气候变化背景下若干水文问题的思考

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1、张建云 南京水利科学研究院水利部应对气候变化研究中心2009年12月18日气候变化背景下气候变化背景下若干水文问题的思考若干水文问题的思考鄱阳湖水文与水生态论坛鄱阳湖水文与水生态论坛戈尔：难以忽视的真相！后 天气候变暖不争的科学事实（2部影响深远的电影）环北极冰盖的变化（NASA，2005）1980年2003年气候变化 严重影响自然生态系统（北极冰盖消退）马尔代夫群岛国家，平均海拔.米。全球变暖，“旅游天堂”的马尔代夫可能消失准备举国搬迁气候变化严重影响人类生存和发展（岛国的灭顶之灾）马尔代夫首都马累（Male） 海底议会（2009.10.09）胡锦涛总书记胡锦涛总书记：气候变化问题是环境问题

2、，也是发展：气候变化问题是环境问题，也是发展问题，归根到底是发展问题。问题，归根到底是发展问题。党的十七大报告：党的十七大报告：加强应对气候变化能力建设。加强应对气候变化能力建设。中美联合声明：中美联合声明：双方强调双方强调气候变化是我们时代的重大气候变化是我们时代的重大挑战之一。挑战之一。双方决心双方决心根据各自国情采取重要减缓行动，根据各自国情采取重要减缓行动，并并认识到认识到两国在促成加强世界应对气候变化能力的可两国在促成加强世界应对气候变化能力的可持续成果方面具有重要作用。持续成果方面具有重要作用。 （2009.11.17）哥本哈根会议哥本哈根会议(框架公约第15次大会)背景：背景：京

3、都议定书减排协议将于2012年届满四大议题四大议题:发达国家明确中期减排目标发达国家明确中期减排目标化解发达国家与发展中国家的分歧化解发达国家与发展中国家的分歧发展中国家能否自愿提出减排目标发展中国家能否自愿提出减排目标明确对发展中国家资金供应明确对发展中国家资金供应 192观测到的气候变化对水文的可能影响鄱阳湖的水文问题几点认识主主 要要 内内 容容1.1 温室气体浓度温室气体浓度增加热量平衡改变全球气候变化1.2 全球：观测气温变化19062005，全球平均气温升高0.74；1990s是最热的10年； 1850年以来最热的12年有11年发生在近期。全球气候在过去百年正经历以全球变暖为主要特

4、征的显著变化IPCC-AR41.2 全球：未来气候情景气温升高：气温升高： 1.1-6.4海平面上升：海平面上升： 0.18-0.59m1.3 中国：观测气温变化中国气温变化与全球趋势基本一致最近50年，平均升率略高于全球平均水平 : 0.22/10a中国年均气温变化趋势 18601880190019201940196019802000温度距平（）0.50-0.5-1.01.01951-20041951-2004年期间季节平均气温年期间季节平均气温趋势系数分布趋势系数分布 (/10a) (/10a) 1951-20041951-2004年月平均气温变化年月平均气温变化趋势趋势 (/10a) (

5、/10a)春夏秋冬1.3 中国：观测气温变化四季均呈升温趋势，其中，冬季节升温显著；春夏季节存在局地降温情势。两个时段年平均降水量变化情况（1980-2000年与1956-1979年平均降水量之差）1.3 中国：观测降水变化海河流域: 减少最明显长江下游: 增加最明显 黄河流域: 减少较明显西部内陆河: 增加较明显 1.3 中国：海河流域降水变化 20世纪80年代以来比80年代以前减少约10海河区降水距平百分率曲线-60-40-2002040601906191619261936194619561966197619861996时间（年）降水距平百分率（）1980前后60min降雨量比值分布1.3

6、 中国：观测暴雨变化 区域性短历时暴雨强度有增加趋势 区域性极端强降水日数有增加趋势 陕西宽坪，1998.7，1300mm/ 6-7h（调查） 雷州半岛：2007年，1188.2mm/24h极端强降水事件日数的变化趋势2007年6月中国应对气候变化国家方案 中国未来气候变暖趋势将进一步加剧。 与2000年相比，中国年平均气温可能升高， 2020年：1.32.1；2050年：2.33.3。 未来50年中国年平均降水量将呈增加趋势，预计： 2020年，全国年平均降水量将增加2%3%， 但华北地区可能仍持继续减少趋势； 2050年，可能增加5%7%。 1.3 中国：未来气候预测 全球平均海平面每年上

