土地覆被和氣候變化對錫林河流域徑流量的影響

韓冬冬, 朱仲元, 宋小園, 郝祥云, 劉丹丹, 王慧敏, 王 飛

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木建筑工程學(xué)院, 呼和浩特 010018; 2.臨沂大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院, 臨沂 276000)

當(dāng)今世界水資源問題及其敏感，探究水文系統(tǒng)演變過程，各個水文分量的變化規(guī)律，基于全球氣候環(huán)境變化下水資源的趨勢分析已成為水資源研究的熱點問題[1]。近年來，國內(nèi)外學(xué)者致力于研究區(qū)域環(huán)境變化、氣候變化以及人類活動對水資源的影響[2-3]，并從不同空間和時間尺度對區(qū)域水文系統(tǒng)進行模擬、分析和預(yù)測[4]。多位專家學(xué)者表示，流域的產(chǎn)流量與土地利用類型、植被蓋度及氣候條件的不同都有緊密聯(lián)系[5]，而在不同地區(qū)，隨著地區(qū)以及氣候的復(fù)雜多樣而呈現(xiàn)出不同程度的影響[6-7]。土地利用/覆被對流域水量平衡影響較小而對于溫暖濕潤的雨林地區(qū)卻呈顯著影響[8]。另外，流域影響因子研究中，土地覆被變化與氣候變化對流域產(chǎn)生的影響也不盡相同，大部分研究認(rèn)為兩者變化對徑流產(chǎn)生衰退的影響[9]，而另一部分研究表明，兩者的變化會導(dǎo)致徑流量的增加[10]。而在氣象條件對流域內(nèi)徑流的影響研究中，其主要影響因子為氣溫和降水量的變化[11]，張建云等[12]對黃河中游水文變化趨勢的研究發(fā)現(xiàn)，氣候變化是影響徑流的主導(dǎo)因素，同時發(fā)現(xiàn)降水的變化相比氣溫而言更為敏感。在對與本研究區(qū)同屬于高海拔地區(qū)的拉薩河流域的徑流影響研究中也同樣發(fā)現(xiàn)，氣候變化相比土地覆被變化對徑流的影響更為顯著[13]。

全球氣候模式中：GCM的模擬、分析和預(yù)測氣候變化是目前最有效且最準(zhǔn)確的工具，基于GCM輸出的氣候情景也從對基準(zhǔn)氣候調(diào)整的平衡試驗情景發(fā)展到如今的典型濃度路徑(RCPs)情景，全球氣候模式迎來研究熱潮[7]。由于CMIP模式極大促進了氣候模式的發(fā)展，并且各國專家學(xué)者在對于CMIP5的氣候模擬能力以及其進一步的拓展應(yīng)用開展了研究[14-15]，但對于其與分布式水文模型相耦合并對水文徑流研究中對氣候變化的影響分析缺少研究。錫林河流域，是一個以典型草原為主的森林、荒漠、沼澤地并存的復(fù)雜地區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱，流域徑流對土地利用和覆被變化極為敏感。近年來在典型草原開展了一系列的全球化的研究，而對于氣候變化和土地覆被變化對流域水文及徑流量的研究較為少見。本文以典型草原錫林河流域為研究區(qū)基于分布式水文模型SWAT，通過極端土地利用法設(shè)定不同土地類型情景模式，并將CMIP5與SWAT模型進行耦合，通過設(shè)定不同氣候情景來探討流域內(nèi)土地覆被和氣候變化對錫林河徑流量的影響。

1 研究區(qū)概況

錫林河位于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟東南部，從東南到西北貫穿錫林浩特市，其發(fā)源地在內(nèi)蒙古赤峰市內(nèi)的克什克騰旗境內(nèi)的白音查干諾爾濕地以及奧倫湖等12座湖泊。錫林河主要有3條支流匯入，3條支流分別為浩勒圖郭勒河、浩勒郭勒河及呼斯特河，且3條均從上游匯入。流域內(nèi)由小型濕地、灘地、湖泊、沼澤地、河渠等幾種水域組成，是典型的干旱半干旱區(qū)草原內(nèi)陸河流。河流全長205 km，自錫林郭勒水庫以下近125 km的河流已無明顯水流活動。錫林河全流域面積為10 524 km2，地理位置為43°26′—44°08′N，116°02′—117°12′E(附圖4)。

