氣候變化對黃淮海地區(qū)水循環(huán)的影響機理和水資源安全評估

1、氣候變化對黃淮海地區(qū)水循環(huán)的影響機理和水資源安全評估一、項目基本信息項目名稱：氣候變化對黃淮海地區(qū)水循環(huán)的影響機理和水資源安全評估項目編號：2010CB951100起止年月：2010年6月至2014年12月依托部門：水利部第一承擔單位：水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院課題設(shè)置:課題編號課題名稱課 題負 責 人1單位-河海大學201氣候1A變化0C對區(qū)余;中B域水鐘】國9循環(huán)波科5的影學1響機院1理研大0究氣1物理研究所2氣候中0變化國1對旱一水0澇災嚴-,利C害的:水B影響A電9及風科5險評學1估研1究0院2河 海 大 學2 0 1 0 C B 9 5 1 1 0 3氣候 變化 對

2、區(qū) 域水 資源 影響 評估 及不 確定 性分 析引建云水 利 部 交 通 運 輸 部 國 家 能 源 局 南 ,京 ：水 項 科 學 研 究 院水 利 部 水 利 信 息 中 心北京師2* 氾L0氣候大V1變化學1背景0下水C夏資源B星1安全9r評估輝51和適京1 1應對水1A策研利O究科4學研究院二、研究內(nèi)容（一）擬解決的關(guān)鍵科學問題當前，在氣候變化對水影響的研究領(lǐng)域，國內(nèi)外學術(shù)界普遍關(guān)注三個熱點問題：一是氣 候變化如何影響水循環(huán)要素及其過程；二是氣候變化與旱澇災害發(fā)生頻率和強度的關(guān)系；三 是如何定量區(qū)分氣候變化和人類活動對區(qū)域水資源的影響。上述問題也是國內(nèi)外該研究領(lǐng)域 的重大科學前沿問題。

3、結(jié)合國家水資源安全保障和應對氣候變化的重大需求，本項目擬解決 的關(guān)鍵科學問題包括:氣候變化對水循環(huán)的影響機理;氣候變化對旱澇災害的驅(qū)動機制;氣候變化對區(qū)域水資源的影響歸因。氣候變化對水循環(huán)的影響機理氣候作為人類賴以生存的自然環(huán)境的重要組成部分，它的任何變化都會對自然生態(tài)系統(tǒng) 以及經(jīng)濟社會產(chǎn)生不可忽視的影響。全球變暖將增加大氣的持水能力，加快水循環(huán)過程；氣 候變化將改變?nèi)蛩h(huán)現(xiàn)狀，影響到降水、蒸發(fā)、徑流、土壤濕度、地下水等水循環(huán)要素 的時空分布及動力耦合機制。研究氣候變化對水循環(huán)的影響，發(fā)展基于水循環(huán)要素動力耦合 過程的理論方法，揭示氣候變化對我國重點區(qū)域水循環(huán)關(guān)鍵過程及其時空變化的影響機制

4、、程度和趨勢，是保障我國水資源安全的重大科學問題。氣候變化對旱澇災害的驅(qū)動機制在全球氣候變化的背景下，極端氣候事件有增多增強趨勢。同時，伴隨著我國大規(guī)模經(jīng) 濟社會活動的持續(xù)增強，高密度水利工程群、城市群和大范圍農(nóng)業(yè)建設(shè)，形成了復雜的人類 活動影響鏈，加劇了災變過程預測和防治的復雜性，增加了防洪工程在原有設(shè)計標準下的災 害風險。分析水循環(huán)過程變化與旱澇災害發(fā)生頻率和強度的關(guān)系、旱澇災害變化趨勢，研究 氣候變化對旱澇災害的驅(qū)動機制，開展旱澇災害風險評估，降低旱澇災害對自然和社會的影 響，是滿足國家防災減災重大需求的基礎(chǔ)。氣候變化對區(qū)域水資源的影響歸因區(qū)域水資源變化是氣候變化和人類活動（土地利用、水

5、利工程、經(jīng)濟社會發(fā)展）共同影 響的結(jié)果。氣候變化改變陸面-大氣之間的水分、能量交換及傳輸過程，影響流域的水文過 程和區(qū)域水資源分布格局；土地利用和水利工程改變下墊面特征，影響區(qū)域水資源的時空分 布；經(jīng)濟社會發(fā)展改變用水需求和結(jié)構(gòu)，影響水資源的供需平衡?？茖W區(qū)分氣候變化和人類活動對水資源的影響，是目前國際上全球氣候變化研究中的難點。（二）主要研究內(nèi)容圍繞三大關(guān)鍵科學問題，選擇旱澇問題嚴重、水資源供需矛盾突出的黃淮海地區(qū)為研究 對象，探索氣候變化對水循環(huán)要素和過程影響機理，分析氣候變化對旱澇災害的驅(qū)動機制， 評估未來氣候變化下的旱澇災害風險和區(qū)域水資源安全，提出水資源應對氣候變化的適應對 策。面向

