第40卷第8期2009年4月人 民 长 江Y a n g t z e R i v e rV o l .40,N o .8A p r .,2009收稿日期:2009-03-20基金项目:水利部公益性行业重大专项(200801001)和现代水电科技创新项目(X D S 2008-01)联合资助作者简介:张建云,男,南京水利科学研究院水文水资源研究所,教授,博士。
文章编号:1001-4179(2009)08-0039-03国内外关于气候变化对水的影响的研究进展张建云1,2 王国庆1,2 刘九夫1,2 贺瑞敏1,2(1.南京水利科学研究院水文水资源研究所,江苏南京210029; 2.水利部应对气候变化研究中心,江苏南京210029)摘要:简要介绍了由W M O 、U N E S C O 、U N D P 和I A H S 等一些国际组织发起并推动开展的气候变化国际合作研究计划和我国自20世纪90年代以来先后开展实施的国家科技攻关计划等重大气候变化研究项目的基本情况。
综述了气候变化的事实、情景及其对水利的影响评价等方面的研究成果。
最后,针对目前我国水利的实际情况,指出“十二五”期间应在8个方面进一步加强对气候变化的研究。
关 键 词:气候变化;水文水资源;影响;进展中图分类号:T V 21 文献标识码:A 以全球变暖为主要特征的气候变化及其影响已是不争的科学事实,气候变化问题业已成为各国政府和专家关心的全球性问题之一。
中国对气候变化问题给予了高度重视,成立了国家气候变化对策协调机构,并根据国家可持续发展战略的要求,采取了一系列与应对气候变化相关的政策和措施。
气候变化将改变全球水文循环的现状,引起水资源在时空上的重新分配,并对降水、蒸发、径流、土壤湿度等造成直接影响。
深入研究气候变化对水的影响可为水资源的合理开发及可持续利用、经济社会的可持续发展提供科学依据。
1 开展的科学研究工作气候变化已经成为国际社会公认的最主要的全球性环境问题之一。
为了推动对全球气候变化潜在影响的研究,世界气象组织(W M O )、联合国科教文组织(U N E S C O )、联合国环境署(U N E P )、联合国发展署(U N D P )和国际水文科学协会(I A H S )等一些国际组织积极发起并推动开展了国际合作研究,制定、实施了一些相应的研究计划,如世界气候计划(WC P )、全球能量水循环试验(G E WE X )、国际地球生物圈计划(I G B P )、国际水文计划(I H P )等。
I P C C (联合国政府间气候变化委员会)1988年由联合国环境计划署及世界气象组织共同组建,其任务主要是为政府决策者提供气候变化的事实和对未来气候的可能变化作出预测,以使决策者认识人类对气候系统造成的危害并采取对策。
I P C C 定期开展以下3个方面的工作:①评价已有的气候变化的科学信息;②评价气候变化产生的环境及社会经济影响;③制定对策。
到目前为止,I P C C 共完成了4次评估报告,并分别于1991、1996、2001年和2007年发布。
其中,第2工作组完成的评估报告汇总了全球范围内气候变化的影响、适应性和脆弱性等方面的最新研究成果。
I P C C 评估报告不仅为各国承担温室气体减排义务提供了科学信息,而且也为指导各国采取适应气候变化的对策提出了建议[1]。
美国国家研究协会于1977年就组织讨论了气候、气候变化和供水之间的相互关系和影响。
世界气象组织(WM O )1985年出版了气候变化对水文水资源影响的综述报告,并推荐了一些检验和评价方法,随后又给出了水文水资源系统对气候变化的敏感度分析报告。
国际水文科协(I A H S )1987年在第十九届国际I U G G 大会中举办了“气候变化和气候波动对水文水资源影响”的专题学术讨论会。
20世纪90年代以来,气候变化对水文水资源的影响研究工作广泛展开,1990年出版的《气候变化与美国水资源》一书系统地总结了当时气候变化对水文水资源影响研究的方法、内容和成果。
1991年第二十届I U G G 大会水文科学组的主题便是探讨土壤—大气之间相互作用的水文过程。
1993年,以气候变化、大气圈和水圈的相互作用和影响、大尺度气候和水文模拟技术为主题,在日本召开了第六届国际气象和大气物理学协会与第四届国际水文科学协会(I A M A P -I A H S)联合大会。
进入21世纪,气候变化成为各种国际会议的主要议题。
例如,2004年在巴西召开的I A H S 大会中就包括了气候变化对水文水资源的影响讨论专题。
2006年在北京召开了地球系统科学联盟(E S S P )和全球水系统计划(G W S P )联合会议,其中第4主题讨论的就是气候变化对海岸带、陆地河流的影响。
在墨西哥举办的第四届世界水论坛和2007年在意大利召开的I U G G 国际大会中都讨论了气候变化对水文水资源的影响研究的科学问题[2]。
同年8月,世界气候研究计划(Wo r l dC l i m a t e R e s e a r c h P r o g r a m m e )在西班牙巴塞罗那举行了季节预测研讨会,对季节气候预测方法、精度展开了激烈讨论。
我国在气候变化影响方面的研究始于20世纪80年代中后期。
1988年在中国科学院及中国自然科学基金支持下,开展了“中国气候与海面变化及其趋势和影响研究”。
