨光;聯(lián)合國發(fā)布最新氣候變化報(bào)告[N];人民政協(xié)報(bào);2007年

9 何鵬;科技風(fēng)投將引入氣候變化領(lǐng)域[N];上海證券報(bào);2007年

10 胡芳;中國提出應(yīng)對氣候變化應(yīng)堅(jiān)持的原則[N];人民日報(bào);2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王t熺

本文編號：321335