气候变化对水资源的影响

5 4 3
石羊河
c
年 2 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响
河西内陆河河流径流量主要来自祁连山的降水， 流量与祁连山区的降水关系非常密切，与山前走廊区 的气候相关系数却很小。托勒、门源、刚察、酒泉、 肃南站汛期降水与疏勒河汛期流量，祁连、托勒、门 源、刚察、酒泉、民乐气象站汛期降水与黑河汛期流 量以及门源、乌鞘岭气象站汛期降水与石羊河汛期流 量之间的相关系数都超过了 95%的信度，其中，黑河 与祁连、疏勒河与托勒的相关系数最好，超过了 99.9%的信度。祁连山区降水的变差系数非常小，托 勒、祁连以及门源汛期降水的变差系数分别为 0.16、 0.11和0.13。河西内陆河流量的稳定主要是祁连山区 降水较稳定造成的，非汛期降水形成的冰雪消融也起 到了一定的调节作用。
变暖也呈现 出区域性特 征，即祁连 山区西部的 升温要高于 东部，中段 升温较多， 东部的气温 变化不大。 对 比 1980 和 2000 年 的 气 温数据，区 域最高升温 1.8℃ ， 全 区 平 均 升 温 1.0℃。
气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响
气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响
气候变化对我国农业影响及应对研讨班
气候变化对西北及内陆河流域水资源 (农业水资源)的影响 张 凯
中国气象局兰州干旱气象研究所 2008年9月
汇报提纲
1.气候变化下的西北水资源量及变化趋势
2.干旱内陆河流域主要水资源问题
3.气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响
4.气候变化的适应对策探讨
前 言
近百年来，全球气候正在经历着以变暖为主要特征的显 著变化，全球平均温度上升了约0.6℃—以温室气体排放为 主要标志的人类无序活动造成了这个严峻的现实。我国的年 均气温上升了约0.4～0.5℃。甘肃省的观测分析结果表明， 从1961到2000年，年均气温上升幅度约为0.8℃，不仅和全球 变暖的趋势相一致，还明显高于全国平均值。 在全球气候变化的大背景下，影响生态系统最主要的两 个因子—降水和气温，在西北主要表现为降水的减少和气温 的升高，进而深刻地影响水分循环。引起水资源在时空上的 重新分布和水资源数量的改变，进而影响生态环境和社会经 济的发展。因而气候变化对水资源的影响是成为全球变化研 究的重要部分。
气候变化下的西北水资源量及变化趋势
1.西北地区气候变化特征
西北地区多年平均降水多年变化过程 400
/mm 量 水 降 年
西北地区多年平均温度变化过程 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 1950 1960 1970 1980 1990 2000
350 300 250 200 1950 1960 1970 1980 1990 2000
酒泉
陇东
武-兰-甘
干旱内陆河流域主要水资源问题
内陆河流域分布图
疏勒河
黑河 石羊河
干旱内陆河流域主要水资源问题
西 北 内 陆 水 循 环 示 意 图
干旱内陆河流域主要水资源问题
（一） 用水主 要集中 在中游 地区， 农业用 水比例 较大
（二） 用水量 逐年增 加
耗水指数(%)
10 20 30 40 50 60 0
中
1961
1971
1981
1991
2001
1960
1970
1980
1990
2000
年平均气温/℃
-2 -3 -4 -5
年平均气温/℃
0 1951 -1
1961
1971
1981
1991
2001
0 1951 -1 -2 -3 -4 -5
1961
1971
1981
1991
2001
托勒
野牛沟
气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响
年份
临泽
乌江—临泽
干旱内陆河流域主要水资源问题
（四）水资源有 效利用率较低浪
费严重
在农田灌溉中，相当一部 分灌区仍沿用大水漫灌的 方式，造成水资源严重浪 费。目前有的地区毛灌溉 定额高达12750～ 13500m3/hm2，个别灌区定 额仍高达15000m3/hm2。根
据灌溉试验资料，一般灌
