氣候變化對黃淮海地區(qū)水循環(huán)的影響機(jī)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(jī)理和水資源安全評估一、項(xiàng)目基本信息項(xiàng)目名稱：氣候變化對黃淮海地區(qū)水循環(huán)的影響機(jī)理和水資源安全評估項(xiàng)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(dān)單位：水利部交通運(yùn)輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院課題設(shè)置:課題編號課題名稱課 題負(fù) 責(zé) 人1單位-河海大學(xué)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(xué)1響機(jī)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(zāi)嚴(yán)-,利C害的:水B影響A電9及風(fēng)科5險(xiǎn)評學(xué)1估研1究0院2河 海 大 學(xué)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(yùn) 輸 部 國 家 能 源 局 南 ,京 ：水 項(xiàng) 科 學(xué) 研 究 院水 利 部 水 利 信 息 中 心北京師2* 氾L(fēng)0氣候大V1變化學(xué)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(yīng)對水1A策研利O究科4學(xué)研究院二、研究內(nèi)容（一）擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題當(dāng)前，在氣候變化對水影響的研究領(lǐng)域，國內(nèi)外學(xué)術(shù)界普遍關(guān)注三個(gè)熱點(diǎn)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(zāi)害發(fā)生頻率和強(qiáng)度的關(guān)系；三 是如何定量區(qū)分氣候變化和人類活動(dòng)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(xué)前沿問題。

3、結(jié)合國家水資源安全保障和應(yīng)對氣候變化的重大需求，本項(xiàng)目擬解決 的關(guān)鍵科學(xué)問題包括:氣候變化對水循環(huán)的影響機(jī)理;氣候變化對旱澇災(zāi)害的驅(qū)動(dòng)機(jī)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(jī)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(jì)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(shí)空分布及動(dòng)力耦合機(jī)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(dòng)力耦合 過程的理論方法，揭示氣候變化對我國重點(diǎn)區(qū)域水循環(huán)關(guān)鍵過程及其時(shí)空變化的影響機(jī)制

4、、程度和趨勢，是保障我國水資源安全的重大科學(xué)問題。氣候變化對旱澇災(zāi)害的驅(qū)動(dòng)機(jī)制在全球氣候變化的背景下，極端氣候事件有增多增強(qiáng)趨勢。同時(shí)，伴隨著我國大規(guī)模經(jīng) 濟(jì)社會活動(dòng)的持續(xù)增強(qiáng)，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(fù)雜的人類 活動(dòng)影響鏈，加劇了災(zāi)變過程預(yù)測和防治的復(fù)雜性，增加了防洪工程在原有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下的災(zāi) 害風(fēng)險(xiǎn)。分析水循環(huán)過程變化與旱澇災(zāi)害發(fā)生頻率和強(qiáng)度的關(guān)系、旱澇災(zāi)害變化趨勢，研究 氣候變化對旱澇災(zāi)害的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，開展旱澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估，降低旱澇災(zāi)害對自然和社會的影 響，是滿足國家防災(zāi)減災(zāi)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(dòng)（土地利用、水

5、利工程、經(jīng)濟(jì)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(shí)空分 布；經(jīng)濟(jì)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(xué)區(qū)分氣候變化和人類活動(dòng)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(diǎn)。（二）主要研究內(nèi)容圍繞三大關(guān)鍵科學(xué)問題，選擇旱澇問題嚴(yán)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(jī)理，分析氣候變化對旱澇災(zāi)害的驅(qū)動(dòng)機(jī)制， 評估未來氣候變化下的旱澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和區(qū)域水資源安全，提出水資源應(yīng)對氣候變化的適應(yīng)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(jī)理；評價(jià)方法與技術(shù)；影響評價(jià)與預(yù)測；適應(yīng)策略與措施。每項(xiàng)主要研究內(nèi)容分述如下：變化規(guī)律與影響機(jī)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(jī)理;旱澇災(zāi)害時(shí)空變化規(guī)律;氣候變化對旱澇災(zāi)害的驅(qū)動(dòng)機(jī)制;區(qū)域水資源時(shí)空變化規(guī)律;氣候變化和人類活動(dòng)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(jī)理。評價(jià)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(jià)模型;氣候變化和人類活動(dòng)對水資源影響的識別方法;考慮氣候變化影響的需水預(yù)測模型;旱