7、升1-2mm,中国近50年上升0.13m 地域上呈南弱北强型 2008年我国沿海海平面为近10年来最高，比2007年上升了14mm天津天津 升升196mm 上海上海 升升115mm广东广东 升升50-60mm福建福建 升升50-60mm1.4 气候变化对海岸带的影响观测到的气候变化对水文的可能影响鄱阳湖的水文问题几点认识主主 要要 内内 容容气候变化可能产生的影响全球变暖降 水温 度海平面其 它气候要素变化影响领域农农 牧牧 业业水水 资资 源源林林 业业生生 态态海海 岸岸 带带其其 它它气候变化对水文的可能影响气候变化干旱洪涝生态 云 雷暴 冷锋 暖锋 热带气旋 热带外气旋 雪暴 有效水汽

8、 影响所有 降水系统 温室气体增加 辐射强迫增加 （全球变暖） 地表加热 表面潜热加热 大气持水能力增强 大气持水能力增强 温度升高 大气持水能力增强 降水率增加 风暴强度增强 潜热加热增强 径流增强 洪涝增多 降水量取决于系统尺度和持续时间、 系统组成、稳定度等 2.1 对洪涝灾害的可能影响气候变化对极端事件的影响 全球变暖 空气温度升高 大气持水能力增加 降水机率增大、强度增强，暴雨发生机率加大 全球变暖 海平面上升（2007年国家评估报告：2100年中国沿海海平面平均可能上升0.6-0.74m） 沿海及河口地区防洪形势更加严峻 全国平均降水量增加（国家应对方案：2020年，全国年平均降水

9、量将增加2-3%，2050年增加5-7)，将增加洪涝灾害发生机率。 近年来，我国部分极端天气气候事件的发生呈频率增加、强度增大趋势 9191江淮，江淮， 9898长江、松花江、闽江长江、松花江、闽江 20032003、20052005、20072007淮河淮河 20052005、20082008西江西江淹没房屋2.1 防洪安全：暴雨洪水2.1 对洪涝灾害的可能影响20002000多年历史资料统计：平均多年历史资料统计：平均每每2 2年发生一次年发生一次较大洪水较大洪水对经济社会发展产生深远影响上世纪90年代以来洪涝损失/GDP2005年，北京强暴雨2007年，济南强暴雨、南京强暴雨(河海大学新

10、校区被淹) 重庆强暴雨交通瘫痪、人民生活影响严重2.1 防洪安全：极端暴雨洪水淹没的街道强热带风暴发生频繁，呈增加趋势2.1 防洪安全：台风、风暴潮1970年以来我国登陆台风统计 台风浣熊近年强台风近年强台风2006.# 6 桑美，60m/s(17)；2000.#14 碧莉斯 55m/s(16)；2008.#15 蔷薇, 51m/s(16)；2005.#9卡努、#19龙王，2007.#9圣帕、#16罗莎 50m/s(15)2009年第8号台风“莫拉克”（38m/s(13)） 台风强度强、维持时间长，移速变化大、停滞时间长，降雨强度大、影响范围广，强风半径大、风暴增水高涉及台、闽、浙、赣、徽、沪

11、、苏、鲁等8省，致台湾461人死亡，192人失踪 温州苍南县城被洪水围困，县城停电，网络和电视不通 台湾南横公路损毁严重2.1 防洪安全： 台风、风暴潮2.1 防洪安全：凌汛全球气候变暖导致凌全球气候变暖导致凌汛形势变化汛形势变化黄河封河天数明显缩短，封河时的流量减小，封河时最大冰量明显减少，封河长度明显缩短工作人员调查景区受灾情况 黄河河面被冰块覆盖 全球变暖地表潜热增加蒸散发增强高温热浪及干旱事件频次增加、范围扩大2.2 对干旱灾害的可能影响气候变化加剧区域干旱不同年代我国干旱灾害情况统计年代年代平均受旱率平均受旱率/%/%平均成灾率平均成灾率% %因旱粮食减产率因旱粮食减产率/%/%19