錫林河流域地處北半球中緯度地帶，屬于典型干旱半干旱區(qū)溫帶大陸性季風(fēng)氣候。研究區(qū)內(nèi)多年平均氣溫為2.59℃，多年平均降水量為270.1 mm，降水年內(nèi)時空分布極不均勻，年蒸發(fā)量較大，全年干旱少雨。錫林河流域植被以草原為主，占流域總面積的89%，植被類型的差異及其分布的不同，很大原因是由于氣候條件的差異。流域上游斷面多年徑流量為0.17億m3/a，徑流年際變化較小，但年內(nèi)季節(jié)徑流存在很大的不同，最大月徑流量出現(xiàn)在4—5月份，由積雪融水補給。

2 資料與方法

2.1 SWAT模型介紹

SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型是美國農(nóng)業(yè)研究部(USDA-ARS)歷經(jīng)30多年開發(fā)的一套長時間尺度流域分布式水文模型，融合了美國農(nóng)業(yè)研究局的CREAMS，GLEAMS和EPIC模型的特征，在SWRRB模型基礎(chǔ)上結(jié)合了ROTO模型的河道演算模塊以及QUAL2E模型的內(nèi)河動力模塊。模型基于良好的物理基礎(chǔ)，能夠用來模擬不同土壤類型、土地利用方式、植被覆被、管理方式等變化對流域產(chǎn)流、產(chǎn)沙、營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移及非點源污染等的影響。

2.2 數(shù)據(jù)收集與處理

2.2.1 DEM數(shù)據(jù) 本文所使用的DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(http:∥www.gscloud.cn/)30 m×30 m的GDEM (Global Digital Elevation Model)數(shù)據(jù)。通過ArcGIS軟件進行裁剪、拼接、掩膜、投影等工作，生成GRID格式下的柵格文件，作為SWAT模型的輸入數(shù)據(jù)，并且使DEM數(shù)據(jù)中生成的河網(wǎng)與研究區(qū)內(nèi)實際河流水系基本一致。

2.2.2 土地利用數(shù)據(jù) 土地利用/覆被數(shù)據(jù)來源于中國西部環(huán)境與生態(tài)科學(xué)數(shù)據(jù)中心。結(jié)合SWAT模型中的植被數(shù)據(jù)庫(CROP.dat)和城鎮(zhèn)數(shù)據(jù)庫(URBAN.dat)，建立土地利用/覆被柵格圖(附圖5)。本文研究區(qū)內(nèi)有大面積草地，由于地形及氣候的復(fù)雜性，導(dǎo)致草地的覆蓋度有很大的差別，通過對錫林河流域中草地葉面積指數(shù)的研究[16-17]將草地進行重分類，分為低、中、高覆蓋度3種草地類型，并在SWAT土地利用/覆被數(shù)據(jù)庫建立索引表。

2.2.3 土壤類型數(shù)據(jù) 土壤數(shù)據(jù)作為SWAT模型主要輸入?yún)?shù)之一，在徑流系統(tǒng)中決定著流域的產(chǎn)流和匯流等特征，是定義水文響應(yīng)單元不可或缺的重要因子。在SWAT模型的水文過程中，土壤的物理性質(zhì)如粒徑、層數(shù)、質(zhì)地、含水率以及地面坡度等決定著流域系統(tǒng)中的水、氣等的運動特征；土壤的化學(xué)性質(zhì)，如各種化學(xué)物質(zhì)，對土壤不同參數(shù)量起主要作用。結(jié)合研究區(qū)內(nèi)實際土壤采樣調(diào)查結(jié)果和南京土壤調(diào)查所提供的1∶100萬的全國土壤數(shù)據(jù)共同整理出研究區(qū)內(nèi)的空間土壤數(shù)據(jù)(附圖5)。

