长江流域气候变化影响脆弱性和适应性
长江流域气候变化影响、脆弱性和适应性第一章气候变化的观测事实与未来趋势
图1.1 长江流域年气温空间分布图
图1.2 长江流域年降水量空间分布图
图1.3 中国年水面蒸发空间分布图
图1.4 1951-2004年全国平均各月气温变化趋势（℃/10a）
(图中英文字需要修改为中文(找不到原图,请植字):中文意思:温度趋势(℃
/10a))
虚线为线性趋势（根据王绍武等，2000）
图1.6 长江流域年平均气温变化空间分布图
a b c
图1.7 1956～2007年长江流域（a ），长江上游（b ），长江中下游（c ）年和四季平均气温变化。
直线为变化趋势在α＝0.05显著水平上显著的序列。
从上到下依次为：年、冬季、春季、夏季、秋季
1961～2005年间，长江流域春季降水量变化幅度不大；夏季降水量在20世图1.8 长江流域年降水量变化空间分布图
a b c
图1.9 1956～2007年长江流域（a ），长江上游（b ），长江中下游（c ）降水序列。
直线标注的为变化趋势在α＝0.05显著水平上显著的序列。
从上到下依次为：年、冬季、春季、夏季、秋季
(a)
(b)
(c)
图1.10 1956～2001年长江流域（a）、上游（b）和中下游（c）水面蒸发量变化
(a)
(b)
(c)
图1.11 1956－2007年长江流域（a），上游（b），中下游（c）日照时数变化
图1.12 1960－2004年长江上游（a），中下游（b）极端最低温度变化
图1.13 1960－2004年长江上游（a），中下游（b）极端最高温度变化
图1.14 1960－2004年长江极端最低温度的强度（a ）和频数（b ）变化
图1.15 1960－2004年长江极端最高温度的强度（a ）和频数（b ）变化
图1.16 长江流域95%分位点对应极端降水空间分布
图1.19长江中下游极端强降水逐年变化(a)总量, (b)强度, (c)频数（虚线为1960-1986年,1987-2004年平均值）, (d)暴雨强度与频数线性趋势
图1.20长江流域极端强降水强度与频数变化空间分布
(a) 强度趋势, (b)强度差, (c)频数趋势, (d)频数差
图1.21 基于CI指数的全国年干旱面积百分率变化图（1951-2007年）（曲线为11点二项式滑动）
图1.22 1979-2007年与1951-1978年年平均干旱日数之差（天）(图中英文字需要修改为中文.中文意思依次为:<-10,-10~-5，-5~5，5~10，10~15，>15.请植字)
图 1.23 1960-2005年PDSI指数的变化趋势
图1.24 长江流域观测降水极值MI的空间分布
图1.25 长江流域干旱面积变化（1951-2007年）
图1.26 长江流域2001～2050年气温变化（相对于1980～1999年均值）预估
图1.27 长江流域2001～2050年降水变化（相对于1980～1999年均值）预估
置信水平）
的置信水平）
图 1.30 对应于1950-2001年50年一遇极值在2000-2050年的重现期 （a:1951-2000年50年一遇AM ； b, c, d: B1, A1B 与A2情景的重现期）
图 1.31 对应于1950-2001年50年一遇极值在2000-2050年的重现期 （a:1951-2000年50年一遇MI ； b, c, d: B1, A1B 与A2情景的重现期）。
将气候变化纳入可持续发展战略——长江流域气候变化脆弱性与适应性思考
由中国科学院 、中国气象局 和复旦大 学２ 多位 ０
研 究 人 员 的 共 同参 与 ，经 过 两 年 多 的 努 力 ， 完 成 了长 江 流 域 气 候 变 化 脆 弱 性 和 适 应 性 的 阶 段 性成果 。
森林 的脆弱性 方面 ，流 域 目前森林覆盖率 较高 ，大部 分森林 为中 、幼龄林 ，林 分长势 良
加趋 势 。
随 着 气 候 变 暖 ， 长 江 源 区 冰 川 将 继 续 退
济 带 。近 年 来随 着 经 济 的高 速 发 展和 全 球 气
候 的 持 续 变 暖 ， 长 江 流 域 的 生 态 环 境 日益 突
缩 ，冻土 消融加快 ，短期 内有利于水 资源的 增
加 。但 从 长 期来 看 ，将 会 严重 减 少 上游 水 资 源 的 供 应 ，使源 区生 态 系统 向 旱化 和 沙化 方 向发展 。
剧升温０ ７ ℃；１ ６ 年 ～２ ０ 年长江流域 年降 ．１ ９１ ０５
，
物的 多样 性 ，导 致鱼类 和候鸟的 种类及数 量下
降 ，同 时 也 降 低 了 湿 地 生 态 系 统 的 脆 弱 性 和 服 务功 能 。 城 市 方面 ，河 口城 市上 海 市 受海 平 面上
：
究 水量 化 不 著 所 变 趋势 显
第 三 ，合理 调整 农业 种植 制 度 ，
优 化 种 植 结 构 ，培 育 和 改 良适 应 气 候 变 化 的 新 品 种 以 及 改 善 农 田 管理 措 施 。
第六 ，增 加河 湖连 通性 ，改 善环
境 流 ， 增 强 湖 泊 调 洪 防 旱 能 力 ，将 湿 地 保 护 纳 入 流 域 综 合 规 划 管 理 中 ， 同 时优 化长 江流 域水 利 工程运 行 管理 ， 保 障 湿 地 基 本 的 生 态 水 文 功 能 ，并 加 固 海 岸 堤 防 工 程 ，加 强 沿 海 防 护 林 体
长江流域水生态保护与修复状况及建议
长江流域水生态保护与修复状况及建议作者：徐德毅来源：《长江技术经济》2018年第02期摘要：目前，长江流域开发与保护之间的不平衡问题凸显，水生态结构和功能受损，不能有效支撑流域经济社会可持续发展。