6、國家水資源安全保障的重大需求，擬開展以下四方面的主要研究內(nèi)容：變化規(guī)律 與影響機理；評價方法與技術(shù)；影響評價與預測；適應策略與措施。每項主要研究內(nèi)容分述如下：變化規(guī)律與影響機理（1）水汽通量、降水、蒸散發(fā)、徑流等水循環(huán)要素變化規(guī)律;氣候變化對水循環(huán)過程的影響機理;旱澇災害時空變化規(guī)律;氣候變化對旱澇災害的驅(qū)動機制;區(qū)域水資源時空變化規(guī)律;氣候變化和人類活動對水資源的影響歸因;氣候變化對農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、生態(tài)等需水的影響機理。評價方法與技術(shù)陸面模式-水文模型耦合技術(shù);基于空間信息平臺的多尺度氣候變化對水資源影響評價模型;氣候變化和人類活動對水資源影響的識別方法;考慮氣候變化影響的需水預測模型;旱

7、澇災害風險評估方法;水資源脆弱性評價指標體系與水資源安全評價方法。影響評價與預測氣候變化對旱澇災害發(fā)生頻率和強度的影響評價;未來氣候變化情景下旱澇災害的風險評估;氣候變化和人類活動對區(qū)域水資源的影響評價;未來氣候變化情景下區(qū)域水資源安全及不確定性分析。適應策略與措施基于風險管理的水資源適應策略。旱澇災害應對措施。三、預期目標(一)總體目標本項目以加強氣候變化對水資源安全影響研究和提高我國應對氣候變化適應能力的基 礎(chǔ)科學支撐為總目標，圍繞氣候變化對水循環(huán)的影響機理、氣候變化對旱澇災害的驅(qū)動機制、 氣候變化對區(qū)域水資源的影響歸因三大關(guān)鍵科學問題，在理論層面揭示氣候變化背景下流域 水循環(huán)要素的時空變

8、化和響應機理以及旱澇災害變化規(guī)律，創(chuàng)新水循環(huán)基礎(chǔ)理論；在方法層 面提出氣候變化和人類活動對區(qū)域水文過程影響的定量識別方法、構(gòu)建多尺度的氣候變化源 影響評價模型、發(fā)展旱澇災害風險評估方法，創(chuàng)新流域水文模擬技術(shù)與水資源影響評價方法; 在應用基礎(chǔ)層面提出基于風險管理的水資源適應策略和旱澇災害的應對措施，滿足國家水資 源安全保障和應對氣候變化的重大需求。通過項目的實施，建設(shè)一支具有國際先進水平和創(chuàng)新能力的水文水資源及相關(guān)交叉學科 的科研隊伍；建立一個集野外觀測和科學實驗、理論研究和生產(chǎn)應用于一體的水文水資源科 研條件平臺；提高我國在氣候變化對水循環(huán)和水資源安全影響及對策研究領(lǐng)域的國際地位， 增強我國在

9、水資源安全戰(zhàn)略方面應對氣候變化的適應能力。（二）五年預期目標國家重大需求的預期貢獻（1）研究氣候變化對旱澇災害的驅(qū)動機制，評估未來氣候變化下的區(qū)域旱澇災害風險 和應對措施對策，為區(qū)域防汛抗旱、防災減災、保障經(jīng)濟社會及人民群眾生命財產(chǎn)安全提供科技支撐。（2）研究氣候變化和人類活動雙重影響下區(qū)域水資源變化歸因，定量評估區(qū)域未來水 資源安全情勢，為區(qū)域水資源可持續(xù)利用支撐經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展提供科技保障。（3）提出基于不確定性評估和風險管理的水資源適應策略和旱澇災害應對措施，為國 家應對氣候變化的宏觀戰(zhàn)略和區(qū)域中長期發(fā)展規(guī)劃提供重要支撐。理論方法和技術(shù)的預期進展及科學價值（1）機理機制層面，通過深入

10、分析流域水循環(huán)要素和旱澇災害的時空變化規(guī)律，揭示 氣候變化對水循環(huán)要素和過程的影響機理、大氣水-地表水-土壤水-地下水動力耦合機制、旱澇災害的驅(qū)動機制，創(chuàng)新流域水循環(huán)基礎(chǔ)理論。（2）模型方法層面，在氣候變化和人類活動對水文水資源影響的歸因識別方法、多尺 度氣候變化影響評價模型、旱澇災害風險評估方法等方面取得重大進展，創(chuàng)新流域水文模擬與水資源影響評價方法。應用基礎(chǔ)層面，在評價流域水資源系統(tǒng)的脆弱性、基于不確定性決策和風險管理 等方面取得重要進展，創(chuàng)新應對氣候變化的水資源安全適應對策和風險管理理論。學科發(fā)展層面，推動水文學、大氣學、地理學、災害學、農(nóng)學、環(huán)境學等學科交 叉和融合，促進我國水文水資源