2.2.4 氣象數(shù)據(jù) (1) 實際氣象觀測資料。研究區(qū)內(nèi)由于氣象站點布設(shè)的較為稀少，故選取距離研究區(qū)最近錫林浩特站、林西站、阿巴嘎旗站以及克什克騰旗站的逐日氣象數(shù)據(jù)(降水、日最高最低氣溫、風(fēng)速、相對濕度、太陽輻射)，時間序列長度均為1962—2017年。(2) 氣候模式數(shù)據(jù)。來源于美國航天宇航局的NASA Earth Exchange Global Daily Downscaled Projections(NEX-GDDP)，參與IPCC第5次評估報告中模擬全球氣候變化的CMIP5的模式數(shù)據(jù)。根據(jù)本文研究需要選擇10個GCM模式，兩種未來情景(RCP4.5和RCP8.5)數(shù)據(jù)，具體模式見表1。

表1 10個CMIP5模式介紹

2.3 模型模擬系統(tǒng)建立

在確定輸入?yún)?shù)、各驅(qū)動數(shù)據(jù)的處理以及各參數(shù)數(shù)據(jù)的建立完成后，構(gòu)建SWAT模型，模型構(gòu)建見圖1，需要對模型進行校準(zhǔn)和驗證。模型的參數(shù)率定采用SWAT-CUP軟件對SWAT模型輸出結(jié)果進行分析[18-19]，選用SUFI-2算法對模型主要參數(shù)進行敏感性分析并進行反復(fù)迭代計算得到最優(yōu)參數(shù)，逐漸縮小參數(shù)的范圍，直到得到滿意結(jié)果，參數(shù)率定結(jié)果見表2。

圖1 SWAT模型構(gòu)建及情景模式構(gòu)建流程

2.4 模型評價標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)

在SWAT模型的參數(shù)率定和模型驗證過程中，需要用特定的評價指標(biāo)進行判定，本文采用目前比較常規(guī)的評價指標(biāo)：決定系數(shù)R2、Nash-Suttcliffe系數(shù)Ens[20]和相對偏差PBIAS[21]。其中Nash-Suttcliffe系數(shù)Ens和決定系數(shù)R2檢驗?zāi)Ｐ偷哪M過程是否合理，相對偏差PBIAS則用來評價模擬后結(jié)果與實測擬合度，結(jié)果越接近0越好。

3 結(jié)果與分析

3.1 模型驗證及評價

利用流域出口處錫林浩特水文站的多年實測徑流數(shù)據(jù)對SWAT模型在研究區(qū)徑流量模擬結(jié)果進行分析。預(yù)熱期設(shè)定為3 a(1979—1982年)，模型率定期在1979—1993年，驗證期在1994—2013年。模型模擬得到年、月模擬值與實測數(shù)據(jù)對比(圖2—3)。由圖2—3可知，模型模擬的兩種不同時間尺度的徑流量變化趨勢和峰值與實測數(shù)據(jù)基本一致，模型在研究區(qū)內(nèi)模擬表現(xiàn)較好。其具體評價標(biāo)準(zhǔn)見表3。

3.2 土地利用/覆被變化對徑流的影響

根據(jù)本文研究區(qū)錫林河流域所在位置和當(dāng)前土地利用類型(表4)，以及將已有數(shù)據(jù)情況結(jié)合錫林郭勒盟以及錫林浩特市對當(dāng)?shù)赝恋乩靡?guī)劃和安排，同時考慮本文研究目的、SWAT模型的處理、時間和空間尺度、錫林河流域自然地理環(huán)境等多方面因素，對土地利用/覆被變化的研究采用流域水文研究中常用的極端土地利用法，并設(shè)定以下4種情景模式，分析近年來錫林河徑流量的變化對土地利用/覆被變化的響應(yīng)關(guān)系。

