长江三峡库区和上游气候变化特点及其影响_陈鲜艳

第 １１ 期
陈 鲜 艳 ，等 ：长 江 三 峡 库 区 和 上 游 气 候 变 化 特 点 及 其 影 响
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均分布在宜昌至重 庆 长 江 干 流 或 支 流 附 近，形 成 了 一 个 比 较 完 整 的 监 测 网 络 （图 １）。 采 用 １９６１～２０１０ 年 库 区 ３３ 个 站 点 的 逐 日 地 面 气 象 观 测 资 料 ，对 三 峡 库区 的 降 水、气 温、相 对 湿 度 等 要 素 近 ５０ａ来 的 时 空分布特点进行分析。三峡库区位于我国长江流域 上 游 ，在 西 南 地 区 的 东 边 缘 ，为 了 更 好 地 反 映 出 三 峡 库 区 与 周 边 大 环 境 的 变 化 异 同，本 文 对 长 江 流 域 近 ５０ａ来的气温及降水变化进行分析，并与三峡库区气 候进行比较。长江流域范围监测站点见图２。
三峡库区位 于 长 江 上 游 下 段 ，东 起 湖 北 省 宜 昌 ， 西迄重庆江 津 区。水 库 蓄 水 至 １７５ ｍ 时，回 水 长 度 ６６３ｋｍ，水库平均水深约７０ ｍ，坝前最大水深１７０ｍ 左右，干流平均宽度约 １．５ｋｍ，断 面 窄 深，仍 然 保 持 狭长的条带河道形状，属典型的峡谷河道型水库。
ＨＹ２００９０６０１、ＧＹＨＹ２０１２０６０１３）；９７３ 计 划 项 目 （２０１０ＣＢ４２８４００、２０１２ＣＢ９５５９０３） 作 者 简 介 ：陈 鲜 艳 （１９７５～ ），女 ，上 海 人 ，高 级 工 程 师 ，博 士 研 究 生 ，主 要 从 事 气 候 监 测 及 气 候 影 响 评 价 ．Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｘｙ＠ｃｍａ．ｇｏｖ．ｃｎ
（１．中国气象科学研究院，北京 １０００８１；２．中国科学院大学，北京 １０００４９； ３．国家气候中心，北京 １０００８１；４ ．中国气象局，北京 １０００８１）
摘 要 ：利 用 １９６１～２０１０ 年 逐 日 气 温 、降 水 等 气 象 观 测 资 料 分 析 三 峡 库 区 和 长 江 流 域 等 地 区 气 象 要 素 的 气 候 长 期 变化趋势，并利用监测资料和数值模拟试验初步分析 了 水 库 蓄 水 后 对 三 峡 库 区 附 近 局 地 的 天 气 气 候 的 可 能 影 响 。 结果表明：近５０ａ来三峡库区平均气温呈现上升趋 势，降 水 量 具 有 年 代 际 变 化 特 征，２１ 世 纪 以 来 库 区 降 水 转 为 少 雨期；气温和降水的变化都与长江上游乃至整个长江流域的变化趋势基本一致。 水 库 蓄 水 后 对 库 区 附 近 气 温 产 生 调节作用，夏季降温和冬季增温效应明显；蓄水后库区年降水量没有明显变化。 总 体 上，三 峡 水 库 对 附 近 气 候 影 响 范 围 一 般 不 超 过 ２０ｋｍ。
三峡库区的气候发生了明显变化吗？变化趋势 与整个长江流域或西南地区相左吗？大型水利工程
的兴建对周边的气候有影响吗？国内外相关研究成 果也存在较 大 的 争 议［３～７］，一 般 认 为 水 库 的 建 成 蓄 水对大范围气候的影响并不明显。位于巴西和巴拉 圭两国交界的伊泰 普 大 坝 是 特 大 型 水 利 工 程，对 伊 泰普水文站 在 水 库 建 成 （１９８４ 年）前 后 的 监 测 数 据 分析表明，水库周围 的 年 均 温 度 和 空 气 相 对 湿 度 都 增加很少，兴建水库 并 未 引 起 库 区 周 边 地 区 的 气 候 发生任何趋势性的变化。位于埃及境内的阿斯旺水 库（１９６７年建成）是非洲最大的水 库，在 控 制 尼 罗 河 洪 水 、解 决 干 旱 区 灌 溉 问 题 、利 用 水 力 发 电 等 方 面 都 起 到 了 巨 大 的 作 用 ，相 关 研 究 表 明 ，阿 斯 旺 水 库 未 对 附近地区的气候和大气环流产生明显的影响。