12、491949195919597.357.352.362.362.322.32196019601969196912.412.45.875.874.464.46197019701979197917.5917.595.015.013.183.18198019801989198916.9516.958.128.124.824.82199019901999199916.6816.687.757.754.054.05200020002007200716.9516.9510.0510.056.146.14 建国以来，建国以来，我国干旱灾害的严重程度不断加深；我国干旱灾害的严重程度不断加深； 与建国初相比，与

13、建国初相比，2121世纪以来的平均受旱率、平均成灾率和粮世纪以来的平均受旱率、平均成灾率和粮食减产率分别是原来的食减产率分别是原来的2.32.3倍、倍、4.34.3倍和倍和2.62.6倍；倍； 20082008年，全国耕地累计受旱面积年，全国耕地累计受旱面积3.673.67亿亩，农作物受灾面积亿亩，农作物受灾面积1.781.78亿亩，成灾亿亩，成灾99279927万万亩；因旱造成粮食损失亩；因旱造成粮食损失161161亿亿kgkg 2.2 对干旱灾害的可能影响 2006年,川渝百年一遇大旱 2009年春,北方百日无雨雪，15省干旱严重，全国作物受旱面积1.36亿亩，比常年多46，有346万人饮

14、水困难 2.2 对干旱灾害的可能影响我国主要江河年径流量的变化（1981-2004年相对于年相对于1950-1980年）年） 总体趋势：减少 显著减少趋势 ：海河、黄河、辽河 弱减少趋势：淮河、松辽河、珠江、长江 弱递增趋势：长江中下游，淮河上游，嫩江-80-60-40-20020宜宜昌昌汉汉口口大大通通唐唐乃乃亥亥花花园园口口利利津津王王家家坝坝吴吴家家渡渡观观台台石石匣匣里里响响水水堡堡下下会会张张家家坟坟铁铁岭岭江江桥桥哈哈尔尔滨滨梧梧州州石石角角竹竹歧歧距平（%）距平（%）长江黄河淮河海河松辽河珠江闽江-80-60-40-20020宜宜昌昌汉汉口口大大通通唐唐乃乃亥亥花花园园口口利利津

15、津王王家家坝坝吴吴家家渡渡观观台台石石匣匣里里响响水水堡堡下下会会张张家家坟坟铁铁岭岭江江桥桥哈哈尔尔滨滨梧梧州州石石角角竹竹歧歧距平（%）距平（%）长江黄河淮河海河松辽河珠江闽江2.2 干旱灾害：河川径流 我国水资源总量为我国水资源总量为2.82.8万亿万亿m m3 3，人均水资源量不到，人均水资源量不到2170 m2170 m3 3 ，不足，不足世界人均的世界人均的1/31/3 我国有我国有40%40%以上的人口生活在缺水地区，饮水安全突出；以上的人口生活在缺水地区，饮水安全突出； 全国全国668668座座城市有城市有400400多座多座缺水，其中缺水，其中108108座座严重缺水，严重缺

16、水，1.61.6亿亿多城市多城市居民的正常生活受影响居民的正常生活受影响 北方地表水资源量难以支撑社会经济用水需求，地下水超采严重北方地表水资源量难以支撑社会经济用水需求，地下水超采严重2.2 水资源安全：供需矛盾我国洪涝干旱灾害发生机率可能增加南涝北旱的的格局可能不会有明显改变随着社会经济的发展，北方缺水情势可能会进一步加剧侧重经济发展（A2）情景的2050年水资源分布:北方缺水情势可能进一步加剧2.2 未来水资源情景农业灌溉用水量增加气温升高降水变化蒸散发增加生长期变化作物需水变化利用有效降水变化灌溉需水变化2.2 水资源安全：灌溉需水初步分析： 农业: 增加2.7%（相对情景：气温1，降

17、水3%） 工业: 气温每升高1将导致冷却需水增加12% 生活: 气温每升高1，生活用水量增加1.0%左右 生态: 水面蒸发加大 生态用水增加 供需矛盾更加突出 。2.2 未来水资源安全全球变暖 温度升高 需水增加冰川、雪盖萎缩；冰川、雪盖萎缩；湖泊萎缩、湿地减少；湖泊萎缩、湿地减少；地下水超采、水环境恶化地下水超采、水环境恶化水土流失、土地荒漠化水土流失、土地荒漠化污染的淮河水污染的淮河水干涸的白洋淀干涸的白洋淀土地荒漠化土地荒漠化2.3 对生态的可能影响世界上1/6以上的人口生活在冰川或融雪供水的江河流域，将受到冰川和积雪储水量减少、冬季流量与年度流量比率上升、季节流量下降的影响2.3 生态

