氣候變化對(duì)水文水資源影響的研究分析

金炳琪 袁鵬杰

摘要 在闡述氣候變化對(duì)水文水資源影響研究方法的基礎(chǔ)上，分析了氣候變化對(duì)水文水資源空間分布、水資源管理、冰川融化、環(huán)境演變等因素的影響，并根據(jù)這些干擾性影響，從植樹(shù)造林、強(qiáng)化氣象服務(wù)管理、人工降雨、強(qiáng)化科學(xué)研究等方面提出了規(guī)避氣候變化對(duì)水資源水文管理不利影響的對(duì)策，旨在提升水資源利用率。

關(guān)鍵詞 氣候變化;水文;水資源;影響;管理優(yōu)化

中圖分類號(hào)：P467 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095–3305（2021）05–0099–02

氣候變化是很多國(guó)家都關(guān)注的重要環(huán)境問(wèn)題，氣候變化可以歸結(jié)為自然循環(huán)及地球氣候系統(tǒng)擾動(dòng)引起的水分循環(huán)變化，還會(huì)引起水資源在時(shí)間、空間上的重新分布，最終影響生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。氣候發(fā)生變化后的對(duì)水文、水資源環(huán)境產(chǎn)生了深刻的影響，表現(xiàn)為引起水源在時(shí)空上的分布變化、干擾水文循環(huán)。國(guó)家氣候中心對(duì)不同情景下未來(lái)氣候變化的預(yù)估結(jié)果表明，未來(lái)我國(guó)年平均氣溫將繼續(xù)升高，極端高溫事件的出現(xiàn)概率會(huì)增加，到2025年左右，至少有50%的夏季可能會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間高溫;在高排放情景下，到21世紀(jì)末極端高溫?zé)崂耸录l(fā)生的頻率可能比目前高出5倍，一些地區(qū)將不再適合人類居住。為了能夠減少氣候變化對(duì)水文環(huán)境及水資源利用的不利影響，探究了氣候變化對(duì)水文、水資源應(yīng)用的影響問(wèn)題[1-3]。

1 研究氣候變化對(duì)水文水資源影響的方法

當(dāng)前，關(guān)于氣候變化對(duì)水文水資源影響的研究是基于氣候變化對(duì)氣溫、降水量變化的影響，這樣的研究從宏觀層面上把關(guān)徑流流量的變化。但是受到氣候變化復(fù)雜多樣的影響，采用這樣的方式無(wú)法精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)一個(gè)城市在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的氣候變化。為了能夠更好地研究氣候變化對(duì)水文水資源的影響，相關(guān)人員依托社會(huì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展研究出了多個(gè)類型的氣候變化影響水文、水環(huán)境的研究方法。

1.1 氣候變化情景生成技術(shù)

各個(gè)地區(qū)的氣候變化十分多樣，使用單一的氣候預(yù)測(cè)分析方法往往無(wú)法精準(zhǔn)地描述氣候變化對(duì)水文資源的影響。情境生成技術(shù)是一種更加先進(jìn)的預(yù)測(cè)分析技術(shù)形式，通過(guò)使用氣候變化情景生成技術(shù)能夠在已經(jīng)獲得的研究成果技術(shù)上深入地分析氣候變化影響水文水資源的情況，在一系列分析的過(guò)程中模擬可能出現(xiàn)的情景，多角度、全方位地整合氣候環(huán)境資料，通過(guò)采取情景設(shè)置的方式獲得所需結(jié)果，更好地分析和把控氣候變暖的信息[4-7]。

1.2 水文遙測(cè)系統(tǒng)

從字面上來(lái)看，水文遙測(cè)系數(shù)是應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)手段遠(yuǎn)距離地獲取水文信息的系統(tǒng)。水文遙測(cè)系統(tǒng)由自動(dòng)化設(shè)備和自動(dòng)化技術(shù)組成，具體可以分為3個(gè)部分，在3個(gè)部門(mén)的共同配合和組合應(yīng)用下，能夠從多角度、多層面收集整理水文資料信息。借助水文遙測(cè)技術(shù)還能更加方便地整合管理水文資料信息，在整合資料信息的基礎(chǔ)上探究氣候變化對(duì)水文水資源的影響。

1.3 水文模擬技術(shù)

水文資源的利用受氣候變化的影響，為了能夠更好地研究這一影響，需要應(yīng)用模型模擬分析信息，在模擬的過(guò)程中需要綜合考慮影響水文水資源的各種因素，比如模型精準(zhǔn)度、內(nèi)在精準(zhǔn)度、資料精準(zhǔn)性，通過(guò)綜合分析各種因素來(lái)打造出系統(tǒng)化的研究氣候變化影響水文水資源的模型。

2 探究氣候變化對(duì)水文水資源的影響

2.1 氣候變化對(duì)水文循環(huán)的影響

2.1.1 氣候變化對(duì)海平面水位變化和蒸發(fā)、散發(fā)的影響 氣候變化對(duì)水文環(huán)境的影響會(huì)引起水循環(huán)的變化，水循環(huán)不僅僅是氣候系統(tǒng)的重要組成部分，也是研究分析氣候變化對(duì)水資源影響的重要基礎(chǔ)。分析氣候變化下水循環(huán)演變特征是評(píng)價(jià)未來(lái)氣候變化對(duì)流域水文資源影響的重要基礎(chǔ)。