为了分析三峡库区气候变化趋势及其可能影 响，本文分别利用三 峡 库 区 和 长 江 流 域 逐 日 气 象 站 点资料，首先揭示了 库 区 基 本 气 候 特 征 及 气 候 变 化 趋 势 ，比 较 蓄 水 前 后 水 库 局 地 气 候 变 化 ，并 利 用 高 分 辨率的数值模式进 行 数 值 模 拟，通 过 有 无 三 峡 水 库 的 对 比 试 验 ，分 析 水 库 气 候 效 应 。
２ 三峡水库蓄水对局地气候的可能影响
图 １ 三 峡 库 区 气 象 站 点 分 布 Ｆｉｇ．１ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｔａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ Ａｒｅａ
图 ２ 长 江 流 域 气 象 站 点 分 布 Ｆｉｇ．２ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｔａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ
三 峡 水 库 属 季 节 性 调 控 水 库 ，秋 冬 季 蓄 水 ，汛 期 放水，年水位在 １４５～１７５ ｍ 调整。２０１０年１０ 月 ２２ 日 水 位 １７４．３７ ｍ，接 近 水 库 设 计 的 最 高 水 位 ，２０１１ 年 ７ 月 ８ 日 水 位 １４５．７ ｍ，接 近 汛 期 防 洪 限 制 水 位 ，为 年 内水位最低时期。根据这两个时段卫星遥感监测显 示，库区水体面 积 差 异 最 大 的 地 方 为 坝 区 ，受 水 位 降 低影响，坝区水体面积由２５３ｋｍ２ 减少至１７９ｋｍ２，减 少约２９％，２０１１年７月水库干流较２０１０年１０月有所 变窄，同时部分支流入河口变窄，长度退缩，库区其余 地方水体面积差异不大。表明库区不同蓄水时期整 个三峡水库内河道宽度变化并不明显（图３）。
第 ２２ 卷 第 １１ 期 ２０１３年１１月
长江流域资源与环境 Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｂａｓｉｎ
Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．１１ Ｎｏｖ．２０１３
长江三峡库区和上游气候变化特点及其影响
陈 鲜 艳１，２，３，宋 连 春３，郭 占 峰３，高 学 杰３，张 强４
１ 资料和方法
长 江 三 峡 库 区 范 围 内 有 地 面 人 工 气 象 站 ３３ 个 ，
收 稿 日 期 ：２０１２－１１－０７；修 回 日 期 ：２０１３－０２－２０ 基金 项 目：国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （４１１０５０５３）；国 际 科 技 合 作 项 目 （２０１０ＤＦＡ２１３４０）；行 业 专 项 （ＧＹＨＹ２０１３０６０２３、ＧＹ－
在本 文 中，常 年 平 均 值 指 １９７１～２０００ 年 平 均 值。三峡库区、长江 流 域 等 区 域 平 均 值 采 用 算 术 平 均 方 法 计 算 ，由 于 各 区 域 内 气 象 站 空 间 分 布 较 均 匀 ， 采用这种办法也是合理的。在对各区域气候要素的 趋 势 估 算 时 ，主 要 基 于 １９６１～２０１０ 年 历 年 资 料 的 线 性倾向特征计算得到。
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长江流域资源与环境
第 ２２ 卷
选取近库区的气 象 测 站 （巫 山、巴 东）与 远 库 区 的 气 象 测 站 （巫 溪 、兴 山 ）的 监 测 数 据 ，分 析 库 区 蓄 水 前后距离水库不同远近的气温的变化。结果显示， 近 库 区、远 库 区 年 平 均 气 温 变 化 趋 势 一 致，但 在 ２００３年以后两 地 气 温 差 值 增 大，比 ２００３ 年 前 的 差 值增大 了 ０．３ ℃，并 在 ２００９ 年 后 两 者 差 值 始 终 维 持。进一步分析发 现，蓄 水 后 夏 季 近 库 区 升 温 小 于 远库区，导致两者夏 季 平 均 气 温 差 值 减 小 ０．１ ℃ 左 右。冬季近库区增 温 幅 度 略 大 于 远 库 区，两 者 平 均 气温差增大０．４ ℃左右（表１）。 由于气温差值已经 排除了大气候背景 对 整 个 库 区 的 影 响，可 以 近 似 认 为这种近、远库区平 均 气 温 差 值 变 化 是 由 水 库 局 地 气 候 效 应 造 成 ，冬 季 增 温 ，夏 季 降 温 。
