气候变化对洞庭湖流域水资源影响分析

摘要

随着气候变化和人类活动的深入影响，水资源的时空分配已经发生了显著变化，诱发了一系列的生态、资源、环境问题，因此，基于气候变化的水资源的预测是一项系统而具体的工作，但只有充分发挥气象与水利相关学科的组合，提前规划好水资源的配置和调度，科学评价区域水资源承载力，才能最大程度地规避水问题，进一步科学地规划区域经济和发展。
　　研究以洞庭湖流域为对象，通过分析洞庭湖流域水资源和气候变化的历史相关关系，了解气候变化对区域水资源的影响。基于气象、水文观测资料和新一代情景下多气候模式CMIP5模拟数据，采用统计分析方法和水文学模拟方法，分析洞庭湖流域未来集雨范围内以及过境水水资源变化情况。论文主要成果和结论如下:
　　分析洞庭湖流域降雨和气温发展趋势，研究洞庭湖流域水资源演变趋势，然后判断气候变化对流域水资源的影响。结果表明，流域水资源的变化大趋势和气候变化一致，人类活动对洞庭湖流域水资源总量影响较小。
　　寻找洞庭湖流域气候变化与全球海温和500hpa高度场这两个关键气候因子的相关关系。通过分析以上两个气候因子和洞庭湖月降水量的相关关系，找出洞庭湖流域水资源异常年份对应的相关气象因子异常区域。结果表明，洞庭湖流域的降水与部分地区海温的相关性较好，其中，降水较少的季节，相关系数甚至达到了0.7。海温变化与洞庭湖降水关系密切的海域位于孟加拉湾、印度洋泰国湾、太平洋东西部等。其中五月和十月的降水异变与格林兰岛和南极州附近海域海温异常休戚相关。当西太平洋海温偏低时，洞庭湖流域一月份降水丰沛，反之则少。当北太平洋海温偏高时，研究流域降水较往年更丰富，而东太平洋海温偏高则流域降水相对偏少，这两个区域的海温直接影响夏季季风，而洞庭湖流域汛期降水主要受夏季季风影响。与此同时，亚欧大陆西伯利亚、南亚与南极洲地区的500hpa变化与洞庭湖流域丰枯情况关系紧密。这些地区500hpa位势高度的异常影响着洞庭湖区域旱季和雨季降水的丰寡。
　　收集CMIP5的多个气候模式，在洞庭湖流域进行气候模式的降水和气温模拟能力评估，提出考虑模式相似性的气候模式筛选方法，并用等距累计分布函数匹配法，利用历史实测资料，对模式模拟结果进行订正。将订正后数据输入洞庭湖流域水资源计算水文模型，计算洞庭湖流域在低、中、高排放情景下未来60年的水资源变化情况。结果表明:在不同情境模式下，未来洞庭湖流域水资源量可能会进一步增多，年内和年际分配更不均匀，雨季越涝，旱季更枯。温室气体排放更多的情景模式对应更不均匀的水资源分配。整体而言，洞庭湖水资源总量在未来会缓慢增加，年内分配进一步不均匀，而人类活动的影响会加剧这个过程。
　　洞庭湖流域除了本地水资源，还有来自长江三口分流的过境水。同样利用CMIP5多气候模式降水作为输入，考虑长江上游水库群的调度作用以及三口的演化，计算未来三口入湖水量的变化趋势。结果表明:三口入流整体呈现出衰减的趋势，未来三口入流相对历史三口入流减少约21％。季节分配上，三口入流枯季稍微增加，而汛期大量减少。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究进展

1．3 研究目标和研究内容

1．4 技术路线

2 研究区域自然地理概况

2．1 自然地理概况

2．2 河流水系

2．3 气候特征和水文条件

2．4 主要水问题

3 气候变化下洞庭湖流域现状水资源影响分析

3．1 气候变化主要特征分析

3．2 气候变化对流域水资源的影响

3．3 洞庭湖流域气候变化与全球海温的关系

3．4 洞庭湖流域气候变化与500hPa高度场相关区分析

3．5 本章小结

4 代表性浓度路径情景下洞庭湖流域水资源变化预测

4．1 研究背景

4．2 资料和方法

4．3 不同排放情景下，洞庭湖未来水资源量分析

4．4 结果分析

4．5 本章小结

5 气候变化背景下三口入湖水量预测

5．1 历史三口入湖水量演变情况

5．2 未来三口入湖水量分析预测

5．3 三口未来分流入湖趋势分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 展望

参考文献

攻读博士期间发表的主要论文

攻读博士期间参加科研项目情况

致谢

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