7、澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估方法;水資源脆弱性評價(jià)指標(biāo)體系與水資源安全評價(jià)方法。影響評價(jià)與預(yù)測氣候變化對旱澇災(zāi)害發(fā)生頻率和強(qiáng)度的影響評價(jià);未來氣候變化情景下旱澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評估;氣候變化和人類活動(dòng)對區(qū)域水資源的影響評價(jià);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(yīng)策略與措施基于風(fēng)險(xiǎn)管理的水資源適應(yīng)策略。旱澇災(zāi)害應(yīng)對措施。三、預(yù)期目標(biāo)(一)總體目標(biāo)本項(xiàng)目以加強(qiáng)氣候變化對水資源安全影響研究和提高我國應(yīng)對氣候變化適應(yīng)能力的基 礎(chǔ)科學(xué)支撐為總目標(biāo)，圍繞氣候變化對水循環(huán)的影響機(jī)理、氣候變化對旱澇災(zāi)害的驅(qū)動(dòng)機(jī)制、 氣候變化對區(qū)域水資源的影響歸因三大關(guān)鍵科學(xué)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(shí)空變

8、化和響應(yīng)機(jī)理以及旱澇災(zāi)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(dòng)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(jià)模型、發(fā)展旱澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估方法，創(chuàng)新流域水文模擬技術(shù)與水資源影響評價(jià)方法; 在應(yīng)用基礎(chǔ)層面提出基于風(fēng)險(xiǎn)管理的水資源適應(yīng)策略和旱澇災(zāi)害的應(yīng)對措施，滿足國家水資 源安全保障和應(yīng)對氣候變化的重大需求。通過項(xiàng)目的實(shí)施，建設(shè)一支具有國際先進(jìn)水平和創(chuàng)新能力的水文水資源及相關(guān)交叉學(xué)科 的科研隊(duì)伍；建立一個(gè)集野外觀測和科學(xué)實(shí)驗(yàn)、理論研究和生產(chǎn)應(yīng)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(qiáng)我國在

9、水資源安全戰(zhàn)略方面應(yīng)對氣候變化的適應(yīng)能力。（二）五年預(yù)期目標(biāo)國家重大需求的預(yù)期貢獻(xiàn)（1）研究氣候變化對旱澇災(zāi)害的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，評估未來氣候變化下的區(qū)域旱澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn) 和應(yīng)對措施對策，為區(qū)域防汛抗旱、防災(zāi)減災(zāi)、保障經(jīng)濟(jì)社會及人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全提供科技支撐。（2）研究氣候變化和人類活動(dòng)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(jì)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(fēng)險(xiǎn)管理的水資源適應(yīng)策略和旱澇災(zāi)害應(yīng)對措施，為國 家應(yīng)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(yù)期進(jìn)展及科學(xué)價(jià)值（1）機(jī)理機(jī)制層面，通過深入

10、分析流域水循環(huán)要素和旱澇災(zāi)害的時(shí)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(jī)理、大氣水-地表水-土壤水-地下水動(dòng)力耦合機(jī)制、旱澇災(zāi)害的驅(qū)動(dòng)機(jī)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(dòng)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(jià)模型、旱澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估方法等方面取得重大進(jìn)展，創(chuàng)新流域水文模擬與水資源影響評價(jià)方法。應(yīng)用基礎(chǔ)層面，在評價(jià)流域水資源系統(tǒng)的脆弱性、基于不確定性決策和風(fēng)險(xiǎn)管理 等方面取得重要進(jìn)展，創(chuàng)新應(yīng)對氣候變化的水資源安全適應(yīng)對策和風(fēng)險(xiǎn)管理理論。學(xué)科發(fā)展層面，推動(dòng)水文學(xué)、大氣學(xué)、地理學(xué)、災(zāi)害學(xué)、農(nóng)學(xué)、環(huán)境學(xué)等學(xué)科交 叉和融合，促進(jìn)我國水文水資源

