氣候變化對水資源影響初探課件

張建云

南京水利科學研究院水利部應對氣候變化研究中心2010年3月26日氣候變化對水資源影響初探張建云氣候變化對水資源影響初探戈爾：難以忽視的真相！后天氣候變暖—不爭的科學事實（2部影響深遠的電影）“很顯然，我們現(xiàn)在面臨著一個逐步加深的全球氣候危機，這需要我們盡快地行動起來，減少溫室氣體排放，以最有效的方式解決問題”。溫室效應－》兩極冰蓋融化，大量淡水改變或阻斷北大西洋溫鹽環(huán)流，向北輸送的熱量驟減，地球進入第二冰期戈爾：難以忽視的真相！后天氣候變暖—不爭的科學事實“很顯環(huán)北極冰蓋的變化（NASA，2005）1980年2003年氣候變化—嚴重影響自然生態(tài)系統(tǒng)（北極冰蓋消退）環(huán)北極冰蓋的變化（NASA，2005）1980年2003年氣群島國家馬爾代夫，平均海拔1.２米。全球變暖，“旅游天堂”的馬爾代夫可能消失…準備舉國搬遷氣候變化－嚴重影響人類生存和發(fā)展（島國的滅頂之災）馬爾代夫首都馬累（Male）海底議會（2009.10.09）群島國家馬爾代夫，平均海拔1.２米。全球變暖，“旅游天堂”的框架公約第15次大會,192成員國，100多國首腦出席四大議題:發(fā)達國家明確中期減排目標化解發(fā)達國家與發(fā)展中國家的分歧發(fā)展中國家能否自愿提出減排目標明確對發(fā)展中國家資金供應氣候變化－國際政治和外交問題（哥本哈根大會12.7-18）框架公約第15次大會,192成員國，100多國首腦出席發(fā)達國現(xiàn)象——觀測到的變化分析——可能影響評價認識——個人觀點匯報內容現(xiàn)象——觀測到的變化匯報內容1.1全球溫室氣體濃度變化工業(yè)革命前2005年/AR42008年/WMOCO2/ppm280379385CH4/ppb71517741797溫室氣體濃度增加熱量平衡改變全球氣候變化1.1全球溫室氣體濃度變化工業(yè)革命前2005年/AR421.2全球氣溫變化1906～2005，全球平均氣溫升高0.74℃；美國航天局2010年1月22日：最近十年是有溫度記錄以來最溫暖的十年全球氣候在過去百年正經歷以全球變暖為主要特征的顯著變化IPCC-AR41.2全球氣溫變化1906～2005，全球平均氣溫升高0.1.3中國氣溫變化中國氣溫變化與全球趨勢基本一致,過去百年上升0.8

℃最近50年，平均升率略高于全球平均水平:0.22℃/10a中國年均氣溫變化趨勢

18601880190019201940196019802000溫度距平（℃）0.50-0.5-1.01.01.3中國氣溫變化中國氣溫變化與全球趨勢基本一致,過去百年1951-2004年期間季節(jié)平均氣溫趨勢系數(shù)分布(℃/10a)1951-2004年月平均氣溫變化趨勢(℃/10a)春夏秋冬1.3中國氣溫變化四季均呈升溫趨勢，其中，冬季節(jié)升溫顯著；春夏季節(jié)存在局地降溫情勢。1951-2004年期間季節(jié)平均氣溫趨勢系數(shù)分布(℃/101.4中國降水變化西部:增加較明顯華南:增加華北:減少東北:減少1956-2002年中國年降水量變化趨勢系數(shù)1.4中國降水變化西部:增加較明顯華北:減少1956兩個時段年平均降水量變化情況（1980-2000年與1956-1979年平均降水量之差）1.4中國降水變化海河流域:減少明顯長江下游:增加明顯黃河流域:減少較明顯西部內陸河:增加較明顯兩個時段年平均降水量變化情況1.4中國降水變化海河流域:1980年前后60min降雨量比值分布1.5中國暴雨變化區(qū)域性短歷時暴雨強度有增加趨勢區(qū)域性極端強降水日數(shù)有增加趨勢陜西寬坪，1998.7，1300mm/6-7h（調查）廣東湛江：2007.7，1188mm/24h（實測）極端強降水事件日數(shù)的變化趨勢1980年前后60min降雨量比值分布1.5中國暴雨變化全球平均海平面每年上升1-2mm,中國近50年上升130mm2008年我國沿海海平面為近10年來最高，比2007年上升了14mm天津升196mm上海升115mm廣東升50-60mm福建升50-60mm1.5中國海平面變化全球平均海平面每年上升1-2mm,中國近50年上升130m強熱帶風暴發(fā)生頻繁呈增加趨勢1.6臺風變化1970年以來我國登陸臺風統(tǒng)計