本文通过初步梳理流域水生态现状和问题表症、水生态保护与修复工作现状等，从做好流域生态系统科技支撑的角度，就推进流域水生态保护与修复工作提出了开展流域水生态保护与修复顶层设计等8项工作建议，以促进水生态保护与修复过程的有效实现，保障流域经济社会可持续发展。
关键词：水生态；保护修复；长江流域中图法分类号：X171.4 文献标志码：ADOI：10.19679/ki.cjjsjj.2018.0205长江流域幅员辽阔，水生生境类型多样，水生生物资源丰富，是我国重要的生态宝库和战略水源地，在保障国家生态安全方面发挥着重要作用，同时也承载了区域经济社会发展的巨大负荷。
流域开发与保护之间的不平衡问题凸显，局部区域表现出生物多样性受到威胁、水生态系统退化、生态功能与服务功能下降等现象。
生态系统是一个典型的复杂系统，复合因素叠加影响下的流域生态系统更加复杂。
1 流域水生态现状和问题1.1 水生生境长江流域分布着各种类型的自然生态系统，是水生生物的重要栖息地。
其中，上游浅滩和深潭交错、缓急交替的复杂水流孕育了长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区复杂的生物多样性；中下游河网纵横，湖泊星罗棋布，是经济鱼类育肥、珍稀鸟类觅食、江豚和中华鲟生长生活的重要场所。
受水电开发、江湖阻隔、滩地围垦、工程运行等人类活动影响，长江流域天然水生生境面积大幅萎缩、空间格局破碎。
上游天然林、草地和沼泽等自然生态系统面积不断减少，中下游湖泊、湿地大幅萎缩，通江湖泊数量锐减。
近十年来，流域岸边带人工表面增幅62%[1]。
据2013年第二次全国湿地资源调查统计，长江流域湿地总面积为945.68万HM²，受污染、过度捕捞和采集、基建占用、围垦和外来物种入侵等威胁影响的湿地面积占全流域湿地总面积的57.64%[2]。
长江水资源开发保护现状与加强建议-水资源论文-水利论文
长江水资源开发保护现状与加强建议-水资源论文-水利论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——水资源利用与保护论文第四篇：长江水资源开发保护现状与加强建议摘要：针对长江水资源开发保护中存在的主要问题,以及新时代长江经济带发展和长江大保护背景下面临的新要求,展开了专项分析研究。
研究结果表明:正确把握长江水资源开发保护与水环境治理及经济社会发展之间的关系,是协调长江经济带发展与长江大保护的关键所在。
根据研究结果,提出了应当以水环境改善为突破点的长江水资源、水环境、水生态以及水灾害等四水共治的思路;同时还提出了管理与技术、经济与法律及文化等多种手段相结合的针对长江水资源开发保护的对策和建议。
关键词：水资源开发保护; 水环境; 四水共治; 长江大保护; 保护对策; 长江经济带;Discussion on idea and countermeasure of development and protection of Yangtze River water resources in new eraXU Jijun WU ZhiguangInstitute of Integrated Utilization of Water Resources, Changjiang River Scientific Research Institute Key Laboratory of Basin Water Resource and Eco-environmental Science in Hubei Province, Changjiang River Scientific Research InstituteAbstract：This paper analyzes the main problems of development and protection of water resources in Yangtze River and new requirements under the background of Yangtze River Economic Belt and Yangtze River protection in new era. The results show that correctly grasping the relationship between water resources development and protection, water environment treatment and socio-economic development is the key to coordinate the relationship between Yangtze River Economic Belt and Yangtze River protection. This paper puts forward the idea of co-governance(water resources, water environment, water ecology and water disaster) and setting water environment improvement as the breakthrough point. The countermeasures and suggestions for the development and protection of water resources in the Yangtze River by combining management, technology, economy and law, culture are also proposed.长江是我国重要的战略水源地和生态安全屏障,是中华民族经济社会发展的重要支撑[1]。
