气候变化对水文水资源影响的研究进展

胡小平　胡志伟

摘 要：随着经济社会的迅猛发展，人类对资源的开发和利用效率逐步上升，导致气候发生明显变化。人类社会进入21世纪以来，气候问题成为了全世界环境问题的焦点，对于气候问题，国际社会和各国政要引起更多的关注和重视。对于气候变化对水文水资源的影响进行研究和分析，能够帮助人类更加清楚地认识到水文水资源系统的结构和体系，更好地将农业、工业、城市发展等问题与经济发展有效地结合起来，对水文水资源进行更好地开发利用、规划管理和运行管理。

关键词：气候变化 水文水资源 水文模拟 水文模型

中图分类号：P467 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（a）-0022-02

气候的变化对于水文水资源的影响意义深远，经济领域的发展和创新也将受到水文水资源系统的生态平衡影响，该文章将结合气候规律和变化情景，从研究方法、水文模型、水文技术等方面综合判断气候对水文水资源的影响，对存在的问题加以分析和总结，并提出有针对性的意见。

1 气候变化对水文水资源影响研究的意义

地球的表层是由水、陆地、大气层和生态系统进行相互作用后产生的场所，上至平流层底，下至岩石圈部，包含了所有生物和非生物系统。现如今，人口数量的急剧增长和迅猛的经济建设，为人类提供了更加舒适的生活空间，在工业和农业稳健提升的同时，也加重了水资源供应的负担，人类社会日益增长的物质需求与有限的水资源形成了突出的矛盾。水资源使用量的急剧上升加重了生活污水排放量和生产废水排放量，导致水资源出现不同程度的污染现象，地表水资源的环境急剧恶化。所以说，对水资源和水环境的保护和改善是十分必要的。

进入21世纪以来，全球逐步进入到工业化和经济化发展的时代，二氧化碳的排放量和微量气体的浓度不断攀升，促使全球气候变暖，出现温室效应，平均气温增加0.5 ℃。气候变暖将对社会经济和生态系统造成灾难性的影响，势必会对水资源质量造成冲击，在一定程度上影响人类发展和进步，制约经济发展，影响农业、工业等相关工作。因此，对水文水资源体制和系统进行合理的开发利用、规划管理、环境保护和生态平衡具有现实意义和理论意义，只有更好地掌握气候变化的规律，了解水文水资源的利用情况，才能为可持续发展提供依据，真正实现经济持续发展的宏伟目标。

2 气候变化对水文水资源影响的现状

我国从20世纪80年代初对气候变化开始展开深入探讨，对水文水资源产生的影响也进行了专门的研究和分析。我国实行的短期气候预测系统研究中，包含了气候异常对水资源和水分循环的影响评估模型，选取了青藏高原与淮河流域作为研究的区域，设立了淡水资源影响综合评价的专题，对未来气候影响水文水资源进行预测和对比。国内研究的主要内容有：气候变化对于流域内水量平衡的影响；气候变化对于洪水频率及干旱频率的影响；气候变化对于农业灌溉和工业用水量的影响；气候变化对于水质污染的影响。

3 气候变化对水文水资源影响的研究方式

气候变化对水文水资源影响的研究，主要是通过对气候变化所引起的降水、流域气温和蒸发等指标变化进行预测研究，进一步推断可能会发生的流域供水影响和径流增加趋势，对于气候变化的评价影响方式一般分为三种：影响法、相互作用法以及集成方法。气候的变化对水资源形成的影响研究一般采取影响法进行探讨，即WHAT-IF模式。如果气候发生了某种改变，那么水文循环的各个分量将会受到什么程度的影响，发生怎样的变化，经常遵循“气候变化情景设计——水文变化模拟——影响研究”的模式进行探讨，通常归纳成为四个步骤：第一，对未来气候的变化情况进行情景定义。第二，对水文水资源模型的选择、构建和验证。第三，把气候变化的情景当作成为流域水文模型进行数据输入，对水文循环的整体过程进行模拟、分析和水文变量检测。第四，将气候对水文水资源影响的结果进行科学评估，依据影响程度和变化规律提出应对方法和解决措施。