（登陸時最大風速統(tǒng)計）臺風浣熊強度1970s1980s1990s2000-2009臺風12-13級1591518強臺風14-15級0224超強臺風16級以上0001強熱帶風暴發(fā)生頻繁呈增加趨勢1.6臺風變化1970年以來我我國主要江河年徑流量的變化（1981-2004年相對于1950-1980年）

總體趨勢：減少

顯著減少趨勢：海河、黃河、遼河

弱減少趨勢：淮河、松遼河、珠江、長江

弱遞增趨勢：長江中下游，淮河上游，嫩江1.7河川徑流變化我國主要江河年徑流量的變化總體趨勢：減少1.7河川徑流水文站平均流量(m3/s)距平百分率（1981-2004）(%)1955-20041980之前1980之后與1955-2004相比與1950-1980相比觀臺31.348.910.8-65.4-77.9石匣里16.124.75.77-64.2-76.6下會8.6111.26.68-22.4-40.1張家墳17.425.09.4-45.6-62.2海河流域實測徑流量的變化張建云等，我國主要江河近50年河川徑流變化，水科學進展，2007（5）1.7河川徑流變化水文站平均流量(m3/s)距平百分率1955-200419水文站平均流量(m3/s)距平百分率1981-2004(%)1955-20041980之前1980之后與1955-2004相比與1950-1980相比唐乃亥627638617-1.6-3.2花園口12401460978-21.4-33.0利津10201360605-40.5-55.5黃河流域實測徑流量的變化徑流減少主要集中在中下游地區(qū)（氣候變化影響30%左右，人類活動為主要原因）張建云等，我國主要江河近50年河川徑流變化，水科學進展，2007（5）1.7河川徑流變化水文站平均流量(m3/s)距平百分率1981-2004(十大流域干旱面積長期變化趨勢(1951-2007）地區(qū)干旱面積趨勢（%/10a)松花江流域1.37遼河流域2.03海河流域3.18黃河流域0.53淮河流域1.40長江流域0.13東南諸河流域0.44珠江流域0.46西南諸河流域-1.85西北諸河流域0.16全國0.24

斜體及下劃線為通過0.05信度檢驗1.8干旱情況變化十大流域干旱面積長期變化趨勢(1951-2007）地區(qū)干旱發(fā)生頻率的變化干旱頻繁增大區(qū)域遼河流域海河流域淮河流域北部黃河流域大部珠江流域大部西南諸河干旱頻率減少1979-2007年和1951-1978年年平均干旱日數(shù)之差1.8干旱情況變化干旱發(fā)生頻率的變化干旱頻繁增大區(qū)域1979-2007年和19不同年代我國干旱災害情況統(tǒng)計年代平均受旱率/%平均成災率%因旱糧食減產率/%1949～19597.352.362.321960～196912.45.874.461970～197917.595.013.181980～198916.958.124.821990～199916.687.754.052000～200716.9510.056.14建國以來，我國干旱災害的嚴重程度不斷加深；與建國初相比，21世紀以來的平均受旱率、平均成災率和糧食減產率分別是原來的2.3倍、4.3倍和2.6倍；2008年，全國耕地累計受旱面積367億畝，農作物受災面積182億畝，成災102億畝；因旱造成糧食損失161億kg。1.8干旱情況變化不同年代我國干旱災害情況統(tǒng)計年代平均受旱率/%平均成災率%因冰川大范圍縮小，雪蓋面積下降，永久性凍土退化