表2 SWAT模型月徑流參數(shù)率定結(jié)果

注：r表示(1+變化值)×初始值，v表示直接賦予參數(shù)某個值。

圖2 SWAT模型錫林河流域年徑流模擬結(jié)果

圖3 SWAT模型錫林河流域月徑流模擬結(jié)果

時期時段年徑流PBIASEnsR2月徑流PBIASEnsR2率定期1983—1993年11%0.880.8913%0.790.8驗證期1994—2013年13%0.820.8516%0.760.76

(1) 假設(shè)錫林河流域畜牧業(yè)超載養(yǎng)殖、干旱頻發(fā)、地下水過度開采水位持續(xù)下降，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境朝惡性發(fā)展，草場退化，土地板結(jié)沙化嚴(yán)重，地表覆被較低。在進行SWAT模擬時將有林地、高覆蓋草地、中覆蓋草地設(shè)置為低覆蓋草地或沙地。

(2) 良性土地利用狀況。根據(jù)錫林郭勒盟國土資源局制定頒布的《錫林郭勒盟土地利用總體規(guī)劃2006—2020版》、《錫林浩特市土地利用總體規(guī)劃2009—2020》和《土地利用總體規(guī)劃管理辦法2015版》3條政策，錫林河流域生態(tài)朝良性發(fā)展，旱地、沙地、荒漠化草地得到有效治理，將旱地、沙地以及低覆蓋草原設(shè)置為中覆蓋草地，同時將原有中覆蓋草地的30%轉(zhuǎn)為高覆蓋草地。

(3) 未來最佳土地利用狀況。錫林河流域得到充分治理，植被狀況恢復(fù)良好，地下水恢復(fù)正常水平。沙地、旱地、低中覆蓋草地設(shè)置為高覆蓋草地或有林地。

表4 錫林河流域土地利用類型

(4) 保持2009年土地利用現(xiàn)狀、植被覆蓋等情況，用來和以上3種土地利用情景模式作對比研究，分析土地利用/覆被變化后錫林河流域徑流情況。

由于錫林郭勒盟地處內(nèi)蒙古草原深處，所以在改革開發(fā)以來一直發(fā)展較為緩慢，隨著21世紀(jì)的到來，錫林郭勒盟的礦產(chǎn)工業(yè)、旅游業(yè)、畜牧業(yè)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶動了錫林郭勒盟總體的經(jīng)濟發(fā)展。故在2000年以后由于經(jīng)濟開始蓬勃發(fā)展，致使土地的利用也隨之產(chǎn)生變化，同時也導(dǎo)致了原來生態(tài)環(huán)境失去長久以來的平衡，土地開始出現(xiàn)沙化、荒漠化，植被覆蓋也逐年降低。

根據(jù)上述所建立的4種土地利用情景模式，分別模擬了錫林河流域2000—2013年共14 a的徑流量。得出14 a的年徑流量結(jié)果(表5，圖4—5)。

表5 不同情景模式下徑流模擬變化率

圖4 不同土地利用情景模式下年徑流量

圖5 不同土地利用情景模式月平均下年徑流量

從表5、圖4可以得出在錫林河流域，由于土地利用/覆被變化，徑流量變化較為明顯，不同覆蓋度草地面積的增加對流域內(nèi)保水、產(chǎn)流、匯流都有不同程度的影響。對于情景模式a，隨著有林地、高中覆蓋度草地面積減少，轉(zhuǎn)變?yōu)榈透采w草地及沙地，徑流量增加10.25%。對于情景模式b，根據(jù)錫林郭勒盟政府頒布的有關(guān)土地利用的政策，在遵循科學(xué)、合理的方法開發(fā)、治理和改造土地，積極治理生態(tài)環(huán)境，在錫林河流域?qū)⒑档?、沙地以及低覆蓋草原有效治理，轉(zhuǎn)變?yōu)橹懈采w草地，同時將現(xiàn)有中覆蓋草地的30%轉(zhuǎn)為高覆蓋草地，得到模擬結(jié)果：錫林河年徑流量有所降低，相比在不改變土地利用情況下徑流量減少5.27%。從結(jié)果不難看出，在土地利用良性發(fā)展的情況下，土地利用對涵養(yǎng)水源、存蓄水量都有較大的影響，大大減少了水量的流失。迫使徑流量減少最多的情景模式是模式c——最佳土地利用情況，沙地、旱地、中、低覆蓋草地全部轉(zhuǎn)化為有林地和高覆蓋草地。在未來最佳土地利用情況下，錫林河年徑流量較正常情況下減少10.28%。從模式d結(jié)果可以看出，較最佳土地利用仍有較大的差距，錫林河流域土地利用還需要加強治理和完善生態(tài)管理措施，以達到錫林河流域生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)朝良好方向發(fā)展。