11、學(xué)科基礎(chǔ)理論與方法的進(jìn)步和發(fā)展。人才隊(duì)伍與基地建設(shè)培育46名有國際影響的中青年科學(xué)家，培養(yǎng)7090名研究生，建設(shè)一支具有 國際先進(jìn)水平和創(chuàng)新能力的水文水資源及相關(guān)交叉學(xué)科的研究隊(duì)伍。建立一個(gè)集野外觀測和科學(xué)實(shí)驗(yàn)、理論研究和生產(chǎn)應(yīng)用于一體的水文水資源科研 平臺，完善12個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)站的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方案，使我國水文水資源基礎(chǔ)理論研究躋身 世界先進(jìn)行列。通過項(xiàng)目的實(shí)施，推進(jìn)水循環(huán)和水資源相關(guān)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(bào)告，其中部分成果在國家氣候變化影響評估報(bào)告和IPCC第五次評估報(bào)告中得到應(yīng)用。(2)在國內(nèi)外重要期刊和重要會議上公開發(fā)表學(xué)

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(xué)術(shù)專著46部。召開國際和國內(nèi)大型學(xué)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(jī)理研究研究目標(biāo):闡明水循環(huán)過程要素之間的聯(lián)系及其演變的驅(qū)動(dòng)機(jī)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(shí)驗(yàn)流域和實(shí)驗(yàn)站為研究對象，重點(diǎn)研究區(qū)域水循環(huán)過程的驅(qū)動(dòng)機(jī)制及其對氣候變化的響應(yīng)機(jī)理。在區(qū)域?qū)用?，著重研究水汽通量和蒸散發(fā)演變規(guī)律；在實(shí)驗(yàn)流域和實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)研究，深入剖析影響蒸散發(fā)演變的驅(qū)動(dòng)機(jī)制及其對氣候變化的響應(yīng)機(jī)理。在上述理論分析和實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)

13、上，發(fā)展水循環(huán)要素多重時(shí)空尺度轉(zhuǎn)換與參數(shù)化方案，提出水循環(huán)過程動(dòng)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(yīng)經(jīng)費(fèi)比例：26.17%承擔(dān)單位：河海大學(xué)，中國科學(xué)院大氣物理研究所課題負(fù)責(zé)人：余鐘波主要學(xué)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(zāi)害的影響及風(fēng)險(xiǎn)評估認(rèn)識旱澇災(zāi)害的歷史變化規(guī)律，揭示氣候變化對旱澇災(zāi)害的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，評估未來氣候變 化對旱澇災(zāi)害的影響及風(fēng)險(xiǎn)分析。研究內(nèi)容:分析旱澇災(zāi)害的年代變化特點(diǎn)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(diǎn)研究氣候變化對旱澇災(zāi)害的驅(qū)動(dòng)機(jī)制；提出考慮氣候變化的旱澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估方法；結(jié)合未來氣候變化情景，分析

14、區(qū)域旱澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，為防汛抗旱減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。承擔(dān)單位：中國水利水電科學(xué)研究院，河海大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：嚴(yán)登華主要學(xué)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(biāo):構(gòu)建基于空間信息平臺的多尺度氣候變化影響評價(jià)模型，科學(xué)識別氣候變化和人類活動(dòng) 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(jià)模型，改進(jìn)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(dòng)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(jià) 區(qū)域水資源變化情勢，分析評價(jià)結(jié)果的不確定性承擔(dān)單位：南京水利科學(xué)研究院，水利部水利信息中心（水利部水文局）課題負(fù)責(zé)人：張建云主要學(xué)術(shù)骨干：劉九夫，王國慶，楊揚(yáng)，李巖課題四：氣候變