《中國冰川資源及其變化調查》項目顯示：與第一次冰川普查相比，面積縮小比例為7.4％青海高原多年凍土面積的減少和凍土下界的升高，20世紀60年代與90年代相比，高原多年凍土下界分布高度上升約71米，季節(jié)性凍土厚度平均減小19cm。1.9冰川雪蓋變化冰川大范圍縮小，雪蓋面積下降，永久性凍土退化《中國冰川資源及湖泊類型湖泊數(shù)量湖泊面積湖泊蓄水量湖泊數(shù)（個）占總湖泊數(shù)（%）面積減少（km2）占總面積（%）蓄水量減少（億m3）占總蓄水量（%）淡水湖10546.5779719.8310.811.7咸水湖2711.311764.31894.1鹽湖107.56015.6162.7全國14223.9957412.4515.86.5我國不同類型湖泊萎縮情況統(tǒng)計1.10湖泊萎縮20世紀50年代以來，全國有142個大于10km2的湖泊萎縮，總計面積減少9574km2，占萎縮前湖泊總面積的12%，蓄水量減少516億m3，占湖泊總蓄水量的6.5%。湖泊湖泊數(shù)量湖泊面積湖泊蓄水量湖泊數(shù)占總湖泊數(shù)（%）面積減少區(qū)域暖干化導致濕地資源減少、抗干擾能力減弱生物多樣性減少，瀕危物種增加、自然退化加重1.11濕地退化區(qū)域暖干化導致濕地資源減少、抗干擾能力減弱1.11濕地退化現(xiàn)象——觀測到的變化分析——可能影響評價認識——個人觀點匯報內容現(xiàn)象——觀測到的變化匯報內容氣候變化產生的可能影響全球變暖降水溫度海平面其它氣候要素變化影響領域農牧業(yè)水資源林業(yè)生態(tài)海岸帶其它氣候變化產生的可能影響全球變暖降水溫度海平面其它氣候要對水的影響氣候變化（水）水資源防洪生態(tài)水工程對水的影響氣候變化水資源防洪生態(tài)水工程2.1對防洪安全的可能影響氣候變化對極端事件的影響全球變暖空氣溫度升高

大氣持水能力增加降水機率增大、強度增強，暴雨發(fā)生機率加大全球變暖

海平面上升（2007年國家評估報告：2100年中國沿海海平面平均可能上升0.6-0.74m）

沿海及河口地區(qū)防洪形勢更加嚴峻全國平均降水量增加（國家應對方案：2020年，全國年平均降水量將增加2-3%，2050年增加5-7％)，將增加洪澇災害發(fā)生機率。2.1對防洪安全的可能影響氣候變化對極端事件的影響全球變我國極端氣候事件發(fā)生呈頻率增加強度增大趨勢91江淮洪水98長江、松花江、閩江洪水2003、2005、2007淮河洪水2005、2008西江洪水淹沒房屋2.1對防洪安全的可能影響我國極端氣候事件發(fā)生呈頻率增加強度增大趨勢91江淮洪水淹沒房全球變暖地表潛熱增加蒸散發(fā)增強高溫熱浪及干旱事件頻次增加、范圍擴大2.2對水資源的可能影響氣候變化加劇區(qū)域干旱全球變暖地表潛熱增加蒸散發(fā)增強高溫熱浪及干旱事件2.2對水2006年,川渝百年一遇大旱2009年春,北方百日無雨雪，15省干旱嚴重自去年9月份以來，近半年的時間內，西南很多地區(qū)降水量不到200毫米，不到正常年景的一半，西南5省致百年不遇大旱：6130萬人受災，1807.1萬人飲水困難，503.4萬公頃農作物受災，111.5萬公頃絕收，直接經濟損失達236.6億元。。2.2對水資源的可能影響2006年,川渝百年一遇大旱2.2對水資源的可能影響我國洪澇干旱災害發(fā)生機率可能增加南澇北旱的的格局可能不會有明顯改變隨著社會經濟的發(fā)展，北方缺水情勢可能會進一步加劇側重經濟發(fā)展（A2）情景的2050年水資源分布:北方缺水情勢可能進一步加劇。2.2對水資源的可能影響我國洪澇干旱災害發(fā)生機率可能增加側重經濟發(fā)展（A2）情景的2農業(yè)灌溉用水量增加氣溫升高降水變化蒸散發(fā)增加生長期變化作物需水變化利用有效降水變化灌溉需水變化2.2對水資源的可能影響農業(yè)灌溉用水量增加氣溫升高降水變化蒸散發(fā)增加生長期變化作物需初步分析：