另外對于不同情景模式下各月平均徑流量也存在不同程度的影響，見圖5，表6，在各月徑流變化率上6月、7月、8月、9月要高于平均變化率且遠(yuǎn)高于其他月份。對于錫林河流域以上月份，屬于草原的雨季，對于雨季流域的產(chǎn)匯流及流域的徑流，土地覆被情況對其有直接影響。植被覆被的不同直接導(dǎo)致了地表對降雨的截留能力及地表保水、存水的能力增強,同時地表植被的蒸騰、地表的蒸散發(fā)都對徑流有不同程度的影響。除雨季外，土地覆被的變化對其他月份影響不大。

表6 不同情景模式下各月平均徑流變化率 %

3.3 氣候變化變化對徑流的影響

本文選用世界氣候研究計劃(WCRP)中實施的耦合模式比較計劃(CMIP)，采用2012年開始啟動的CMIP5的10種氣候模式中RCPs(Representative Concentration Pathways)情景模式作為輸出資料。由于研究區(qū)較小，在情景模式中只能選擇RCP4.5和RCP8.5兩種排放情景。RCP8.5為高排放情景，即到2100年溫室氣體濃度對應(yīng)輻射強迫為8.5 W/m2。RCP4.5為中等排放情景，即到2100年溫室氣體濃度對應(yīng)輻射強迫分別為6.0，4.5 W/m2。當(dāng)前，對于水文學(xué)科中氣候變化研究一般采用定量化方法，基于一個或者多個GCM(Global Climate Model)輸出，確定降水量和氣溫的變化情形，然后根據(jù)氣象數(shù)據(jù)的變化特征對歷史數(shù)據(jù)進行調(diào)整。然后設(shè)定氣候變化情景模式，采用人為估計以及對歷史氣候變化特征分析以得到其變化特征[22]。

3.3.1 錫林河流域未來氣溫變化

(1) 流域未來最高氣溫變化。為了避免各模式之間的差異所帶來的誤差，本文設(shè)定各個模式1971—2000年模擬值為基準(zhǔn)期氣候態(tài)。由表7可知，在RCP4.5情景下，錫林河流域最高氣溫模式各個模式大都升溫1℃以上，只有INM-CM4和MRI-GCM3模式上升幅度較小，到2080s，升溫趨勢較為顯著，尤其是ACCESS1.0，BNU-ESM，NorESM1-M和IPSL-CM5A-MR，升溫幅度均超過3℃。但是，在RCP4.5情景下的2020s的各個模式結(jié)果得出，升溫幅度出現(xiàn)減緩，甚至出現(xiàn)變暖停滯現(xiàn)象(INM-CM4模式)，與其他學(xué)者的最新研究結(jié)果相符[23]。在RCP4.5情景下，升溫幅度表現(xiàn)顯著的模式有ACCESS1.0，BNU-ESM，NorESM1-M和IPSL-CM5A-MR；另外該情境下可以較好地表現(xiàn)出21世紀(jì)前30 a出現(xiàn)變暖減緩以及停滯現(xiàn)象的模式主要為INM-CM4和MRI-GCM3。在RCP8.5情景下各氣候模式均呈現(xiàn)增溫趨勢，到21世紀(jì)末，絕大部分模式增溫幅度超過4℃，其中ACCESS1.0，BNU-ESM和IPSL-CM5A-MR模式表現(xiàn)極為顯著，增溫幅度超過5.5℃。由此可知，各年代不同模式最高氣溫的增溫幅度RCP8.5情景要明顯高于RCP4.5情景。