长江流域气候变化影响、脆弱性和适应性
长江流域气候变化影响、脆弱性和适应性第一章气候变化的观测事实与未来趋势本章主要对过去100 年和50 年长江流域的气候变化观测事实、气候变化可能原因做出科学评估，同时对今后50~100 年由于人类活动引起的气候变化可能趋势进行初步预估。
首先对全国和长江流域气候的基本特点进行简要介绍，第节阐述长江流域气候变化主要观测事实，第三节描述长江流域极端气候事件的变化情况，最后对长江流域未来温室气体排放情景下的可能气候变化趋势进行初步介绍。
第一节基本气候特点一．气温和热量根据1956-2005年气象观测资料，我国年平均地面气温为11.1C，其空间分布受纬度、拔海高度等因子影响较大。
中东部年平均气温整体上由南向北递减，纬向分布明显。
在内蒙古和黑龙江的北部年平均温度低于0C,东北和华北北部大部分地区10C以下，江淮地区为15〜16C,华南地区超过20C,海南岛24C 以上。
西部地势对年平均气温的分布有着显著影响。
在塔里木盆地和吐鲁番盆地为10〜14C，青藏高原大部、阿尔泰山、天山、祁连山等地区年平均气温在0C以下。
在流域上，珠江流域年平均气温最高，达到21 C ;松花江流域年平均气温最低，仅2.5C。
1 月是中国全年最冷的月份，南北温度梯度也最大。
在东北最北部的漠河等地1月份平均气温接近-30C，而在海南岛南部超过20C，南北温差达50C左右。
7月是我国多数地区（除沿海和岛屿外）全年最热的月份，东部南北温度梯度变得最小。
我国最南段的珊瑚岛7月平均温度为29C，而最北端的漠河地区也能达到18.4C。
同时，7月份西部地区温差却处于全年最大。
准葛尔盆地、塔里木盆地月平均温度超过24C（吐鲁番盆地达32C），而在青藏高原大部分是8〜16C，在最冷的伍道梁地区仅为5.4C o 长江流域气候温和，多年平均气温高于全国平均，年平均气温一般在12〜17C之间。
年平均气温空间分布呈东高西低、南高北低的分布趋势，中下游地区高于上游地区，江南高于江北。
长江洪水与生态建设
长江洪水与生态建设【摘要】长江是中国最长的河流，也是世界上最重要的河流之一。
长江洪水频发，给生态环境和人们的生活带来巨大影响。
长江洪水的成因主要是降雨量过大和上游的融雪、冰川融化。
洪水对生态环境的影响主要体现在水质恶化、生态系统破坏、生物多样性减少等方面。
生态建设在长江洪水防治中发挥着重要作用，它可以改善水质、保护植被、修复湿地等，从而减轻洪水带来的破坏。
长江生态环境建设的重要性不言而喻，只有加强生态建设，才能有效缓解长江洪水带来的灾害。
加强长江生态环境建设是当务之急，生态建设是长江洪水防治的重要措施。
长江洪水与生态建设之间存在密切联系，只有综合治理才能实现长江生态环境的可持续发展。
【关键词】长江洪水、生态建设、环境、防治、成因、影响、作用、缓解、重要性、必要性、密切联系。
1. 引言1.1 长江洪水与生态建设的关系长江洪水与生态建设密切相关。
长江是我国最长的河流，也是世界上第三长的河流，流域面积广阔，涵盖多个省市，是我国重要的经济走廊。
长江流域常年面临着洪涝灾害的威胁，特别是在夏季和秋季暴雨季节，长江洪水频发，给当地居民和生态环境带来严重影响。
长江洪水的形成有多种因素，包括暴雨导致的山洪、融雪、水库蓄水等，这些因素相互作用，导致长江流域洪水灾害频发。
长江洪水不仅对当地居民的生命财产造成重大损失，同时也对生态环境造成严重破坏，水质恶化、生态系统紊乱，生态平衡受到威胁。
为了有效防治长江洪水，生态建设起着至关重要的作用。
通过生态建设，可以恢复和保护长江流域的生态系统，减少洪水发生的可能性。
加强植被恢复、湿地保护、河道整治等措施，能够有效减轻洪水带来的冲击。
长江洪水与生态建设之间存在密切联系。
加强长江生态环境建设，是有效防治长江洪水的重要举措。
只有保护好长江流域的生态环境，才能有效减少洪水造成的损失，实现长江流域的可持续发展。
2. 正文2.1 长江洪水的成因长江洪水的成因可以从多个方面来分析。
长江流域地势复杂，地形起伏大，加上长江水系复杂，水量巨大，导致了长江容易发生洪涝灾害。
中华人民共和国气候变化初始国家信息通报2005摘要
Initial National Communication on Climate Change 摘 要《联合国气候变化框架公约》规定，各缔约方应在公平的基础上，根据它们共同但有区别的责任和各自的能力，为人类当代和后代的利益保护气候系统。
《公约》要求所有缔约方提供温室气体各种排放源和吸收汇的国家清单，促进有关气候变化和应对气候变化的信息交流。
中国国家气候变化对策协调小组组织国内有关政府部门、社会团体、科研机构、大专院校和企业等有关单位的官员和专家，根据非附件一国家信息通报编制指南，编写了《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》。
本报告所涉及的内容和全国性数据，除行政区划、国土面积和其他特别注明的以外，均未包括香港、澳门特别行政区和台湾省。
一、国家基本情况中国陆地面积约960万平方公里，毗邻的海域面积约473万平方公里。
大陆性季风气候显著和气候类型复杂多样是中国气候的两大特征。
中国降水的时空变化显著，降雨多集中在夏季，且地区差异很大。
中国的地势西高东低，形成三个明显的阶梯，山地、丘陵和高原约占总面积66％。
中国的水资源短缺、时空分布不均。
人均水资源拥有量约为世界的四分之一，人均能源资源占有量不到世界平均水平的一半。
中国是世界上人口最多的国家。
1994年中国大陆总人口为119850万人，就业人员总数为67455万人，三次产业就业人员之比为54.3∶22.7∶23.0。
1994年中国的城市化水平为28.5％，2000年城市化水平提高到36.2％。