该项目包括4个方面的研究内容:中国历史气候变化、中国海面变化、全球气候变暖和气候变化对西北、华北水资源的影响。
在“八五”、“九五”和“十五”科技攻关项目中均相继设立了气候变化影响专 人 民 长 江2009年 题。
其中,国家“八五”科技攻关项目“气候变化对国民经济和社会发展的影响及适应对策”中设立“气候变化对水文水资源的影响及适应对策研究”专题,以我国典型流域为研究对象,侧重研究气候变化与流域水文之间的响应关系。
国家“九五”重中之重科技攻关项目“我国短期气候预测系统”中设立“气候异常对我国水资源及水分循环的影响评估模型研究”,以我国海河、淮河、汉江和赣江为研究对象,侧重气候变化影响评估模型和方法的研究,建立了半分布式水量平衡模型。
国家“十五”期间,又设立了“气候异常对我国淡水资源的影响阈值及综合评价”重点攻关研究专题,应用与D E M相结合的V I C(V a r i a b l ei n-f i l t r a t i o nc a p a c i t y,可变下渗能力)分布式水文模型评价给定气候变化情景对我国水文水资源的影响,并将研究空间拓展到全国各地。
初步探讨了未来气候变化情景下我国水资源的脆弱性和气候变化对我国淡水资源的影响阈值[3]。
近几年,国家越来越重视气候变化及其影响的研究。
2008年“气候变化对我国水安全影响及适应性对策研究”被列为水利行业重大研究专项,开展了气候变化与相关水问题的广泛研究。
该项目包括9个专题:①我国的气候变化及未来气候情景;②我国暴雨洪水的变化规律及其影响;③我国海平面和风暴潮的变化规律及其影响;④全球变化背景下我国干旱及其影响;⑤气候变化影响评价模型及水资源系统的敏感性;⑥我国未来需水量预测及水资源系统的阈值研究;⑦气候变化对水生态环境的影响研究;⑧极端气候对水工建筑材料的影响;⑨我国水资源系统对气候变化的适应对策研究。
该项目是我国气候变化与水领域迄今研究内容最全面、资助经费最大、参加研究人员最多的科研项目。
目前,对气候变化的研究不仅向水文、气象、生物、物理等多学科交叉研究方向发展,而且更注重气候、陆面、人类活动等各方面的相互影响及反馈作用。
2 气候变化影响评价目前,气候变化影响方面的研究总体上集中在未来气候变化情景(如何变?)、影响评价(如何影响?影响的程度和范围?)及适应对策(如何应对?包括管理和技术等层面)等方面。
全球范围内的观测事实表明,最近100a(1906～2005年)全球平均地表温度上升了0.74℃(0.56～0.92℃),20世纪全球海平面上升约0.17m(0.12～0.22m)[4]。
近100a来,我国平均地表温度上升0.5～0.8℃,海平面上升0.1～0.2m[5]。
人类活动非常可能是全球变暖的主要原因。
尽管科学家只能用气候情景或趋势来对未来气候的可能变化进行描述,但不同气候模拟结果表明:气候进一步变暖的总体趋势基本一致。
根据不同排放情景,预计21世纪末,全球平均温度将上升1.1～6.4℃[4]。
21世纪我国气温将继续上升,其中北方增温幅度大于南方,与2000年水平相比,我国2020年平均气温约升高1.1～2.1℃,到2050年的平均升幅为2.3～3.3℃[5]。
对于未来降水的预测,各种模式给出的结果相差较大,例如,有这样的估计:全球范围内,高纬地区的降水量很可能增多,而多数副热带大陆地区的降水量可能减少,其中,在A1B情景下,到2100年会减少20%[4]。
模拟结果表明,我国未来降水总体呈现增加趋势,预计到2020年,年均降水量将增加2%～3%,到2050年可能增加5%～7%,但不同时段、不同区域变化趋势不一致。
在A2情景下,2040年之前,华北、华东和华中地区降水约减少1%～2%,其它地区则增加,全国干旱范围和程度将可能进一步增加;2040年之后,全国降水呈增加趋势,洪涝灾害将可能加剧[5]。
气候变化对水利的影响目前主要集中在气候变化对水量的影响方面,限于问题的复杂性,气候变化对河流生态、水质及极端水文事件等方面的定量影响研究相对较少。
根据不同的气候模式模拟结果,预计到21世纪中叶,在高纬度地区和湿热地区年径流量将增加10%～40%;在中纬度地区的干旱年份,径流量将减少10%～30%[4],这些地区将面临严重的用水安全问题。
未来干旱影响区的范围将进一步扩大。
但同时,暴雨发生频率增加,洪涝风险增大,全球冰川和雪盖储水量进一步减少。
采用英国H a d l e y中心R C M-P R E C I S-S R E SA2、B2气候情景模拟未来气候变化对我国水资源的影响结果表明:①未来50～100a,在北方地区,特别是宁夏、甘肃等省(区)多年平均径流量可能明显减少,在南方的湖北、湖南等部分省份可能有所增加;②中国北方地区水资源短缺形势不容乐观,特别是宁夏、甘肃等省(区)的人均水资源短缺矛盾可能加剧;③对气候变化承受能力最脆弱的流域为海河、滦河流域,其次为淮河、黄河流域,而整个内陆河地区由于干旱少雨承受能力也非常脆弱[2]。
近50a来,我国多数江河实测径流呈现减少趋势,特别是20世纪80年代以来,北方河流径流量减少明显,如海河流域各站减少40%以上,黄河流域中下游各站减少30%以上[6]。
流域径流变化是气候变化、人类活动和社会发展共同影响的结果,气候变化对河川径流的影响程度随流域的不同而存在差异,在黄河中游地区,气候变化对河川径流的减少贡献率约为38.5%[7]。