(2) 流域未來最低氣溫變化。錫林河流域內(nèi)未來最低氣溫的變化幅度可知(表8)，在RCP4.5情景下，最低氣溫增溫幅度較慢的模式同樣為INM-CM4和MRI-GCM3。到21世紀(jì)后期，BNU-ESM，NorESM1-M和IPSL-CM5A-MR3種模式增溫幅度超過3.5℃。RCP8.5情景下，INM-CM4和MRI-GCM3模式在2020s也表現(xiàn)出變暖減緩現(xiàn)象，但從2050s到2080s增溫較為明顯，2050s大部分增溫超過了3℃，2080s絕大部分模式增溫超過了5℃，其中ACCESS1.0，BNU-ESM，IPSL-CM5A-MR這3種模式表現(xiàn)最為顯著，到2080s，升溫超過6℃。

在RCP4.5和RCP8.5兩種氣候情境下，在整體上各模式的最高和最低氣溫均表現(xiàn)出不同程度的增溫現(xiàn)象，RCP8.5情境較為顯著，但在RCP4.5情景下，21世紀(jì)前期出現(xiàn)變暖減緩以及停滯現(xiàn)象，一方面說明人類對環(huán)境保護以及限制溫室氣體排放起了一定的作用，另一方面氣候的自然變率也產(chǎn)生一定的影響。

表7 未來最高氣溫變化幅度 ℃

表8 未來最低氣溫變化幅度 ℃

3.3.2 錫林河流域未來降水變化分析 錫林河流域的各個模式未來年降水變化程度見表9，兩種情景下，未來降水均表現(xiàn)出不同程度的增加趨勢，證實了當(dāng)氣溫升高時，蒸發(fā)量增加，導(dǎo)致大氣中的水汽增加，更加有利于降水的形成[24]。RCP4.5情景中，在2020s除NorESM1-M模式外，其他模式降水量均呈現(xiàn)不同程度增加趨勢，其中BNU-ESM降水超過20%；在2050s只有ACCESS1.0和MPI-ESM-MR兩種模式表現(xiàn)下降趨勢外，其余模式仍舊表現(xiàn)出增長趨勢，且大部分模式超過2020s；在2080s，僅有MPI-ESM-MR模式的降水均呈現(xiàn)減少趨勢；在10個GCM中，BNU-ESM模式的降水在未來3個階段增加幅度均超過20%，其主要原因是由于該模式下氣溫升高幅度較大，最高最低氣溫在3個時期的升溫幅度為1.9～3.6℃。在RCP8.5情景中，在2020s，IPSL-CM5A-MR模式降水增幅最為明顯，達到10%；到2050s，僅有少數(shù)幾個模式的降水呈下降趨勢，INM-CM4，ACCESS1.0和MPI-ESM-MR，其余模式呈現(xiàn)不同程度增加趨勢，其中BNU-ESM的降水增幅高達36.5%；到21世紀(jì)末各個模式均呈增加趨勢。BNU-ESM模式在兩種情景下增加最大。降水在RCP8.5情景下的增加幅度要明顯大于RCP4.5情景，這主要是由于RCP8.5情景的升溫普遍較高，大氣所含水汽較多。