農業(yè):

增加2.7%（相對情景：氣溫＋1℃，降水＋3%）

工業(yè):

氣溫每升高1℃將導致冷卻需水增加1~2%

生活:

氣溫每升高1℃，生活用水量增加1.0%左右

生態(tài):

水面蒸發(fā)加大－>

生態(tài)用水增加

供需矛盾更加突出。全球變暖－>

溫度升高－>

需水增加2.2對水資源的可能影響初步分析：全球變暖－>溫度升高－>需水增加2.2對水溫度升高水體富營養(yǎng)化水質惡化水質性缺水影響供水安全2.2對水資源的可能影響溫度升高2.2對水資源的可能影響氣候變化對工程安全的影響：（1）中國氣候區(qū)的變化，工程設計標準問題（2）極端低溫對水工材料特性的影響（3）長歷時干旱高溫對工程安全的影響2.3對水工程安全的可能影響氣候變化對工程安全的影響：2.3對水工程安全的可能影響氣候變暖會導致大量海水蒸發(fā)，大氣中水汽增多，容易導致極端事件增多。就溫度而言，全球變暖指全球范圍內平均溫度上升，同時溫度變化幅度增加，發(fā)生低溫寒流和高溫熱浪的可能性增加。近幾年，發(fā)生3次明顯寒流：1、2004年到2005年冬季，我國出現(xiàn)了兩次大范圍寒潮過程，造成長時期的降溫和嚴寒天氣；2、

2008年1月南方冰凍雨雪天氣3、今年冬季華北等地寒潮暴雪天氣因此：年平均氣溫可能繼續(xù)升高也可能發(fā)生極端低溫寒潮2.3對水工程安全的可能影響氣候變暖會導致大量海水蒸發(fā)，大氣中水汽增多，容易導致極端事件DL/T5082-1998《水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范》根據(jù)最冷月平均氣溫T

