气候异常对水资源影响评估的关键技术研究

王晓娜　蔡　静（洛阳水文水资源勘测局，河南　洛阳　471000）



气候异常对水资源影响评估的关键技术研究

王晓娜蔡静
（洛阳水文水资源勘测局，河南洛阳471000）

气候与水资源问题已成为全人类共同关注的一个话题，无论是自然世界，还是人类社会都处在气候变化的时空格局之下，气候异常对水资源影响评估，是我国现如今水资源主要的研究方向。基于此，介绍气候异常对水资源影响评估模型中气象要素的空间解集技术、分布式水文模型参数网格化技术、地理信息系统应用及系统集成等关键技术和方法。

气候异常；空间解集技术；地理信息系统

水资源受影响的主要原因一般有气候变化、气候异常及人类活动等。气候异常现象一般是气候短期内发生异常的现象，对于水文水资源来说，气候异常所造成的影响主要有降水与蒸散发的时空分布及强度变化。研究气候异常现象对水资源所产生的影响时，所涉及的学科主要有两方面：水文水资源和气象学。

1　气候变化与水资源之间的关系

近年来，我国的社会经济一直在飞速的发展，各个行业都在不断发展，工业的发展需要燃烧许多资源，燃烧所产生的二氧化碳气体不断排放到空气中，这也是造成全球气候变暖的一个主要因素。造成气候异常的因素非常多，一般可以分为2种：一是自然循环；二是人类破坏。水资源是生命之源，对于人类来说是极其重要的。

在我国，水资源的总量是非常充足的，但是水资源的分布非常不平均，南方多雨非常容易出现内涝，北方干旱水资源非常少，并且我国水资源有着非常明显的地域性与时间性。全球气候变暖主要是由于人类的生产活动而产生的二氧化碳不断排放到大气中，二氧化碳气体对太阳辐射可见光有着高度的透过性，并且吸收地球发出来的长波辐射，对红外线的吸收能力也非常强，使得地球的温度变暖。全球变暖会使得冰川融化，海平面就会随之升高，那么沿海的国家、地区及一些小岛就会被淹没。近年来，全球范围内地质灾害不断增多，洪水、地震、海啸越来越严重，这些都验证了全球变暖给世界带来的影响［1］。

2　气候异常对水资源影响评估中的关键技术

2.1气象要素空间解集技术

在水文模型中，所描述的主要是水分在土壤中及地表面上的运动过程，主要研究了指定流域的水文流动的规律，其研究对象主要是自然流域。气候模型主要说的是气象要素在指定好的时间与空间内气候的变化过程，主要是对某指定好的地方气候水平方向与垂直方向热量的传输与平衡。在研究过程中，所研究的对象一般是一个比较大的范围内的气候情况。单从时间与空间上看，气候模型要比水文模型大。水文模型与气候模型要相互套用，先做的事情就是用解集技术把气候模型中的输出变量进行解集，满足水文模型要求。气候模型的输出变量分辨率一般为60km×60km，分布式的水文模型网格一般为30km×30km。气象要素空间解集技术主要有以下几方面的工作。

2.1.1气象要素以前的数据库信息。为了分析气象要素之间的时空分布与变化规律，对研究范围内89个站点进行研究，需要45a气象要素每月的历史数据信息。

2.1.2对每月降水量空间进行解集与分布类型研究。主要是以每月的降水量为研究对象，月降水量空间的分布比较复杂，变化也较大。主要用主变量正交函数展开与聚类统计相结合的方法来进行分析，由于降水地方的差异，将89个降水点的降水量换算为降水量的距平进行计算分析。主要是计算每年89个降水点每月降水量的距平百分率的分布场，以及与每个向量场相互之间的相关系数与相关概率。并且与每年月降水量距平百分率实际的分布场和特征向量场来研究分析对比，得出每年最好的分布场［2］。