中国是一个低收入的发展中国家，地区经济发展存在显著的不平衡。
1994年国内生产总值为46759亿元，人均仅为3901元，三次产业的结构为20.2∶47.9∶31.9。
1994年农村居民家庭人均纯收入为1221元，城镇居民家庭人均可支配收入3496元。
1994年中国人均生活电力消费为72.7千瓦时。
1994年中国东中西人均GDP 之比为1∶0.59∶0.44。
气候变化的影响与适应性
第五章气候变化的影响与适应性一、未来25-100年大气、气候和海平面的预期变化（一）、全球温室气体浓度的变化从第一章我们已经知道，二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等人类活动增加的温室气体，已经并将继续使地球表面变暖。
最直接可信的证明据来自美国夏威夷1958年以来的大气中CO2浓度的观测，那里代表的全球平均的CO2浓度已经由330ppm上升到368ppm,在我国青海瓦里关山1990年以来的观测也证明了这种变化。
（二）、气候变暖的几种趋势1、世界在IPCC第一工作组的报告《气候变化2001：科学基础》中，确认20世纪全球平均地表温度已经升高了0.6±0.2℃。
根据IPCC排放情景特别报告拟定的情景范围（人口、社会、经济和技术），模型预测结果为到2100年全球平均地表温度将比1990年增加1.4 oC～5.8oC，这一增值将是过去100年增温值的2～10倍，并将引起全球平均降水量的增加，北半球雪盖和海冰的范围将进一步缩小。
一些极端气候事件（高温、干旱、洪涝、热带气旋强风暴等）发生的频率也会增加。
2、中国近百年来我国气温已经增加了0.4～0.5℃，以冬季和西北、华北和东北的增温最明显，但南方有些省区却在变冷。
近 50年降水逐渐减少，华北出现暖干化趋势。
（三）、海平面上升对世界和中国沿海地带的影响1、世界根据IPCC所有情景的预测结果，全球平均海平面高度在1990～2100年期间将上升0.09～0.88米，但区域间的波动十分明显。
预测1990～2025年以及1990～2050年间的上升高度分别为0.03～0.14米和0.05～0.32米。
这主要是由于热膨胀以及冰川和冰盖的消融所致。
基于IS92情景的第二次影响评价报告预测海平面上升范围是0.13～0.94米。
尽管在这次影响评价中预测的未来温度较高，但海平面上升的预测值却略有降低，这主要是由于采用了改进了的模式，模式中冰川和冰盖的贡献已经变小。
2、中国近百年来，全球海平面平均上升了10～20厘米。
长江上游生态环境现状与问题
长江上游生态环境现状与问题长江上游地形独特，高差悬殊，气候多样，成因复杂，表现出显著的区域气候特征，低温、干旱和洪涝灾害是该区域的主要气候灾害。
长江上游东部地区属北亚热带季风和中亚热带湿润季风气候，西北部为山地高原气候，横断山地属于亚热带高原季风气候。
由于青藏高原、秦巴山地的阻挡，是长江上游区域冬季气温高于东部低海拔的同纬度平原丘陵地区，日温10℃的开始期偏早，夏季由于季风、高海拔降温效应和地理环境相关的多云少日照等因素，除四川平地部分河谷地带外，气温与冬季相反，普遍低于东部同纬度地区，二秋季开始先于东部同纬度地区。
并且，气温年较差和日较差偏小，多年平均最高温度大约40℃的日数平均不足1天，1 水土流失由于长江流域山地和丘陵面积占84.7%，地形不利，加上雨量丰沛且多暴雨，极易造成水土流失。
据水利部水利司统计，90年代流域内水土流失总面积达56.20平方公里，平均土壤侵蚀量22.4亿吨，相当于黄河流域的1.5倍，是我国七大江河中水土流失面积和年土壤侵蚀总量最大的流域。
值得注意的是，长江上游地区水土流失最为严重，水土流失面积达35.2万平方公里，占土地总面积的35%，年均土壤侵蚀量16亿吨，相当于每年有36万亩耕地丧失耕作层，是尼罗河、亚马逊河、密西西比河河流输沙总量的1.3倍。
2 泥沙淤积水土流失所产生的泥沙在流域中下游河道淤积十分严重，每年流域长江的泥沙达5.3亿吨。
以洞庭湖为例，全盛时期的洞庭湖，湖面面积达6000平方公里，由于调蓄洪带入的大量泥沙在湖区淤积，使得洞庭湖不断萎缩，至90年代初期，湖面面积仅余2600平方公里。
另据调查，白龙江下游碧水电站建成后10多年中淤积的泥沙占总库容的33.6%，大渡河龚嘴水电站16年淤积的泥沙占总库容的61.6%，有的小型水库甚至淤满而失效。
3.洪涝灾害洪涝灾害是造成长江流域最直接的损害，1954年和1998年的特大洪灾便给长江中下游地区造成了巨大损失，目前，洪涝灾害与泥沙淤积的关系及地域分布式长江流域最大的生态与环境不平衡问题。
1966—2015_年长江流域水文干旱时空演变归因
第34卷第3期2023年5月㊀㊀水科学进展ADVANCES IN WATER SCIENCE Vol.34,No.3May 2023DOI:10.14042/ki.32.1309.2023.03.0031966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因杨肖丽1,2,崔周宇1,2,任立良1,2,吴㊀凡1,2,袁山水1,3,江善虎1,2,刘㊀懿1,2(1.河海大学水灾害防御全国重点实验室,江苏南京㊀210098;2.河海大学水文水资源学院,江苏南京㊀210098;3.