气候变化对水资源的影响

气候变化对我国农业影响及应对研讨班气候变化对西北及内陆河流域水资源(农业水资源)的影响张凯中国气象局兰州干旱气象研究所2008年9月1.气候变化下的西北水资源量及变化趋势2.干旱内陆河流域主要水资源问题3.气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响4.气候变化的适应对策探讨汇报提纲前言近百年来，全球气候正在经历着以变暖为主要特征的显著变化，全球平均温度上升了约0.6℃—以温室气体排放为主要标志的人类无序活动造成了这个严峻的现实。我国的年均气温上升了约0.4～0.5℃。甘肃省的观测分析结果表明，从1961到2000年，年均气温上升幅度约为0.8℃，不仅和全球变暖的趋势相一致，还明显高于全国平均值。在全球气候变化的大背景下，影响生态系统最主要的两个因子—降水和气温，在西北主要表现为降水的减少和气温的升高，进而深刻地影响水分循环。引起水资源在时空上的重新分布和水资源数量的改变，进而影响生态环境和社会经济的发展。因而气候变化对水资源的影响是成为全球变化研究的重要部分。气候变化下的西北水资源量及变化趋势西北地区多年平均降水多年变化过程200250300350400195019601970198019902000年降水量/mm西北地区多年平均温度变化过程7.58.08.59.09.510.0195019601970198019902000年平均温度/℃1.西北地区气候变化特征特征：西北地区温度总体呈上升趋势，而降水呈下降趋势。2.气候变化对水资源的影响气候变化下的西北水资源量及变化趋势黄河兰州唐乃亥年径流量变化过程0100200300400500600195019601970198019902000年平均流量/m3兰州唐乃亥泾渭河年径流量变化过程05101520253035195019601970198019902000年平均流量/m3渭河泾河黄河上游气候变化下的西北水资源量及变化趋势随着全球变暖的加剧，90年代黄河上游气温显著增加，引起蒸发增大，冻土层减少，水分下渗增大，从而造成流域内产流的减少。对陕、甘、宁、青4省影响较大的黄河流域中上游地区水资源呈明显的下降趋势，特别是最近10年下降幅度最大，比多年平均减少21%，水资源量只略高于最枯的1930s。泾渭河水系水资源对陕西工农业生产及城镇生活影响最大，两河的用水量占该省总用水量的46%，其水资源多年来呈现大幅减少趋势，比多年平均分别减少25%和28%。由于泾渭河水资源的大副减少，使得西安城市用水和关中盆地农业灌溉用水极度紧张，也使主要利用渭河水资源的甘肃天水市的工农业和城市用水非常紧张，与西安的情况不相上下，达到空前水平，在最严重的高温干旱季节，两市部分居民不得不买矿泉水和纯净水做饭。260多年来黄河上游流量的丰枯变化与旱涝时段基本一致。这些都反映出黄河径上游流量与气候变化的一致性。3.西北地区未来气候变化及其影响气候变化下的西北水资源量及变化趋势据国际气候专门委员会2001年综合了国际上的20多个全球气候模式，预测到21世纪末全球平均气温将上升1.4-5.8℃，其中中国部分约增加2.7℃，中国西北地区气温将可能变暖0.75~2.40℃，降水可能增加的范围在10%~35%之间，其中甘肃可能变暖0.75~2.20℃，降水可能增加的范围在-0.5%~20%之间。根据这种预测，这是过去1000年来温度上升最快的时期。我们又采用了分辨率较高的区域气候模式，将其结果与自然波动因素（如太阳活动、火山等）影响气候变化进行简单的叠加，预测未来50年自然变化可能造成甘肃气候变冷，其变冷幅度大约为-0.3~-0.4℃，而人类活动却造成气候变暖，幅度0.1~2.2℃之间，综合预测未来50年甘肃气候仍然持续变暖，特别是后30年增温更加明显。降水的变化不确定性较大，但呈现增加的趋势，有三个大值中心。气候变化下的西北水资源量及变化趋势酒泉陇东武-兰-甘上述对未来的预测，从表面上看是比较乐观的，特别是降水的增加，对缺水的甘肃是非常有利的。但随着气温的升高，蒸发量也剧增，同时由于甘肃大部分地区地处干旱、半干旱区，平均降水量也就在100-400毫米，即使转为“暖湿型”气候，也不可能根本改变甘肃特别是极端干旱区干旱气候区的基本状况,对此我们必须有清醒的认识。干旱内陆河流域主要水资源问题内陆河流域分布图疏勒河黑河石羊河干旱内陆河流域主要水资源问题西北内陆水循环示意图干旱内陆河流域主要水资源问题（一）用水主要集中在中游地区，农业用水比例较大（二）用水量逐年增加0102030405060195419581962196619701974197819821986199019941998年份耗水指数(%)耗水指数干旱内陆河流域主要水资源问题9101112131415161984198519861987198819891990199119921993199419951996199719981999年份泉水量(108m3)（三）地下水下降和泉水资源枯竭干旱内陆河流域主要水资源问题民乐临泽高台乌江—临泽（四）水资源有效利用率较低浪费严重在农田灌溉中，相当一部分灌区仍沿用大水漫灌的方式，造成水资源严重浪费。目前有的地区毛灌溉定额高达12750～13500m3/hm2，个别灌区定额仍高达15000m3/hm2。根据灌溉试验资料，一般灌溉定额为4200～4950m3/hm2，就可以获得高产因此，灌溉定额越高，无效消耗的水量就越多。水分消耗大而经济效益低。干旱内陆河流域主要水资源问题气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响1.祁连山区气候变化特征1.1温度变化00.511.522.5195019601970198019902000年平均气温/℃祁连-5-4-3-2-10195119611971198119912001年平均气温/℃野牛沟-5-4-3-2-10195119611971198119912001年平均气温/℃托勒-2.0-1.00.01.02.0195119611971198119912001年平均气温/℃乌鞘岭温度变化在全球气候变化的条件下，内陆河流域气温发生了显著变化，特别是祁连山高寒地区，温度上升的幅度和趋势更加明显。从实测资料计算结果看，1990s上升幅度最大。