2.1.3插值。分布式的水文模型与气候模型分辨率是不同的，所以，气候模式输出的结果都要通过某种插值来进行处理后，才可以用在分布式的水文模型中。插值的准确性对水文模拟会产生很大的影响，能够直接影响到结果。一般是用实际的数据资料来进行插值研究，插值的研究一般有以下几点：①把89个测试点的数据资料插值在60km×60km网格上，在此研究中用的是气候场近几年的平均值来作为插值的；②把60km×60km网格点上的值内插到30km×30km的网格上，再利用一个理想场中确定好的函数来评价插值的准确性，用插值来处理气候模式的结果，在我国水文水资源的研究上取得了一定的成果，并作出了一些贡献。

2.2参数网格化技术

在实际的研究工作中，流域水文模型参数主要是用实测模型的变量系列，比如降水率、蒸散发率、流量率计算出来的。本文研究的是气候异常对水资源的影响，主要是用30km×30km网格左右分布式的水文模型来模拟计算的。怎样去模拟与评估不闭合或者无资料的区域，以及指定网格中水资源量研究是其中的技术难点。所以，分布式的水文模型模型参数网格化是非常关键的一项技术。在该研究中，首先要做的是在研究区域中选择近年来有实际检测资料的且具有代表性的地方来作为研究检测的区域，并且还要计算制定出各模型的参数。

2.2.1模型参数区域分析。在研究分析中，模型参数区域分析主要指的是按照各网格和试验流域的地质情况和气候特点进行对比研究，进而完善各网格模型参数和与相似流域模型参数相互之间的函数关系，并且模型参数还要进行移植。在研究区域中，用参数区域分析方法来确定模型参数模拟效率的系数一般在80%以上，基本上与水文资料的率定结果是吻合的。土壤岩性与气候特性分析模型的参数能够满足对于准确性的需求。

2.2.2等值线插值分析。在实际工作中，有些地方近年来的水资源资料保存比较完好，可以用这些区域的资料来建立模型，在这些地区模型参数已经有着一定的分布。因此，能够绘制出模型参数等值线图，并且可以按照参数等值的线图来决定每个网格上的参数值。

2.3地理信息系统

分布式的水文模型中，参数网格化要有每个网格上细致的地质情况与地理的数据信息方面的资料。定量定性地查阅出每个网格上详细的地理数据信息，是一项耗时耗力的工作。所以，在开始研究之前要准备好研究区域的详细地图及区域内地质方面的资料，用地理信息系统来对每个网格上的地理信息资料进行研究分析，用数据库作为网络管理的中心来进行研究分析，使得系统更加便捷且具有灵活性。

3　结语

人类的生产生活给水资源带来的影响是比较主观的，也是可以控制的。然而，气候异常带给水资源的影响是客观的，无法完全控制，也不能根据人们的意识而转移。在日常工作中，要客观地评价气候异常给水资源带来的影响，这对于我国水资源的利用、开发与治理都有着非常重要的现实意义。

［1］张玉梅，郝祥瑞.气候变化与流域径流模拟［J］.水科学进展，2014（14）：142-145.

［2］吴金枝，杨于伟.气候变迁与异常对水文循环影响研究的主要差异［J］.水科学进展，2014（13）：182-184.

Key Technology Research of Climate Anomaly on Water Resources Assessment

Wang XiaonaCai Jing
（Luoyang Hydrology and Water Resources Survey Bureau，Luoyang Henan 471000）

Climate and water resources problem has become a topic of common concern of all mankind，both world natural or human society are under the spatial and temporal patterns of climate change，effect evaluation of abnormal climate on water resources is the main research direction of water resources in China.Based on this，this paper introducted the key technologies and methods of climate anomalies of water resources evaluation model of meteorological elements in the space solution set of technology，integration of distributed hydrological model parameters of grid technology，geographic information system and application system.

climate anomaly；spatial solution set technology；geographic information system

TV213.4

A

1003-5168（2016）04-0148-02

2016-03-05

王晓娜（1979-），本科，中级工程师，研究方向：水文水资源。