局地气候效应分析。文中还使用了国家卫星气象中 心提供的卫星监测 水 体 变 化 图，用 以 对 比 三 峡 水 库 高水位蓄水期和低水位蓄水期水体差异比较。
在进行三峡水库对附近气候影响范围的影响评 估数 值 模 拟 时，采 用 的 是 ＲｅｇＣＭ３ 模 式。ＲｅｇＣＭＳ 系列模式在中国 地 区 有 很 多 应 用 ，表 ［８～１２］ 明 模 式 对 中国气候有较好的模拟能力。模式中心点取 ３０°Ｎ、 １０８°Ｅ，水 平 分 辨 率 取 １０ｋｍ。 通 过 ＳＵＢＢＡＴＳ 方 法［１２］，将次网格点分辨率增加到２ｋｍ×２ｋｍ，范 围 覆盖三峡地区，因此 可 以 反 映 三 峡 水 库 蓄 水 前 后 水 面的变化。模拟时分别模拟水库蓄水前下垫面和蓄 水后下垫面的区域 气 候，利 用 两 者 模 拟 结 果 差 值 进 行库区气候效应分析。
关 键 词 ：三 峡 库 区 ；气 候 变 化 ；趋 势 ；影来自百度文库响 中 图 分 类 号 ：Ｘ１６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００４－８２２７（２０１３）１１－１４６６－０６
２０１１年春夏季，全球各地的 气 候 都 在 经 受 着 不 同极端天气气候事 件 的 袭 击 和 考 验，欧 洲 和 美 国 中 部一些地区 也 出 现 了 严 重 的、持 久 的 气 象 干 旱，德 国、法国和英国等国 家 经 历 了 历 史 上 少 见 的 持 续 性 干旱，法国６０个省 不 得 不 限 制 用 水，高 温 少 雨 使 农 业倍受打击。在中 国，长 江 中 下 游 地 区 春 季 发 生 了 近６０ａ来最严重的冬春持续气象干旱。 近 年 来，在 全球气候变暖背景 下，极 端 天 气 气 候 事 件 的 时 空 分 布出现了变 化，特 别 是 暖 干 事 件 趋 强 增 多 。 ［１］ 长 江 流域自古以来在我 国 政 治、经 济 等 领 域 占 有 极 为 重 要 的 战 略 地 位 ，气 候 一 旦 发 生 异 常 ，可 能 影 响 着 流 域 内广大地区，特别是 经 济 发 达 的 长 江 中 下 游 平 原 地 区。１９９６年位于 长 江 上 游 末 端 的 三 峡 工 程 建 设 以 来，三峡大坝诱发长 江 流 域 极 端 天 气 的 说 法 争 论 不 止，三峡库区的气候 变 化 趋 势 以 及 三 峡 工 程 的 气 候 效应受到广泛关 注。 有 人 认 为 三 峡 大 坝 的 兴 建，在 长江上堵住了向四 川 盆 地 输 送 水 汽 的 通 道，从 而 造 成长江上游的降水 减 少；也 有 人 认 为 三 峡 大 坝 建 成 后大坝附近的降水 有 所 减 少，而 大 坝 和 秦 岭 山 脉 之 间区域的降水有所增加 。 ［２］
图 ３ 三 峡 地 区 水 体 变 化 卫 星 监 测 图 （黄 色 为 ２０１１ 年 ７ 月 ８ 日 与 ２０１０ 年
１０ 月 ２２ 日 相 比 消 失 的 水 体 ） Ｆｉｇ．３ Ｗａｔｅｒ Ａｒｅａ Ｃｈａｎｇｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ
Ｓａｔａｌｌｉｔｅ （Ｙｅｌｌｏｗ Ａｒｅａ ｉｓ ｔｈｅ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ａｒｅａ）
在进行 三 峡 水 库 气 候 基 本 特 征 分 析 时，计 算 １９６１年以来各 年 代 降 水、气 温 等 气 候 要 素 值，比 较 各年代变 化 特 征。 在 进 行 三 峡 库 区 气 候 效 应 分 析 时 ，分 别 在 三 峡 水 库 外 围 （远 库 区 ）和 三 峡 水 库 边 （近 库区）选 择 趋 势 变 化 接 近 的 代 表 站，计 算 蓄 水 后 （２００４～２０１０ 年）和 蓄 水 前 （１９９３～２００４ 年）两 段 时 期近库区和远库区 各 气 候 要 素 的 差 值 和 比 值，得 到 两 者 气 温 、降 水 等 要 素 的 相 对 变 化 和 差 异 ，进 行 库 区