溉定额为4200～ 4950m3/hm2，就可以获得 高产因此，灌溉定额越高， 无效消耗的水量就越多。 水分消耗大而经济效益低。
物质平衡( mm )
50 0 -50 -100 -150 -200 -250
平衡年
最近两年间, 冰川为较大的负平衡, 出现强烈亏损。冰川是气候的产物， 冰川的萎缩强烈反映了祁连山冰川对全球气候变暖过程的响应。
气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响
3.走廊平原区气候变化特征
3.1 温度变化
永昌 武威
10
气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响
2. 祁连山区气候变化对水资源的影响 2.1 对出山口径流的影响
16 14
径流量
疏勒河
径流量
10 8 6 4 1950 1960 1970 1980
径流量
12
24 黑河 b a 22 20 18 16 14 12 年 年 10 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 1990 2000 2010
年平均气温/ ℃
7
年平均气温/℃
9 8 7 6 1941 1961
民勤 11 10 9 8 7 6 1951 1961 1971 1981 1991 2001
6 5 4 3 1951 1961 1971 古浪 1981 1991 2001
1981
2001
年平均气温/℃
6 5 4 3 1951 1961 1971 1981 1991 2001
气候变化下的西北水资源量及变化趋势
3.西北地区未来气候变化及其影响 据国际气候专门Leabharlann Baidu员会2001年综合了国际上的20多个全球 气候模式，预测到21世纪末全球平均气温将上升1.4-5.8℃，其 中中国部分约增加2.7℃，中国西北地区气温将可能变暖 0.75~2.40℃，降水可能增加的范围在10%~35%之间，其中甘肃 可能变暖0.75~2.20℃，降水可能增加的范围在-0.5%~20%之间。 根据这种预测，这是过去1000年来温度上升最快的时期。 我们又采用了分辨率较高的区域气候模式，将其结果与自 然波动因素（如太阳活动、火山等）影响气候变化进行简单的 叠加，预测未来50年自然变化可能造成甘肃气候变冷，其变冷 幅度大约为-0.3~-0.4℃，而人类活动却造成气候变暖，幅度 0.1~2.2℃之间，综合预测未来50年甘肃气候仍然持续变暖，特 别是后30年增温更加明显。降水的变化不确定性较大，但呈现 增加的趋势，有三个大值中心。
气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响
2.2 对上游山区冰川的影响
B C A Scn cn San an
150 100
纯积累、消耗量( 10 4m 3)
600 400 200 0 -200 -400 纯积累量 纯消融量 物质平衡 1974- 1975- 1976- 1983- 1984- 1985- 1986- 1987- 2001- 20021975 1976 1977 1984 1985 1986 1987 1988 2002 2003 -600 -800 -1000
气候变化下的西北水资源量及变化趋势
上述对未来的预测， 从表面上看是比较乐观的， 特别是降水的增加，对缺 水的甘肃是非常有利的。 但随着气温的升高，蒸发 量也剧增，同时由于甘肃 大部分地区地处干旱、半 干旱区，平均降水量也就 在100-400毫米，即使转 为“暖湿型”气候，也不 可能根本改变甘肃特别是 极端干旱区干旱气候区的 基本状况,对此我们必须有 清醒的认识。
特征：西北地区温度总体呈上 升趋势，而降水呈下降趋势。
/℃ 度 温 均 平 年
气候变化下的西北水资源量及变化趋势
2. 气候变化对水资源的影响
黄河兰州唐乃亥年径流量变化过程 600 500 400 300 200 100 0 1950
兰州
泾渭河年径流量变化过程 35 30 25 20 15 10 5 0 1950
1.2 降水变化
50 40
降水量距平百分比
30 20 10 0 -10 -20 -30
y = 0.2082x - 4.741 R 2 = 0.0498
a
1957 1960 1963 1966 1969 1972 1975 1978 1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999