长江保护与绿色发展研究院,江苏南京㊀210098)摘要:气候变化和人类活动叠加影响下长江流域干旱情势日益严重且复杂多变,严重威胁着流域经济社会可持续发展,亟需探究自然变率和人类活动对长江流域水文干旱时空演变的作用机制,量化人类活动对水文干旱事件发生频次㊁破坏深度以及恢复速度的影响㊂本研究运用可细化人类活动影响的PCR-GLOBWB 2.0模型,耦合标准化径流指数(I SR )和可靠性-回弹性-脆弱性(RRV)框架,构建长江流域水文干旱状态的时空演变特征评估指标(I SRI-RRV ),揭示长江流域1966 2015年水文干旱状态的时空变化规律,定量评估水库调度和人类取用水等人类活动对长江流域极端水文干旱事件发生频率㊁持续时间和破坏深度的影响程度㊂结果表明:PCR-GLOBWB 2.0模型和I SRI-RRV 可准确表征长江流域水文干旱情势,量化人类活动对长江流域水文干旱状态时空演变特征的影响;19662015年长江流域水文干旱状态整体呈现恶化的趋势,但人类活动减少了1992年以来长江流域水文干旱面积占比;2006 2015年人类活动情景下长江流域的I SRI-RRV 明显高于自然情景,以水库调节为主的人类活动对长江流域整体I SRI-RRV 的提高贡献率较大㊂关键词:水文干旱;可靠性-回弹性-脆弱性框架;PCR-GLOBWB 2.0模型;人类活动;长江流域中图分类号:P339㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1001-6791(2023)03-0349-11收稿日期:2022-11-28;网络出版日期:2023-05-23网络出版地址:https :ʊ /kcms2/detail /32.1309.P.20230523.0848.002.html基金项目:国家自然科学基金资助项目(U2243203;52079036)作者简介:杨肖丽(1976 ),女,河北邯郸人,教授,博士,主要从事水文水资源研究㊂E-mail:yangxl@ 通信作者:任立良,RLL@ 干旱作为最复杂和频繁发生的自然灾害之一,对人类的生存环境造成了严重的影响,据统计全球不同地区每年因干旱造成的经济损失高达60亿~80亿美元[1]㊂长江流域作为中国最大的流域,受气候变化和人类活动干扰,径流量呈现出显著的下降趋势,发生干旱的频率㊁范围和强度均呈增加的趋势,造成了巨大的社会和经济损失,对流域水资源㊁粮食和生态安全带来了极大风险[2-3]㊂如2022年长江流域遭遇1961年有完整记录以来最严重的干旱,耕地受旱面积达4.42万km 2,约500万人用水困难[4]㊂随着城镇化㊁工业化的发展,流域取用水量的增加,水文干旱过程受人类活动的影响逐渐加大[2-3,5-9]㊂因此,厘清气候变化和人类活动影响下长江流域水文干旱的时空演变特征,定量评估人类活动对长江流域水文干旱时空演变状态的影响,对于制定缓解极端干旱的措施及管理计划,实现长江大保护战略具有重要的科学意义㊂表征干旱事件特征常用的干旱事件发生频次㊁历时和强度,无法反映干旱事件从发生到结束期间流域健康状态的变化,因此,无法确定干旱事件对流域的持续影响和干旱应对能力㊂Hashimoto 等[10]开发的可靠性-回弹性-脆弱性(Reliability-Resilience-Vulnerability,RRV)框架可以表征系统发生故障的频率(可靠性,Rel)㊁系统发生故障后恢复到令人满意状态的速度(回弹性,Res)和 不满意状态 对系统造成破坏的严重程度(脆弱性,Vul)[11],对量化风险指标具有明显的优势,为干旱事件影响的流域干旱状态评估提供了工具[12]㊂近年来,Zeng 等[11]㊁Hazbavi 等[13]将RRV 框架与标准化降水指数(SPI)㊁标准化蒸散发指数(SPEI)相结合,定量评估了不同地区的流域气象干旱的状态㊂RRV 框架通过流域应对干旱的可靠性,经历干旱事件后的恢复能力以及应对干旱的脆弱性[14],定量评估流域干旱状态的时空演变特征和流域或区域对干旱的350㊀水科学进展第34卷㊀响应,弥补了传统干旱指数的不足㊂但相关研究主要针对降水短缺的气象干旱[11,13,15]或以土壤水短缺表征的农业干旱[16],对以径流短缺为表现形式的水文干旱缺乏关注㊂能充分考虑人类用水与其他水文变量之间相互作用的PCR-GLOBWB(PCRaster Global Water Balance)2.0模型,通过水库调节㊁灌溉和用水模块模拟人类活动对产汇流的影响,可以量化人类活动对流域极端水文事件的影响[17-19]㊂鉴于此,本研究耦合PCR-GLOBWB2.0模型㊁标准化径流指数和可靠性-回弹性-脆弱性框架,构建长江流域水文干旱评估指标,综合考量水文干旱的频率㊁严重性和历时,定量分析人类活动对长江流域水文干旱状态的时空特征变化及影响机制,探究长江流域水文干旱状态的时空特征及归因,以期为长江流域极端干旱事件的应对和水资源规划配置提供科学参考㊂1㊀研究区与研究方法1.1㊀研究区概况长江流域位于24ʎ30ᶄN 30ʎ45ᶄN㊁90ʎ33ᶄE 122ʎ25ᶄE,总面积约180万km2,横跨中国西部㊁中部和东部三大经济区,流经19个省㊁自治区㊁直辖市,国内生产总值超过全国的40%㊂该流域处于亚洲季风气候区,水资源量较为丰富,多年平均径流量约9900亿m3,多年平均年降水量约1100mm㊂降水量时空分布不均衡,60%集中在夏季,从西部的约500mm到东部约2500mm㊂截至2020年,流域内有大㊁中型水库1700多座,其中2003年建成的三峡水库累计拦洪总量超过1800亿m3,补水总量为2894亿m3㊂基于长江流域1ʒ25万二级子流域分级数据集(http:ʊ),本研究将长江流域细分为长江干流流域㊁金沙江流域㊁岷江流域㊁乌江流域㊁嘉陵江流域㊁洞庭湖流域㊁汉江流域和鄱阳湖流域等8个子流域(图1)㊂图1㊀长江流域气象站㊁水文站和二级子流域分布Fig.1Map of meteorologic stations,hydrologic stations and sub-basins in the Yangtze River basin1.2㊀数据与方法1.2.1㊀数据本研究所用到的数据包括1966 