表9 未來降水變化率 %

3.3.3 錫林河流域未來徑流變化情景 將10個GCM的逐日降水量、日最高氣溫和日最低氣溫作為SWAT模型的氣象驅(qū)動數(shù)據(jù)，運行已經(jīng)率定好的SWAT模型，得到兩種情景下的未來10個模式的徑流結(jié)果(表10)，在RCP4.5情景下，除了BNU-ESM模式的徑流量呈增加趨勢之外，其余模式在2020s呈不同程度減小趨勢；另外除CanESM2和MRI-GCM3模式在2050s和2080s呈增長趨勢，其原因可能與這兩種模式的氣溫和降水增加幅度大于其他模式有關(guān)，其余模式呈不同程度下降趨勢，其中以MPI-ESM-MR和INM-CM4模式最為明顯，下降幅度超過30%，在10個模式中僅有CanESM2和MRI-GCM3兩種模式上升幅度超過15%。在RCP8.5情景中，2020s時期內(nèi)，除ACCESS1.0呈大幅度增加趨勢外，其余模式均呈現(xiàn)下降趨勢，但在2050s時期大部分模式則呈大幅度上升趨勢，尤其以ACCESS1.0和BNU-ESM模式上升幅度最為明顯，高達50%，到2050s，ACCESS1.0的增加幅度已超過100%，而到了2080s則僅有BCC-CSM1.1，INM-CM4，MPI-ESM-MR這3種模式相對于基準(zhǔn)期出現(xiàn)下降情況。

表10 未來徑流變化率 %

4 討論與結(jié)論

(1) 通過建立以上4種土地利用情景模式進行徑流模擬，結(jié)果表明，土地利用類型不同，植被蓋度的不同，從對降水截留到植被根部對水量的吸收再到植被本身的蒸散發(fā)以及地表的直接蒸發(fā)都有不同程度的影響，從而直接對流域內(nèi)徑流的影響也有很大的不同。植被覆蓋度降低導(dǎo)致徑流量增加，在模式a情況下，徑流增加10.25%，增加植被蓋度，或改變植被類型，如本文的將草地轉(zhuǎn)為有林地，都會減少徑流量，在情景模式b，c下，徑流量分別增加5.27%，10.18%。這一結(jié)果與楊立哲[25]研究錫林河流域草地退化對錫林河流域水文過程影響結(jié)果趨于一致。同時土地利用類型的不同對季節(jié)性流域水文過程有著不同程度的影響，汛期時，植被蓋度的不同直接對徑流量的影響較為明顯，說明土地覆被的增加對于草原流域的保水存水、涵養(yǎng)水源有一定的作用。

(2) 采用最新氣候模式CMIP5氣候模式RCP4.5和RCP8.5排放情景輸出資料，以1971—2000年模擬值作為各個模式基準(zhǔn)期氣候態(tài)，大多數(shù)氣候模式最高氣溫和最低氣溫在兩種情景下表現(xiàn)增溫明顯，少數(shù)氣候模式顯示增溫減緩，RCP8.5情景下增溫幅度高于RCP4.5情景下。多數(shù)氣候模式下未來降水呈增加趨勢，徑流呈減小趨勢。多模式集成下，兩種情景下未來氣溫均表現(xiàn)增溫，最低氣溫增溫幅度略高于最高氣溫。降水徑流變化趨勢基本保持一致。在RCP4.5情景下，降水增加幅度為5%～10%，徑流變化幅度控制在-10%～-5%，在RCP8.5情景下，降水增加幅度從2020s的5%增加到2080s的19%，徑流變化幅度從-10%增加到27%，徑流對降水的敏感程度非常顯著。不同模式、不同情景對預(yù)測結(jié)果均存在一定的不確定性。而降水的不確定性則會對徑流產(chǎn)生和匯集都會產(chǎn)生不同的影響。

(3) 對土地利用/覆被變化的情景設(shè)定以及未來不同氣候模式的設(shè)定，通過二者比較得出，氣候變化在流域水文過程中扮演著更加重要的角色，尤其是對徑流的影響更明顯，土地利用/覆被變化的影響甚至是極端的土地利用變化情景也是次要的。相比于氣候變化對流域全年的影響均為顯著，土地利用/覆被變化只對流域內(nèi)雨季或汛期的影響較大，而對于非雨季或非汛期影響程度并不突出，說明土地覆被變化對汛期徑流調(diào)蓄有一定的作用。