年平均流量/m3
渭河
年平均流量/m3
唐乃亥
泾河
1960
1970
1980
1990
2000
1960
1970
1980
1990
2000
黄河上游
气候变化下的西北水资源量及变化趋势
随着全球变暖的加剧，90年代黄河上游气温显著增加，引起蒸 发增大，冻土层减少，水分下渗增大，从而造成流域内产流的减少。 对陕、甘、宁、青4省影响较大的黄河流域中上游地区水资源呈明 显的下降趋势，特别是最近10年下降幅度最大，比多年平均减少 21%，水资源量只略高于最枯的1930s。泾渭河水系水资源对陕西工 农业生产及城镇生活影响最大，两河的用水量占该省总用水量的 46%，其水资源多年来呈现大幅减少趋势，比多年平均分别减少25% 和28%。由于泾渭河水资源的大副减少，使得西安城市用水和关中 盆地农业灌溉用水极度紧张，也使主要利用渭河水资源的甘肃天水 市的工农业和城市用水非常紧张，与西安的情况不相上下，达到空 前水平，在最严重的高温干旱季节，两市部分居民不得不买矿泉水 和纯净水做饭。 260多年来黄河上游流量的丰枯变化与旱涝时段基本一致。这 些都反映出黄河径上游流量与气候变化的一致性。
山区降水分布也基本与山体走势一致，西段降水较少，降水量在150 mm左 右；中段降水在400 mm以上，其中降水高值中心位于山体南侧的湟中(101.6。 E，36.5。N)，年降水量为529.3 mm；祁连山东段降水在350 mm 以上。
气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响
降水也呈现了 增加的趋势， 东部降水变化 不大，而中西 部降水相对增 加较多。对比 1980和2000年 的降水数据， 全区降水量最 大增加了 11.4mm，最低 增加0.9mm，全 区平均降水增 加5mm。
1954 1958 1962 1966 1970 1974 1978 1982 1986 1990 1994 1998
耗水指数
干旱内陆河流域主要水资源问题
年份
泉水量(108m3)
10 11 13 12 14 15 16 9
（三） 地下水 下降和 泉水资 源枯竭
民乐
高台
干旱内陆河流域主要水资源问题
1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
年平均气温/℃
7
走廊区东部石羊 河流域温度上升 幅度较大，与 1950 s均值相比， 平均温度上升幅 度达0.5℃，与 1960—1990年均 值相比，上升幅 度达0.8℃，与全 球升温幅度相等， 可以认为达到显 著水平。区内升 温幅度最大的是 民勤站，达1.0℃
气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响
1. 祁连山区气候变化特征
1.1 温度变化
年平均气温/℃
温度变化
年平均气温/℃
2.0 1.0 0.0 -1.0 -2.0 1951
乌鞘岭
2.5 2 1.5 1 0.5 0 1950
祁连
在全球气候变化 东 的条件下，内陆 河流域气温发生 了显著变化，特 别是祁连山高寒 地区，温度上升 的幅度和趋势更 加明显。从实测 资料计算结果看， 西 1990s上升幅度 最大。
气温
降水
径流量
气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响
气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响
总体来看，各出山口流量近 60ａ来是趋于增加的， 尤以冬季更为显著，其余季节流量也呈上升趋势，但表 现不是很明显。黑河流域流量的增加主要是气候向暖湿 转变的结果。表现在两个方面：一是祁连山区夏季降水 量的增加，二是山区冬春季气温的升高。通过分析莺落 峡出山口流量与气温的相关系数，表现为上年10月～次 年5月为正相关，其中3～ 4月，11～12月相关尤其显著。 冬暖有利于祁连山冰雪消融，产生径流。降水对流量的 贡献主要在夏半年 (5 ～ 10 月 ) ，其中 6 ～ 9 月显著性水平 超过α 0.01信度检验。冬季降水(雪)与流量相关很差，甚 至呈负相关，这是因为冬季降水(雪)先以积雪形式储存 于山顶，多降水(雪)天气通常气温偏低，减缓了冰雪消 融。总体来看，降水与流量的关系更密切、更直接。