確定我國氣候分區(qū)：嚴寒區(qū)：T<-10℃寒冷區(qū)：-10℃≤T≤-3℃溫和區(qū)：T>-3℃凍融破壞的影響2.3對水工程安全的可能影響DL/T5082-1998《水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范》根我國1月份平均氣溫分布圖嚴寒區(qū)寒冷區(qū)溫和區(qū)分界線水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范水工混凝土試驗規(guī)范修訂？2.3對水工程安全的可能影響我國1月份平均氣溫分布圖嚴寒區(qū)寒冷區(qū)溫和區(qū)分界線水工建筑物抗寒潮寒潮混凝土內部溫度較高FFFFFFF遭受寒潮，混凝土表面迅速降溫混凝土內部溫度較高內外溫差形成拉應力拉應力大于抗拉強度，出現(xiàn)裂縫極端低溫寒潮影響2.3對水工程安全的可能影響寒潮寒潮混凝土內部溫度較高FFFFFFF遭受寒潮，混凝土表面水工混凝土的抗凍性能試驗-25℃～8℃凍融制度下的抗凍性能：C20水工混凝土，75次凍融循環(huán)后，質量損失率已大于5%、相對動彈性模量已下降至初始值的61%C30水工混凝土，100次凍融循環(huán)后，質量損失率為5.6%、相對動彈性模量下降至初始值的53%F100抗凍等級混凝土2.3對水工程安全的可能影響水工混凝土的抗凍性能試驗-25℃～8℃凍融制度下的抗凍融導致建筑物骨料外露凍融導致建筑物表面剝落凍融對水工建筑物的破壞2.3對水工程安全的可能影響凍融導致建筑物骨料外露凍融導致建筑物表面剝落凍融對水工建氣候干旱導致混凝土內部水分散失混凝土體積干燥收縮當混凝土干燥收縮受到某種約束混凝土無法產生收縮變形表面開裂持續(xù)高溫干旱對水工建筑物的影響2.3對水工程安全的可能影響氣候干旱導致混凝土內部水分散失混凝土體積當混凝土干燥收縮受到豐樂混凝土雙曲拱壩1978年該壩遭遇百年不遇的長期高溫干旱氣候使壩體長期處于空庫＋自重＋溫升荷載組合下運行6＃壩出現(xiàn)80.0m裂縫右岸12＃壩出現(xiàn)29.35m裂縫持續(xù)高溫干旱對水工建筑物的影響2.3對水工程安全的可能影響豐樂混凝土雙曲拱壩1978年該壩遭遇百年不遇的長期高溫干旱氣我國沿海港口分布示意圖全球氣候變暖海平面上升海水腐蝕的影響海平面上升影響2.3對水工程安全的可能影響我國沿海港口分布示意圖全球氣候變暖海平面上升影響2.3對水氣候變暖海平面上升海水鹽濃度變化海水入侵內陸（無鹽蝕區(qū)變?yōu)橛宣}蝕區(qū)）低鹽濃度區(qū)變?yōu)楦啕}濃度區(qū)腐蝕區(qū)域面積擴大腐蝕強度增加2.3對水工程安全的可能影響氣候變暖海平面上升海水鹽濃度變化海水入侵內陸低鹽濃度區(qū)變?yōu)楦邍医y(tǒng)計年份年直接損失占國民生產總值比例/%美國1975820億美元4.919982757億美元2.76前蘇聯(lián)1975196億~231億美元2.01985400億盧布—前聯(lián)邦德國1968~1969190億馬克3.01982450億馬克—日本197525509.3億日元—199739375.9億日元—英國19576億英鎊—195913.65億英鎊3.5加拿大196510億美元—澳大利亞19734.7億澳元—1999250億澳元1.5瑞典1986350億瑞典法郎4.2印度1960~196115億盧比—1984~1985400億盧比—中國1998~20015000億人民幣6.0鋼筋混凝土腐蝕經濟損失統(tǒng)計2.3對水工程安全的可能影響國家統(tǒng)計年份年直接損失占國民生產總值美國1975820億美元北侖港10萬噸級礦石碼頭軌道梁2.3對水工程安全的可能影響北侖港10萬噸級礦石碼頭軌道梁2.3對水工程安全的可能影響太湖藍藻暴發(fā)2.4對生態(tài)影響－水體污染河流湖泊變暖，熱力結構和水質變化，藻類和浮游生物增加太湖2007年4月平均水溫19.56℃，為25年來最高，為藻類暴發(fā)提供了適宜的條件太湖藍藻暴發(fā)2.4對生態(tài)影響－水體污染河流湖泊變暖，熱力結2005年普查資料：全國水土流失面積357萬km2，占國土面積的37.6%，其中：水蝕161萬km2，每年江河流失表土50億t。大量泥沙流入河道。氣候干旱極端暴雨增多植被退化水土流失加重2.4對生態(tài)影響－水土流失沖蝕加強2005年普查資料：氣候干旱極端暴雨增多植被退化水土流失加重河口鹽水入侵

海岸侵蝕珊瑚礁和紅樹林減少海洋生物和魚類減少氣候變暖，海平面上升，入海徑流量減少，臺風、風暴潮強度增加，極端事件增多，對海岸帶產生一系列影響2.4對生態(tài)影響－海岸帶河口鹽水入侵氣候變暖，海平面上升，入海徑流量減少，臺風、風現(xiàn)象——觀測到的變化分析——可能影響評價認識——個人觀點匯報內容現(xiàn)象——觀測到的變化匯報內容幾點認識1、大量的觀測數(shù)據(jù)表明，全球氣候正在發(fā)生著變化，其主要特征是全球變暖2、去冬今春北半球異常寒冷，“冷插曲”并不改變全球變暖的大趨勢渤海灣海冰，漁船受困法國南部大雪，交通受阻新疆大雪，居民出行困難幾點認識1、大量的觀測數(shù)據(jù)表明，全球氣候正在發(fā)生著變化，其主