18、影响：冰川、雪盖1989年年乌鲁木齐河源一号冰川，原本为一体的东、西两支冰舌在1993年完全分离，成为独立的两支冰川。从1958年到2004年，冰川平均厚度减薄了12m2004年年 冰川大范围缩小，雪盖面积下降，永久性冻土退化冰川大范围缩小，雪盖面积下降，永久性冻土退化 中国冰川资源及其变化调查项目显示：与第一次冰川普查相比，总体处于面积缩小状态，缩小比例为7.4青海高原多年冻土面积的减少和冻土下界的升高，20世纪60年代与90年代相比，高原多年冻土下界分布高度上升约71m，季节性冻土厚度平均减小19cm。2.3 生态影响：冰川、雪盖气候变化湿地影响湿地面积和功能影响湿地面积和功能碳汇，减缓气

19、候变化碳汇，减缓气候变化调节洪涝、干旱等极端事件调节洪涝、干旱等极端事件2.3 生态影响：湿地退化气温升高蒸发增大湿地萎缩降水减少入湖流量减少气候区域暖干化导致湿地资源减少、抗干扰能力减弱生物多样性减少，濒危物种增加、自然退化加重2.3 生态影响：湿地退化 天然状况：湖泊形态季节差异悬天然状况：湖泊形态季节差异悬殊殊 年内水位变化剧烈，达年内水位变化剧烈，达13m13m以上以上，洪水期，洪水期38503850平方公里，枯水期平方公里，枯水期不足不足10001000平方公里。平方公里。 “高水为湖、低水似河高水为湖、低水似河” “洪水一片、枯水一线洪水一片、枯水一线” 由于连年干旱，由于连年干旱

20、，20072007年冬季鄱阳年冬季鄱阳湖水面仅剩不足湖水面仅剩不足5050平方公里平方公里 鄱阳湖：旱灾导致湿地面积缩减2.3 生态影响：湿地退化湖泊类型湖泊数量湖泊面积湖泊蓄水量湖泊数（个）占总湖泊数（%）面积减少（km2）占总面积（%）蓄水量减少（亿m3）占总蓄水量（%）淡水湖10546.5779719.8310.811.7咸水湖2711.311764.31894.1盐湖107.56015.6162.7全国14223.9957412.4515.86.5 我国不同类型湖泊萎缩情况统计 2.3 生态影响：湖泊萎缩20世纪50年代以来，全国有142个大于10km2的湖泊萎缩，总计面积减少9574

21、km2，占萎缩前湖泊总面积的12%，蓄水量减少516亿m3，占湖泊总蓄水量的6.5%。 2.3 生态影响：地下水超采太湖蓝藻暴发2.3 生态影响：水污染严重河流湖泊变暖，热力结构和水质变化，藻类和浮游生物增加太湖2007年4月平均水温19.56，为25年来最高，为藻类暴发提供了适宜的条件2.3 生态影响：水土流失气候干旱极端暴雨增多植被退化水土流失加重观测到的气候变化对水文的可能影响鄱阳湖的水文问题几点认识主主 要要 内内 容容3.1 防洪安全问题防洪安全问题全球气候变化背景下，极端暴雨事件增多增强，鄱阳湖流域的洪涝灾害可能进一步加剧。 加强鄱阳湖流域暴雨、洪水的监测体系建设 强化暴雨洪水的预

22、警、预报、预测能力 气候变化对鄱阳湖暴雨洪涝影响的基础科学研究 鄱阳湖五河及区间来水的变化鄱阳湖五河及区间来水的变化3.2 鄱阳湖水位持续偏低原因分析鄱阳湖水位持续偏低原因分析气候变化影响？程度？气候变化影响？程度？三峡调度的影响（三峡调度的影响（ 蓄水期流量减少蓄水期流量减少 ）河道冲刷河道冲刷三峡水库运行后11011月三峡蓄水：下泄流量减小60008000m3/s12月至次4月蓄水位不低于枯季消落低水位 56月预泄期：流量增大100010000m3/s69月防洪调度期：削峰调度3、三峡水库调度的影响、三峡水库调度的影响九江河段泥沙冲淤变化对鄱阳湖湖九江河段泥沙冲淤变化对鄱阳湖湖口水位的变化

