氣候變化下黃河源區區域水循環模型與不確定性研究

《氣候變化下黃河源區區域水循環模型與不確定性研究》是依託河海大學，由郝振純擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：氣候變化下黃河源區區域水循環模型與不確定性研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：郝振純
• 依託單位：河海大學

項目摘要

全球氣候變化條件下的水循環演變機理和水資源趨勢預測問題是當今國際水科學研究的前沿課題。目前在我國尚缺乏一套集氣候變化情景利用、區域水文模擬預測的區域水循環模型，以及耦合不確定性分析的理論方法體系。本項目通過數值模擬、統計試驗等方法結合實驗觀測手段，以面臨水資源短缺和生態環境惡化嚴峻形勢的黃河源區為研究對象，建立一套集GCMs氣候變化情景利用、降尺度方法、水循環模型套用及水資源預測機率描述為一體的理論方法體系，並提供未來該地區水循環要素變化過程和水資源發展趨勢的預測成果及其不確定性評價。研究成果不僅將在評估氣候變化對水循環過程及水資源的影響方面取得理論和方法上的突破，同時也將為黃河流域水資源管理決策、黃河源區生態環境保護提供技術支撐；研究方法和成果對我國類似區域如青藏高原地區的氣候變化影響預測、三江源區氣候變化影響以及南水北調西線工程相關問題的研究具有重要的指導和借鑑價值。

結題摘要

通過數值模擬、統計試驗等方法結合實驗觀測手段，以黃河源區為研究對象，建立了集GCMs氣候變化情景利用、降尺度方法、水循環模型套用及水資源預測機率描述為一體的理論方法體系，並提供未來該地區水循環要素變化過程和水資源發展趨勢的預測成果及其不確定性評價。全部完成了項目提出的研究任務，達到了預期目標。利用黃河源區歷史水文氣象資料，分析過去50年水循環要素變化的時空變化規律，發現從西北部到東南部，降雨呈現從增加到較少趨勢；而氣溫都是呈現增加趨勢，增幅高於黃河流域平均值；土地利用變化從上世紀70年代至今呈現退化—急劇退化—轉折—恢復的變化態勢,這一變化過程與徑流係數的變化相符合。在區域氣候模式研究方面，改進了區域氣候模式RegCM3中黃河源區的陸面特徵參數，發現模式解析度的提高能更合理描述黃河源區複雜地形分布，更好地模擬區域降水、溫度的時空變化特徵，陸面過程中考慮積雪的作用能有效改善模式對氣溫及其變化的模擬。在分散式模型研究方面，構建了多個適合於高寒地區特性的分散式水文模型，包括VIC模型、SWAT模型、新安江模型、TOPMODEL模型和HBV模型等。改進的新安江分散式模型具有很好的適應能力，模擬精度最高。在降尺度方法研究中，利用多個統計降尺度方法，分析表明基於多元線性回歸的統計降尺度方法，對於我國月平均地面溫度的統計降尺度套用是合理可用的；SDSM對於降水這類非常態分配的氣象要素也具有一定的模擬能力，且在東部表現優於西部；比較分析SDSM模型、LARS-WG模型和ASD模型，發現對黃河源區降水年總量和秋季的模擬都比較好，對冬、春和夏季的模擬， LARS-WG模型和ASD模型較好。在水循環模擬及未來水資源變化趨勢分析方面，利用IPCC AR4全球氣候模式中單個氣候模式情景和多個氣候模式集合情景、以及改進的區域氣候模式RegCM3動力降尺度後的氣候情景，選擇了改進新安江模型、VIC模型和SWAT模型，分別進行了未來水資源情景預測分析。在現有GLUE算法基礎上結合模糊集或信息熵理論，對水文模型輸入所需的氣象要素和水文模擬結果進行不確定性對比分析，定量評價資料及模型結構對模擬不確定性的影響，分析模型關鍵參數的異參同效特徵並探索參數的空間不確定性規律。