3.1 气候变化的情景生成技术

在不同的区域范围内，气候的变化情况也是不同的，具有极其特殊的不确定性和复杂性，专家对于未来气候的变化情况难以进行精准的预测，未来气候的变化量值不一定与预计的变化数值相同，情景生成技术只是对未来可能出现结果的预测，是在一定的科学假设基础上，对未来发生的气候时间、气候状态、气候空间和气候分布进行合理推测和描述。按照现阶段已经成型的研究成果来看，对气候变化的情景生成技术有三种基本方式。

第一，任意情景设置。指的是依照未来气候可变的范围，对气候变化要素进行任意给定，包括降水、温度和湿度。比如，假设年平均气温可以升高到1～4 ℃不等，年降水量可以减少或者增加到5%～20%不等，按照不同的要素进行相互组合，从而进行判断和分析，这种情景设置方式在实质上是属于敏感性的分析，是一种对性能进行检测的实验。

第二，长期历史资料分析。这其中也可以细化分为三种方式，一是时间类比，选取具有短期影响意义的异常天气时间，根据历史数据资料的记载，对气候变化的状况进行冷暖期对比分析，再与当前的气候状况进行比较，建立相关分析模拟模型，构造未来气候变化的情景。这种方式的优点在于选择的气候变化完全是自然变化，而不是由非温室气体强行逼迫所导致的，气温的增幅空间不能与未来气候的增幅空间类比。二是空间类比，是将某个区域当前气候的变化状况看成另一个区域气候的变化情景。由于区域气候受到大气环流和当地地形等因素的制约影响，经过这种情景比较的数据一般不具有真实性和可靠性。三是古代相似法，这种方式能够通过对地质地貌的考察，将古气候变迁的规律应用到现代气候情景中进行分析比较，建立未来气候可能出现变化的情景，以此来进行类比推理。

3.2 水文模型技术

在对水文模型进行选择与使用的时候，要考虑到气候变化对水文水资源的影响，主要包含的因素有：模型率定、模型精度、参数变化、现有资料精度、模型通用性和便利性等。现如今，用来对区域内水文水资源的估算评价影响较大的水文模型技术有以下三个种类。

第一，经验统计模型。依照同期的降水量、径流量和气温，对观察资料进行数据比较，对三者之间的关系进行科学建立和分析，探讨长期变化产生的规律，构建统计模型。要模型建立的过程中，要充分考虑到环境因素带来的影响，例如地质地貌、流域面积和植被情况等。不同地域的反蒸腾效应和洪涝频率会对气温产生不同的影响，在研究的过程中要结合地域的平均变化情况，对波动性较大的效应进行统计和测试，对各项指标进行评估，才能更加准确地掌握气候变化的规律。

第二，概念性水文模型。在不同区域水量平衡的基础上，陆地上的径流降雨通过蒸发、渗透和产流的过程后，到出口断面重新生成径流的模型。这类水文模型是将水文物理现象的物理过程作为基础，对径流和气候的因果关系进行研究，分析出流域内水资源产生的效应。这一模型存在着一定的弊端，通常会忽略土壤、地形、植被等参数对空间分布的影响，通常是将流域内当作整体来看待。

第三，分布式水文模型。按照各个地域植被、地形、土地利用率、土壤和降水量的差异，将流域整体划分为不同的水文模型单元，在每一个独立的单元上，用一组经过统计后的参数来反映此部分流域的特性，这种模型的优势在于能够较为清晰地反映大陆尺度。

4 结语

综上所述，气候变化对水文水资源影响的研究是持续性的科研课题，应该将气候变化规律的系统作为主要的指导思想，在探讨气候和水文模型的过程中进行相互作用，结合实际区域的实际情况，充分考虑环境和人为因素的影响，结合植被、地形、地貌、流域等特征，建立气候模型和水文模型，进行科学规范的深入研究，提升两者的模拟精度和空间尺度，才能更加灵活地运用模型分析。只有掌握气候变化的规律，控制人类经济活动产生的废气排放量，合理利用资源和节约资源，对不可再生资源进行保护，真正做到节约资源，才能实现可持续性发展的经济目的。

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