23、，江湖关系的变化口水位的变化，江湖关系的变化九江河段九江河段鄱阳湖出口水道鄱阳湖出口水道鄱阳鄱阳湖之间水沙的互动和反馈效应湖之间水沙的互动和反馈效应 上游来沙减少上游来沙减少 水库拦沙水库拦沙 “ “清水下泄清水下泄”致九江河段冲刷致九江河段冲刷3.3 三峡水库调度的影响三峡水库调度的影响江湖关系的主要问题江湖关系的主要问题：九江河道冲淤变化：九江河道冲淤变化（湖口附近官州、沙洲发展和束窄入江水（湖口附近官州、沙洲发展和束窄入江水道断面）道断面） 、鄱阳湖湖出口河段脆弱的泥沙、鄱阳湖湖出口河段脆弱的泥沙冲淤平衡和鄱阳湖出口主流流向随水位升冲淤平衡和鄱阳湖出口主流流向随水位升高而变化、八里江以下

24、河段冲淤变化的趋高而变化、八里江以下河段冲淤变化的趋势及对江湖水情的影响。势及对江湖水情的影响。江湖关系的科学问题江湖关系的科学问题：识别江湖关系的影：识别江湖关系的影响因素及其变化，揭示江湖吞吐结构与江响因素及其变化，揭示江湖吞吐结构与江湖水沙变化之间的耦合反馈机制，探讨江湖水沙变化之间的耦合反馈机制，探讨江湖水沙关系的演变规律湖水沙关系的演变规律3.3 三峡水库调度的影响三峡水库调度的影响3.4 水质水生态问题水质水生态问题气温升高，将使得湖泊水质进一步恶化（现IV-V类，部分劣V类），对河流湖泊水环境核生态系统产生重要影响，威胁供水安全和经济社会的可持续发展。 鄱阳湖水质环境监测体系建设

25、 鄱阳湖水质预警、预报能力 未来气候变化对河流湖泊水环境及水生态系统的影响分析 极端高温和持续干旱条件下供水安全的应急措施 湿地萎缩，鸟类和鱼类减少，研究生态保护措施和规划3.5 鄱阳湖的其它水文问题鄱阳湖的其它水文问题水利工程是防洪、抗旱的重要措施，也是应对气候变化能力建设的重要组成。在流域水利工程规划、工程设计中，需要充分考虑未来气候变化条件下对流域水文的影响。工程规划和管理中的气候变化问题工程规划和管理中的气候变化问题气候变化对鄱阳湖的影响；鄱阳湖对区域气候的反馈；加强水文气象等学科的交叉和结合。气候变化与局地气候的关系气候变化与局地气候的关系观测到的气候变化对水文的可能影响鄱阳湖的水文

26、问题几点认识主主 要要 内内 容容几点认识几点认识气候变化是不争的科学事实气候变化是不争的科学事实气候变化已经对水利、农业、林业、生态等自然领域和社气候变化已经对水利、农业、林业、生态等自然领域和社会经济发展多方面产生了严重影响，未来可能进一步加剧会经济发展多方面产生了严重影响，未来可能进一步加剧气候变化对水文循环产生直接影响，可能加剧洪涝、干旱气候变化对水文循环产生直接影响，可能加剧洪涝、干旱灾害，导致水环境恶化，破坏生态系统。气候变化对水文灾害，导致水环境恶化，破坏生态系统。气候变化对水文带来许多新的问题和挑战带来许多新的问题和挑战目前对气候变化的预测及影响评估具有较大不确定性，涉目前对气候变化的预测及影响评估具有较大不确定性，涉及多学科的交叉，应加强应对气候变化的基础研究及多学科的交叉，应加强应对气候变化的基础研究应对气候变化是全人类的共同职责，人人都应从我做起，应对气候变化是全人类的共同职责，人人都应从我做起，共同应对气候变化。共同应对气候变化。谢谢 谢谢 水利部应对气候变化研究中心水利部应对气候变化研究中心JyzhangMWR.GOV.CN个人观点供参考，欢迎讨论