2015年日降水和气温数据(https:ʊ/),长江流域9个水文站2006 2015年逐日径流量数据,长江流域2006 2015年年用水量(居民生活用水㊁工业用水㊁牲畜用水和灌溉用水)和年末水库蓄水量统计数据(2006 2015年长江流域及西南诸河水资源公报)㊂PCR-GLOB-WB2.0模型的参数主要包括气象驱动参数㊁土地覆盖参数㊁土壤参数㊁每层土壤的根系分数㊁地形参数㊁Arno方案(土壤水容量分布)指数㊁物候相关的参数㊁栅格土壤最大(最小)蓄水量㊁地下水参数和人类水管理参数[20](如非灌溉用水需求,自然水体和非自然水体)㊂㊀第3期杨肖丽,等:1966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因351㊀1.2.2㊀PCR-GLOBWB 2.0模型模型的空间分辨率为10km ˑ10km,能充分考虑人类用水与其他水文变量之间的相互作用,通过水库调节㊁灌溉和用水模块模拟人类活动对产汇流过程的影响[20-21],极大地提高了季节性㊁极端性和正常状态下的流量特性的捕捉能力,且能够再现大多数河流总蓄水量的时空演变趋势和季节性特征㊂1.2.3㊀标准化径流指数采用标准化径流指数(I SR ),假设一定时间内径流量符合某一概率分布,通过对径流进行正态标准化[22],评估流域水文干旱[23]㊂基于I SR 的水文干旱[24]可以分为轻旱(-0.5~>-1)㊁中旱(-1~>-1.5)㊁重旱(-1.5~>-2)和特旱(ɤ-2)等5个级别㊂本研究主要分析研究区干旱程度达到中旱及以上(I SR ɤ-1)的水文干旱事件㊂1.2.4㊀I SRI-RRV 评估指标基于模型模拟的I SR 和能够衡量流域系统性能的可靠性(I Rel )㊁弹性(I Res )和脆弱性(I Vul )的RRV 框架,本研究构建了长江流域的水文干旱评估指标,综合评价水文干旱事件发生频次㊁破坏深度以及恢复速度,定量描述流域一定时间段内水文干旱的状态[25]㊂其中,RRV 框架的计算过程如下[26]:I Rel=1N ðN t =1Z t (1)I Res =ðN t =1W t /ðN t =1Z t (2)I Vul=1N ðT t =1L obs (t )-L std L std (t )ˑH (L obs (t )-L std )[](3)式中:N 为分析的总时段数;t 为当前时段;Z t 为当前时段的状态,若当前时段处于满意状态,则Z t =1,否则Z t =0;W t 记录总时段内处于满意状态遭到破坏的次数,若Z t =1且Z t +1=0,代表1次连续破坏的开始,则W t =0,否则W t =1;L obs (t )为第t 个时段的I SR ,L std 为相应的I SR 阈值㊂H (x )为Heaviside 函数,x <0,H (x )=0;x ȡ0,H (x )=1,确保对脆弱性的计算仅限于不满意状态㊂几何平均数对个体变量的变化更敏感,可选择其计算I SRI-RRV 值[27]:I SRI-RRV =3I Rel ˑI Res ˑI Vul (4)式中:I SRI-RRV 为水文干旱评估指数,该指数越高,表明流域水文干旱状态的健康度越好,即满意度越高[28],I SRI-RRV =1则表明某个时段该地区水文干旱状态处于 好 的状态㊂2㊀结果与讨论2.1㊀模型精度评估本研究采用百分比偏差(B P )和均方根误差(E RMS )验证PCR-GLOBWB 2.0模型对人类取用水和水库蓄水量的模拟精度,采用纳什效率系数(E NS )和皮尔逊相关系数(R )验证人类活动情景下径流过程的模拟精度[29-30]㊂长江流域2006 2015年生活用水㊁工业用水㊁灌溉用水和水库蓄水量模拟值与长江水资源公报统计值对比结果表明,B P 均小于10%,工业用水模拟的E RMS 稍差㊂生活用水和灌溉用水的模拟精度最好,B P 分别为-0.71%和-0.42%,E RMS 分别为15.97亿m 3/a 和26.98亿m 3/a;工业用水的B P 为-9.58%,E RMS 为99.34亿m 3㊂2006 2015年年末水库蓄水量模拟值与统计值的B P 为6.9%,E RMS 为264.39亿m 3/a㊂9个水文站2006 2015年的观测值与人类活动情景下模型模拟值的E NS 和R (表1)表明,PCR-GLOBWB 2.0模型模拟的人类活动情景下的月径流的结果较好,E NS 均达到0.6以上,九江站㊁螺山站和大通站E NS 均大于0.8,R 均大于0.9,其结果可用于进一步分析长江流域水文干旱过程㊂352㊀水科学进展第34卷㊀表1㊀2006—2015年PCR-GLOBWB 2.0模型径流模拟精度Table 1Validation results of the PCR-GLOBWB 2.0model simulation for month discharge from 2006to 2015站点经度纬度E NS R 寸滩106.60ʎE 29.62ʎN 0.620.93万县108.42ʎE 30.75ʎN 0.720.91朱沱105.85ʎE 29.02ʎN 0.740.90宜昌111.28ʎE 30.70ʎN 0.660.85高场104.42ʎE 28.80ʎN 0.710.95九江116.05ʎE 29.73ʎN 0.820.95汉口114.28ʎE 30.58ʎN 0.790.94螺山113.37ʎE 29.67ʎN 0.850.94大通117.62ʎE 30.77ʎN 0.830.962.2㊀长江流域水文干旱的时空特征图2㊀长江流域及各二级子流域水文干旱面积占比Fig.2Proportion of hydrological drought areas in the Yangtze River basin 1966 