氣候變化對水循環(huán)與水資源的影響研究綜述

毛建忠

摘要：氣候變化會(huì)對水資源以及水循環(huán)造成非常嚴(yán)重的影響，所以，國內(nèi)外學(xué)者開始對其增加了重視和研究。文章定量評估了水資源及水循環(huán)所受人類活動(dòng)與氣候變化的影響，然后又預(yù)估了以后氣候變化會(huì)影響水資源及水循環(huán)向著什么趨勢演變，最后探究了在氣候不斷變化的情況下管理水資源的方案。

關(guān)鍵詞：氣候變化；水循環(huán)；水資源；影響研究

在經(jīng)濟(jì)與工業(yè)飛速發(fā)展的進(jìn)程中，大量的溫室氣體被排入大氣中，進(jìn)而促使全球呈現(xiàn)不斷變暖的發(fā)展趨勢。IPCC第四次評估中明確表明：2010年至2015年全球的地表溫度線性趨勢是0.84攝氏度，估計(jì)在2120年，全球的平均氣溫有可能會(huì)上升1.2至6.5攝氏度。全球變暖最主要特征就是氣候變化，這種變化將會(huì)影響地球上的水資源及水循環(huán)，加劇環(huán)境問題的惡化。對此，筆者研究了氣候變化給水資源及水環(huán)境造成的影響，具體如下。

一、定量評估了水資源及水循環(huán)所受人類活動(dòng)與氣候變化的影響

流域水文不但會(huì)受氣候變化所影響，還會(huì)因?yàn)槿祟惢顒?dòng)發(fā)展變化。而在不同的流域地區(qū)，人類活動(dòng)及氣候變化會(huì)對徑流產(chǎn)生不同程度的影響。以前學(xué)者在研究水資源的影響因素時(shí)，只是單一的研究人類活動(dòng)或者是氣候變化，很少將這兩者綜合到一起進(jìn)行分析，并且大多數(shù)都是定性研究。在人類活動(dòng)及氣候變化對水資源影響程度逐漸加重的過程中，對二者在徑流變化方面進(jìn)行的定量區(qū)分被眾多學(xué)者所關(guān)注，并成為現(xiàn)在重點(diǎn)的研究內(nèi)容[1]。

現(xiàn)在經(jīng)常應(yīng)用的研究思路就是：在掌握流域條件的基礎(chǔ)上，選擇恰當(dāng)水文模型，把天然水文階段明確的劃分成人類活動(dòng)與天然兩個(gè)時(shí)期，利用模型對這兩個(gè)時(shí)期的徑流量進(jìn)行模擬，然后根據(jù)實(shí)際測量的徑流量來計(jì)算，把人類活動(dòng)與氣候變化會(huì)對徑流造成的影響區(qū)分開（如圖1）。研究過程中應(yīng)用的水文模型可用分布式模型，還可以應(yīng)用集總式模型，但人們經(jīng)常應(yīng)用分布式模式。

圖1人類活動(dòng)及氣候變化會(huì)對徑流變化造成的影響

在分析以后影響徑流變化的貢獻(xiàn)率時(shí)，其一，要對人類活動(dòng)以及氣候在未來的變化趨勢進(jìn)行預(yù)測，假如這兩者是影響徑流變化的兩個(gè)獨(dú)立因子，通過水文模型對單個(gè)因子在未來變化下的徑流變化進(jìn)行模擬，然后將這兩者的影響程度放在一起比較，看哪個(gè)因子對徑流的影響程度大[2]。

二、預(yù)估以后氣候變化會(huì)影響水資源及水循環(huán)向著什么趨勢演變

（一）對氣候變化的情景進(jìn)行介紹

氣候變化情景主要是在假設(shè)基礎(chǔ)上進(jìn)行建立的，并合理的描述未來氣候的內(nèi)在一致性與連續(xù)性。通常情況下，人們會(huì)應(yīng)用時(shí)間類比方法、時(shí)間序列分析方法、GCMs輸出方法、任意假設(shè)方法和空間類比方法對氣候變化情景進(jìn)行設(shè)計(jì)。現(xiàn)在應(yīng)用GCMs輸出方法設(shè)計(jì)的氣候情景，從以前的漸變試驗(yàn)和平衡試驗(yàn)兩種情景轉(zhuǎn)變成SRES情景。傳統(tǒng)應(yīng)用的漸變和平衡這兩種試驗(yàn)情景主要是通過調(diào)整基準(zhǔn)氣候得出來的，而SRES情景是在分析社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況上得出的，注意包括以下情景族，一共有溫室氣候參考情景40個(gè)，A1與A2主要強(qiáng)調(diào)的是經(jīng)濟(jì)發(fā)展，可是社會(huì)與經(jīng)濟(jì)有不同的發(fā)展程度；B1和B2主要強(qiáng)調(diào)的是可持續(xù)發(fā)展，可是同樣存在不同的發(fā)展程度。