东西中气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响变暖也呈现出区域性特征，即祁连山区西部的升温要高于东部，中段升温较多，东部的气温变化不大。对比1980和2000年的气温数据，区域最高升温1.8℃，全区平均升温1.0℃。气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响1.2降水变化ay=0.2082x-4.741R2=0.0498-30-20-1001020304050195719601963196619691972197519781981198419871990199319961999降水量距平百分比山区降水分布也基本与山体走势一致，西段降水较少，降水量在150mm左右；中段降水在400mm以上，其中降水高值中心位于山体南侧的湟中(101.6。E，36.5。N)，年降水量为529.3mm；祁连山东段降水在350mm以上。气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响降水也呈现了增加的趋势，东部降水变化不大，而中西部降水相对增加较多。对比1980和2000年的降水数据，全区降水量最大增加了11.4mm，最低增加0.9mm，全区平均降水增加5mm。2.祁连山区气候变化对水资源的影响气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响2.1对出山口径流的影响a468101214161950196019701980199020002010年径流量b101214161820222419401950196019701980199020002010年径流量c23451950196019701980199020002010年径流量疏勒河黑河石羊河河西内陆河河流径流量主要来自祁连山的降水，流量与祁连山区的降水关系非常密切，与山前走廊区的气候相关系数却很小。托勒、门源、刚察、酒泉、肃南站汛期降水与疏勒河汛期流量，祁连、托勒、门源、刚察、酒泉、民乐气象站汛期降水与黑河汛期流量以及门源、乌鞘岭气象站汛期降水与石羊河汛期流量之间的相关系数都超过了95%的信度，其中，黑河与祁连、疏勒河与托勒的相关系数最好，超过了99.9%的信度。祁连山区降水的变差系数非常小，托勒、祁连以及门源汛期降水的变差系数分别为0.16、0.11和0.13。河西内陆河流量的稳定主要是祁连山区降水较稳定造成的，非汛期降水形成的冰雪消融也起到了一定的调节作用。气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响气温降水径流量气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响总体来看，各出山口流量近60ａ来是趋于增加的，尤以冬季更为显著，其余季节流量也呈上升趋势，但表现不是很明显。黑河流域流量的增加主要是气候向暖湿转变的结果。表现在两个方面：一是祁连山区夏季降水量的增加，二是山区冬春季气温的升高。通过分析莺落峡出山口流量与气温的相关系数，表现为上年10月～次年5月为正相关，其中3～4月，11～12月相关尤其显著。冬暖有利于祁连山冰雪消融，产生径流。降水对流量的贡献主要在夏半年(5～10月)，其中6～9月显著性水平超过α0.01信度检验。冬季降水(雪)与流量相关很差，甚至呈负相关，这是因为冬季降水(雪)先以积雪形式储存于山顶，多降水(雪)天气通常气温偏低，减缓了冰雪消融。总体来看，降水与流量的关系更密切、更直接。气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响2.2对上游山区冰川的影响-250-200-150-100-500501001501974-19751975-19761976-19771983-19841984-19851985-19861986-19871987-19882001-20022002-2003平衡年纯积累、消耗量(104m3)-1000-800-600-400-2000200400600物质平衡(mm)纯积累量纯消融量物质平衡anSancnScnACB最近两年间,冰川为较大的负平衡,出现强烈亏损。冰川是气候的产物，冰川的萎缩强烈反映了祁连山冰川对全球气候变暖过程的响应。气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响3.走廊平原区气候变化特征3.1温度变化武威6789101941196119812001年平均气温/℃永昌34567195119611971198119912001年平均气温/℃民勤67891011195119611971198119912001年平均气温/℃古浪34567195119611971198119912001年平均气温/℃走廊区东部石羊河流域温度上升幅度较大，与1950s均值相比，平均温度上升幅度达0.5℃，与1960—1990年均值相比，上升幅度达0.8℃，与全球升温幅度相等，可以认为达到显著水平。区内升温幅度最大的是民勤站，达1.0℃气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响张掖678910195019701990年平均温度民乐23456195019601970198019902000年平均温度山丹456789195019601970198019902000年平均温度临泽6789101940196019802000年平均温度酒泉5678910111930195019701990年平均温度金塔67788991010195019601970198019902000年平均温度鼎新67891011195019601970198019902000年平均温度额济纳旗567891011195019601970198019902000年平均温度走廊中部黑河流域中下游地区升温幅度最大，与1950s均值相比，平均温度上升幅度接近0.8℃；与1960—1990年均值相比，上升幅度超过0.8℃，与全球升温幅度相等，可以认为达到显著水平。区内升温幅度最大的是民乐站，达1.1℃气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响走廊西部疏勒河流域升温幅度最小，与1950s均值相比，平均温度上升幅度接近0.2℃；与1960—1990年均