2015年长江及各二级子流域自然情景和人类活动情景下每年干旱程度达到中旱及以上(I SR ɤ-1)水文干旱的面积在流域总面积中的占比对比图(图2)显示,长江流域历史时期极端干旱主要发生在1972年㊁1978年㊁1986年㊁2006年和2011年,这与‘中国气象灾害大典“和长江流域及西南诸河水资源㊀第3期杨肖丽,等:1966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因353㊀公报记录的长江流域历史旱情记录较为一致(表2),表明本研究所构建的I SR能很好地识别长江流域的水文干旱㊂表2㊀长江流域历史大旱实际文字资料记录与I SR识别水文干旱对照Table2Comparison of hydrological droughts between historical records and I SR calculateddroughts in the Yangtze River basin资料记载来源资料记载干旱年份资料记载干旱本文识别干旱范围‘中国气象灾害大典“1972年全国特大旱灾汉江流域㊁嘉陵江流域㊁金沙江流域㊁岷江流域1978年全国特大旱灾及高温洞庭湖流域㊁长江干流流域㊁嘉陵江流域㊁金沙江流域㊁鄱阳湖流域1986年长江中游地区旱灾及高温㊁江南旱灾洞庭湖流域㊁嘉陵江流域㊁岷江流域㊁鄱阳湖流域㊁乌江流域长江流域及西南诸河水资源公报2006年长江流域特大旱灾长江干流流域㊁金沙江流域㊁岷江流域㊁乌江流域2011年长江中下游和西南五省严重旱灾洞庭湖流域㊁长江干流流域㊁嘉陵江流域㊁金沙江流域㊁鄱阳湖流域㊁乌江流域㊀㊀1992年前自然情景下长江流域中度以上干旱发生面积小于人类活动情景,而1992年后则高于人类活动情景(图2)㊂二级子流域都呈现类似的规律,但在突变时间上略有差异,鄱阳湖流域最早(1973年),金沙江流域最迟(2000年)㊂长江中下游地区的洞庭湖流域㊁长江干流流域和鄱阳湖流域,人类活动对流域受旱面积的影响明显高于其他二级子流域㊂这可能与各个子流域人类开发利用的开始时间和强度有关㊂长江流域年代际水文干旱事件发生的频率㊁平均历时和强度时空差异性显著(图3)㊂2种情景下整个流域的水文干旱频率较低,历时多小于6个月,且以轻中度干旱为主㊂高频率的水文干旱主要发生在2006 2015年长江干流流域的上游及乌江流域,平均历时大于2个月,且多为平均干旱强度大于1的特旱㊂2.3㊀长江流域干旱状态时空演变特征I SRI-RRV年代际变化特征的时空分布图(图4)表明,长江流域和二级子流域的干旱状态的时空差异性显著㊂2006 2015年自然情景和人类活动情景下长江流域的I SRI-RRV比1966 1975年分别提升了4.91%和6.54%,但同期自然情景下部分二级子流域的I SRI-RRV均值均呈下降趋势,如汉江流域下降了3.28%,嘉陵江流域下降了0.04%,乌江流域下降了11.98%㊂人类活动改善了长江流域的水文干旱状态,扭转了自然状态下长江流域干旱状态的恶化趋势㊂1966 1975年,长江流域人类活动情景下的I SRI-RRV均值较自然情景低0.73%,仅有洞庭湖流域和长江干流流域人类活动情景下的I SRI-RRV均值高于自然情景,但相差较小(0.33%和0.36%);2006 2015年,人类活动情景下的I SRI-RRV均值比自然情景高1.68%,8个二级子流域中,仅有嘉陵江流域的人类活动加深了水文干旱状态的恶化,但是相较于1966 1975年,I SRI-RRV均值的恶化幅度由2.11%缩小至0.05%㊂图5对比了8个子流域2种情景下I Rel㊁I Res和I Vul均值㊂人类活动和自然情景下(图5中分别用N㊁H表示)可靠性指标在1966 1975年约为0.85和0.86,至2006 2015年分别提升了3.43%和1.99%,人类活动提升了可靠性的改善趋势㊂自然情景下各子流域的可靠性㊁回弹性和脆弱性变化趋势差异显著,汉江流域可靠性和回弹性指标均值分别下降了3.01%和6.64%,乌江流域可靠性㊁回弹性和脆弱性指标的均值依次下降了7.83%㊁23.45%和1.92%,其余的子流域则普遍呈上升趋势㊂人类活动对水文干旱的回弹性影响最为显著,2006 2015年人类活动情景下的回弹性均值比1966 1975年提高了近15.86%,而自然情景仅提升了9.20%㊂2种情景下水文干旱的脆弱性指标变化最小,分别提升了0.75%和0.64%㊂354㊀水科学进展第34卷㊀图3㊀1966 2015年长江流域的8个二级子流域水文干旱历时㊁频率与烈度特征箱线图Fig.3Frequency,duration and intensity characteristics of hydrological drought in eight sub-basins of the Yangtze River basin from1966to20152.4㊀干旱状态与人类活动相关性评价人类活动主要通过水库调度和取用水等影响河道径流,进而影响水文干旱的状态㊂据长江水资源公报统计,2006 2015年期间,长江流域年均水资源总量为9425.3亿m3,总耗水量由820.2亿m3增长至848.5亿m3,水库蓄水量由923.8亿m3增至1988.7亿m3㊂因此,本研究采用2种情景下I SRI-RRV的差值及其与水库蓄水量的相关分析,来计算人类活动(水库调节和人类取用水)对长江流域I SRI-RRV即水文干旱状态的影响程度(图6)㊂㊀第3期杨肖丽,等:1966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因355㊀图4㊀自然情景与人类活动情景下I SRI-RRV年代对比Fig.4Chronological comparison of I SRI-RRV