（二）對水文模型進(jìn)行介紹

在選定氣候情景以后，要對水文模型進(jìn)行選擇。我們可以利用水文模型對水文現(xiàn)象進(jìn)行模擬與概化。特別是在研究人類活動(dòng)及氣候變化影響水資源的背景下，使得水文模型大范圍被使用。現(xiàn)在人們經(jīng)常應(yīng)用的水文模型包括：概念性、分布式物理型、水量平衡型、統(tǒng)計(jì)回歸型等幾種水文模型。其中從概念性水文模型發(fā)展成分布式水文模型是現(xiàn)在主要的發(fā)展趨勢，并且研究尺度開始向著全球尺度方向發(fā)展。現(xiàn)在經(jīng)常被人們應(yīng)用的分布式模型包括DTVGM、VIC、SHE、SWAT等模型。在應(yīng)用水文模型探究水資源受氣候變化的影響時(shí)，要對模型的參數(shù)變化、率定、精度、通用性、方便性、兼容性的進(jìn)行重點(diǎn)考慮。

（三）對陸、氣模型耦合進(jìn)行介紹

相比于流域水文模型的尺度，GCMs具有較大的網(wǎng)格格距，不能將輸出結(jié)果直接應(yīng)用到水文模型中。所以，人們經(jīng)常應(yīng)用情景耦合方式和流域水文模型來預(yù)測和研究未來的水資源變化。一直以來人們都應(yīng)用水文和氣候兩種模型進(jìn)行單向連接研究，也就是應(yīng)用降尺度的方法對氣候模式輸出結(jié)果進(jìn)行處理，然后將其當(dāng)作水文模型的實(shí)際輸入。現(xiàn)在降尺度的方法包括動(dòng)力統(tǒng)計(jì)、統(tǒng)計(jì)和動(dòng)力幾種方法，其中統(tǒng)計(jì)這種降尺度的防范應(yīng)用范圍較廣，動(dòng)力統(tǒng)計(jì)這種降尺度方法是未來研究的重點(diǎn)。

三、探究了在氣候不斷變化的情況下，管理水資源的方案

國內(nèi)外一些研究人士開始對此方面加強(qiáng)了關(guān)注，2011年美國就在水資源及氣候變化兩方面進(jìn)行研究，并編制了管理報(bào)告。美國在規(guī)劃水資源中分析了氣候情景在未來發(fā)展過程中變化趨勢。近幾年來，國內(nèi)通過開展項(xiàng)目與課題研究來應(yīng)對水資源適應(yīng)性問題。我國設(shè)立專門水資源適應(yīng)對策，其目的就是根據(jù)模型成果及實(shí)證研究進(jìn)行分析，探究水資源適應(yīng)性的管理手段，同時(shí)分析和探究適應(yīng)性方案的制約因素以及成本效益，探究在氣候變化過程中，水資源適應(yīng)性的模式、管理制度等，進(jìn)而制定保證水資源及降低氣候風(fēng)險(xiǎn)的政策與措施。

結(jié)語：

總之，在對水資源適應(yīng)性進(jìn)行研究過程中，一定要分析發(fā)生水文實(shí)踐的概率、響應(yīng)氣候變化的規(guī)律、氣候變化會(huì)對水資源造成的影響等等。但是因?yàn)楣妼σ陨涎芯坎粔蛑匾暎⑶以谘芯克Y源適應(yīng)性方面還較為薄弱。所以，必須明確探討水資源所受氣候變化影響是非常艱巨的，進(jìn)而提升水資源的適應(yīng)性水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸垂裕，孫青言，李慧等.基于水循環(huán)模擬的干旱半干旱地區(qū)地下水補(bǔ)給評價(jià)[J].水利學(xué)報(bào)，2014（6）：701-711.

[2]陳陸望，殷曉曦，陳園平等.采動(dòng)影響下礦區(qū)深部地下水循環(huán)氫氧穩(wěn)定同位素示蹤[J].地理與地理信息科學(xué)，2013，29（2）：85-90.