11、學科基礎(chǔ)理論與方法的進步和發(fā)展。人才隊伍與基地建設(shè)培育46名有國際影響的中青年科學家，培養(yǎng)7090名研究生，建設(shè)一支具有 國際先進水平和創(chuàng)新能力的水文水資源及相關(guān)交叉學科的研究隊伍。建立一個集野外觀測和科學實驗、理論研究和生產(chǎn)應用于一體的水文水資源科研 平臺，完善12個科學實驗站的實驗內(nèi)容和實驗方案，使我國水文水資源基礎(chǔ)理論研究躋身 世界先進行列。通過項目的實施，推進水循環(huán)和水資源相關(guān)國家重點實驗室的發(fā)展。成果與發(fā)表出版(1)提交有關(guān)氣候變化對我國水資源影響方面的國家咨詢報告，其中部分成果在國家氣候變化影響評估報告和IPCC第五次評估報告中得到應用。(2)在國內(nèi)外重要期刊和重要會議上公開發(fā)表學

12、術(shù)論文350篇以上，其中SCI論文100篇以上。出版高水平的學術(shù)專著46部。召開國際和國內(nèi)大型學術(shù)研討會23次，并出版會議論文集。四、課題設(shè)置課題一：氣候變化對區(qū)域水循環(huán)的影響機理研究研究目標:闡明水循環(huán)過程要素之間的聯(lián)系及其演變的驅(qū)動機制，研究大氣-地表-土壤-地下之間研究內(nèi)容:本課題以研究區(qū)域、實驗流域和實驗站為研究對象，重點研究區(qū)域水循環(huán)過程的驅(qū)動機制及其對氣候變化的響應機理。在區(qū)域?qū)用妫匮芯克亢驼羯l(fā)演變規(guī)律；在實驗流域和實驗站層面，開展氣候要素及下墊面條件變化對水循環(huán)過程影響的實驗研究，深入剖析影響蒸散發(fā)演變的驅(qū)動機制及其對氣候變化的響應機理。在上述理論分析和實驗研究的基礎(chǔ)

13、上，發(fā)展水循環(huán)要素多重時空尺度轉(zhuǎn)換與參數(shù)化方案，提出水循環(huán)過程動力耦合方法，構(gòu)建陸面-水文耦合模型，探討水循環(huán)要素對氣候變化的響應經(jīng)費比例：26.17%承擔單位：河海大學，中國科學院大氣物理研究所課題負責人：余鐘波主要學術(shù)骨干：郝振純，呂海深，徐興奎，袁星課題二：氣候變化對旱澇災害的影響及風險評估認識旱澇災害的歷史變化規(guī)律，揭示氣候變化對旱澇災害的驅(qū)動機制，評估未來氣候變 化對旱澇災害的影響及風險分析。研究內(nèi)容:分析旱澇災害的年代變化特點和各年代的空間分布格局；結(jié)合大尺度氣候、天氣特征分析，重點研究氣候變化對旱澇災害的驅(qū)動機制；提出考慮氣候變化的旱澇災害風險評估方法；結(jié)合未來氣候變化情景，分析

14、區(qū)域旱澇災害風險，為防汛抗旱減災提供科學依據(jù)。承擔單位：中國水利水電科學研究院，河海大學課題負責人：嚴登華主要學術(shù)骨干：趙勇，尹明萬，梁忠民，鐘平安課題三：氣候變化對區(qū)域水資源影響評估及不確定性分析研究目標:構(gòu)建基于空間信息平臺的多尺度氣候變化影響評價模型，科學識別氣候變化和人類活動 對水資源變化的影響歸因，評估未來區(qū)域水資源情勢及其不確定性。研究內(nèi)容:分析區(qū)域水資源歷史變化規(guī)律，診斷水資源變異特征；構(gòu)建多尺度的氣候變 化影響評價模型，改進參數(shù)識別方法和無資料地區(qū)參數(shù)化技術(shù)；定量分析氣候變 化和人類活動對水資源變化的影響歸因；研究陸-氣耦合的尺度轉(zhuǎn)換技術(shù)，評價 區(qū)域水資源變化情勢，分析評價結(jié)果的不確定性承擔單位：南京水利科學研究院，水利部水利信息中心（水利部水文局）課題負責人：張建云主要學術(shù)骨干：劉九夫，王國慶，楊揚，李巖課題四：氣候變