under the natural and human scenarios㊀㊀2006 2015年长江流域整体的I SRI-RRV均值呈现波动上升的趋势,自然和人类活动情景下年尺度I SRI-RRV均值分别提升了27.15%和18.09%㊂流域年末水库蓄水量与2种情景I SRI-RRV均值差的相关系数R=-0.90,蓄水量与干旱状态呈显著的负相关㊂2种情景下I SRI-RRV均值差较大的年份的年末水库蓄水量也偏少,水文干旱也较为严重,表明长江流域的水文干旱状态受到水库调蓄的影响㊂三峡水库2003年6月开始蓄水,2006年10月蓄水156m,将1996 2015年三峡水库下游的宜昌站的径流过程划分时段Ⅰ(1996年1月至2003年6月)和时段Ⅱ(2006年11月至2015年12月)进行对比(图7)㊂时段Ⅰ人类活动对宜昌径流的影响较小,人类活动对月径流的改变率为-0.81%~1.37%;时段Ⅱ内人类活动削减洪峰和补充枯水期径流的能力提升显著,水库调节于4 7月削减径流,使得6月削减径流幅度最大,年均约2.31%,于10 2月补充径流,12月补充径流的幅度最大,年均约4.19%㊂Chai等[31]发现在三峡水库2003年建成后出现了 旱季流量偏大,汛期流量偏小 的现象,2011年三峡水库缓解水文干旱的能力明显高于2006年㊂据统计,2006年和2011年大旱中,三峡水库分别向下游补水约35.8亿m3和215亿m3,有效缓解了长江中下游发生的旱情[32],表明人类活动(尤其是水库调度)对水文干旱状态有着显著的影响㊂356㊀水科学进展第34卷㊀图5㊀自然情景和人类活动情景下长江流域I Rel㊁I Res和I Vul均值热点图Fig.5Heat map of average I Rel,I Res and I Vul in the Yangtze River basin under natural and human scenarios图6㊀长江流域2006 2015年大型水库蓄水量与平均I SRI-RRV指数变化Fig.6Changes of water storage and I SRI-RRV of large reservoirs in the Yangtze River basin from2006to2015㊀第3期杨肖丽,等:1966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因357㊀图7㊀1996 2015年宜昌站自然情景与人类活动情景下月平均径流对比Fig.7Comparison of monthly discharge under two scenarios at Yichang station from1996to20153㊀结㊀㊀论本研究耦合考虑人类活动对水文过程影响的PCR-GLOBWB2.0模型和水文干旱评估指数,定量评估了长江流域水文干旱状态的时空变化特征,探究了水库调节和人类取用水等活动对长江流域水文干旱事件发生频次㊁破坏深度以及恢复速度的影响,主要结论如下:(1)人类活动影响了长江流域水文干旱的时空变化特征,1966 1985年人类活动情景下水文干旱事件的面积占比高于自然情景,1985 2015年人类活动减少了长江流域水文干旱的面积占比㊂(2)长江流域的水文干旱状态在自然情景下呈现恶化的趋势,人类活动小幅改善了干旱状态,大幅提升了从不满意状态恢复的速率(回弹性)和减缓处于满意状态概率(可靠性)的下降趋势㊂(3)2006 2015年,人类活动情景下长江流域的水文干旱状态明显高于自然情景,水库调度是长江流域水文干旱状态改善的重要原因之一㊂参考文献:[1]周帅,王义民,畅建霞,等.黄河流域干旱时空演变的空间格局研究[J].水利学报,2019,50(10):1231-1241. 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长江流域极端气候变化及其未来趋势预测
根据气候变化趋势，调整农业生产布局和种植结构，发展节水农业，提高农业水资源利用 效率，降低农业对气候变化的脆弱性。
减缓策略
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控制温室气体排放
加大力度推动绿色低碳发展，优化能源结构，降 低煤炭消费比重，增加清洁能源供应，实现碳排 放达峰和碳中和目标。
提高能源利用效率
在工业、建筑、交通等领域全面推广节能技术， 提高能源利用效率，降低单位GDP能耗，减少温 室气体排放。
精细化气候模型
通过利用更高分辨率的气候模型，准 确模拟长江流域的气候变化，以提高 预测的精度。
多源数据融合
整合卫星遥感、地面观测、社会经济 数据等多源数据，提高气候变化预测 的时空分辨率。
深入研究极端气候变化的机理与影响因素
揭示极端气候事件成因
深入研究长江流域极端气候事件的物理机制，如厄尔尼诺、季风等，以了解其发 生与发展的规律。
加强科技支撑
加大对气候变化领域科技 研发的投入，加强国际交 流与合作，引进和吸收先 进技术，提高应对气候变 化的科技水平。
提高公众意识
通过宣传教育、科普活动 等方式，提高公众对气候 变化的认识和意识，引导 公众积极参与应对气候变 化的行动。
提高预测精度与时空分辨率
生态环境影响
这些极端气候事件对长江流域的生态环境、水资源、农业生产等方面造成了显 著影响。
长江流域极端气候变化的影响
农业减产：频繁发生的干旱和洪涝灾 害导致农田受损，农作物减产，影响 粮食安全和农民收入。
生态环境恶化：极端气候变化对长江 流域的生态系统造成破坏，影响生物 多样性，加剧土壤侵蚀和水土流失。
森林碳汇建设
扩大森林面积，提高森林质量，增强森林碳汇功 能，通过森林生态系统吸收和固定大气中的二氧 化碳。