今冬北半球異常寒冷，創(chuàng)下多個近年之最2009年12月19日至20日，美國東部普降暴雪，華盛頓地區(qū)的積雪深度達61厘米，創(chuàng)下1932年12月以來之最。2009年12月中旬末，暴風雪橫掃歐洲，部分地區(qū)積雪深度超過50厘米，歷史罕見。

2010年1月4日，韓國首爾的積雪深度超過28厘米，為1937年有記錄以來之最。

我國北方遭遇低溫、暴雪

北京（2010.1.5,-15.5度）遭遇了1986年以來最冷的早晨和自1951年以來最大的降雪新疆阿勒泰等地積雪深度不斷刷新紀錄，災情嚴重環(huán)渤海遭遇近30年最嚴重海冰災害北半球異常寒冷今冬北半球異常寒冷，創(chuàng)下多個近年之最北半球異常寒冷寒冬與全球變冷理論全球正經歷一個“迷你”型的“冰河世紀”，可能持續(xù)20-30年氣候與海洋循環(huán)密切相關，海洋循環(huán)存在周期為20-30年冷暖交替，目前，海洋處于“冷化模式”，全球氣候將變冷德著名氣候學家莫季布?拉蒂夫寒冬與全球變冷理論全球正經歷一個“迷你”型的“冰河世紀”，可北半球寒冬與全球變暖氣候系統(tǒng)年代和年際尺度上存在自然波動，2009～2010年寒冷期的平均氣溫，依然較20世紀20、60年代同期氣溫偏高。

中國氣象局監(jiān)測數(shù)據(jù)：2009年12月全國平均氣溫歷年變化（1951－2009）略高于均值北半球寒冬與全球變暖氣候系統(tǒng)年代和年際尺度上存在自然波動，北半球寒冬與全球變暖2010年1月全國平均氣溫歷年變化（1951－2010）明顯高于均值北半球寒冬與全球變暖2010年1月全國平均氣溫歷年變化（1北半球寒冬與全球變暖2010年2月全國平均氣溫歷年變化（1951－2010）較明顯高于均值北半球寒冬與全球變暖2010年2月全國平均氣溫歷年變化（1寒冬與全球變暖國家氣候中心丁一匯院士：

“北極濤動”是導致今冬極端冷事件的主要原因。從本世紀初開始，北極濤動的正位相開始逐步減弱，向負位相方向發(fā)展，即極地氣壓逐步升高。原本僅在極地附近繞西風帶活動的極地冷空氣開始向南蔓延，致使極地寒流向南沿三條路徑侵襲了北美東部（特別是北美的東南部）；北歐和西歐；東亞（特別是東北亞）。寒冬與全球變暖國家氣候中心丁一匯院士：寒冬與全球變暖世界氣象組織副秘書長顏宏博士：不應當把長期的全球變暖趨勢和北半球近期出現(xiàn)的冬季嚴寒天氣混為一談，更不能認為這兩者相悖。相反，這兩者之間有內在聯(lián)系。

短期的氣候異?；旧鲜怯勺匀灰蛩卦斐傻?。而全球變暖趨勢的驅動力是溫室氣體的增加，在此因素不變的情況下，全球變暖的總趨勢不會有大變化。

寒冬與全球變暖世界氣象組織副秘書長顏宏博士：寒冬與全球變暖英氣象專家道格?史密斯

氣溫變化與厄爾尼諾現(xiàn)象相關聯(lián)

新一輪的厄爾尼諾現(xiàn)象已經出現(xiàn)，一旦持續(xù)數(shù)月，2010年可能成為有記載以來最熱一年寒冬現(xiàn)象并未在整個北半球出現(xiàn)今冬北極地區(qū)的氣溫比正常情況還要高美國國家冰雪數(shù)據(jù)中心的邁爾寒冬與全球變暖英氣象專家道格?史密斯氣溫變化