在全球氣候變暖的背景下，海平面上升嚴(yán)重，突出表現(xiàn)在冰川、冰帽等逐漸融化，融化不僅會(huì)使沿海地區(qū)出現(xiàn)海嘯災(zāi)難，而且還會(huì)加劇土地的鹽漬化和淡水鹽化。因此，在研究氣候變化對(duì)水文循環(huán)影響時(shí)要著重關(guān)注海平面水位變化和蒸發(fā)的影響。

2.1.2 氣候變化對(duì)降水分布和降水強(qiáng)度的影響 從全球范圍角度來(lái)看，全球海洋平均降水變化分析由于缺乏海平面觀測(cè)資料的支持，無(wú)法客觀、科學(xué)、真實(shí)地評(píng)估降水情況。近幾年來(lái)，我國(guó)華北地區(qū)、西北地區(qū)的降水量呈現(xiàn)出逐漸下降的發(fā)展趨勢(shì)，而西南地區(qū)的年降水量在不斷增加。降水量的變化對(duì)水文循環(huán)產(chǎn)生了深刻的影響。

除此之外，氣候變化對(duì)降水強(qiáng)度的影響在不同地區(qū)會(huì)表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。比如，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，我國(guó)西部地區(qū)降水量、降水強(qiáng)度呈現(xiàn)出增長(zhǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，而東部地區(qū)的降水強(qiáng)度呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。受到蒸發(fā)量大、水資源浪費(fèi)、滲透等多因素的影響，導(dǎo)致西部地區(qū)的水資源利用率無(wú)法得到提升。

2.2 氣候變化對(duì)冰川消融的影響

在全球氣候變化的背景下，冰川融化成為影響全球氣候和環(huán)境的重要因素。在全球范圍內(nèi)氣候變化的影響中，冰川消融成為影響全球氣候的重要因素。且近年來(lái)，冰川融化速度不斷加快，冰川消融出現(xiàn)后會(huì)減少以冰川水作為補(bǔ)充的河流徑流量。不僅如此，冰川融化之后也會(huì)干擾我國(guó)水循環(huán)系統(tǒng)的建設(shè)，在無(wú)形中增加了干旱、洪澇災(zāi)害的可能性。

2.3 氣候變化對(duì)生存環(huán)境演變和北方干旱化的影響

水生態(tài)環(huán)境變化是氣候變化對(duì)水資源產(chǎn)生的影響之一，在全球氣候變暖的影響下，我國(guó)很多地區(qū)的湖泊、水溫呈現(xiàn)出不斷上升的發(fā)展趨勢(shì)，在這樣的背景下我國(guó)水質(zhì)遭到破壞，嚴(yán)重影響了人們的日常生活。

國(guó)家范圍內(nèi)河流徑流量的持續(xù)減少會(huì)使水域范圍內(nèi)出現(xiàn)有毒有害物質(zhì)，這些有毒有害物質(zhì)在互相影響下會(huì)產(chǎn)生一些浮游生物、藻類物質(zhì)，最終嚴(yán)重威脅到我國(guó)生態(tài)環(huán)境建設(shè)。

2.4 氣候變化對(duì)水資源管理和供給的影響

全范圍、多角度分析和研究氣候環(huán)境對(duì)水文水資源的影響，是近幾年來(lái)我國(guó)乃至全世界范圍內(nèi)的人員需要思考和解決的問(wèn)題。特別是在水資源供應(yīng)日益缺乏的背景下，如何協(xié)調(diào)各個(gè)地區(qū)用水不均衡及水資源缺乏的問(wèn)題是相關(guān)人員需要思考和解決的問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，水資源的減少的關(guān)鍵影響因素是水資源利用不合理和水資源地區(qū)分布不均衡。氣候條件對(duì)水循環(huán)產(chǎn)生的影響也改變了水資源的總量，在河流徑流量減少的情況下，也在無(wú)形中加大了水資源管理利用難度，我國(guó)的一些少數(shù)民族地區(qū)甚至出現(xiàn)了水資源緊缺的問(wèn)題，如西北、陜西、山西等地區(qū)的民眾用水問(wèn)題成為制約當(dāng)?shù)匕l(fā)展的重要問(wèn)題。為了能夠更好地降低氣候變化對(duì)水文水資源的不利影響，需要相關(guān)人員從多層面來(lái)完善水文分析管理工作，為水文水環(huán)境管理提供切實(shí)可行的意見(jiàn)支持。

3 氣候變化對(duì)水文水資源影響的研究存在的問(wèn)題

第一，氣候變化對(duì)水文水資源影響的研究集中在氣候變化對(duì)流域范圍內(nèi)徑流平均變化的影響上，對(duì)水文極端事件發(fā)生發(fā)展、供應(yīng)水管理系統(tǒng)、航海運(yùn)輸事業(yè)、旅游運(yùn)輸事業(yè)的影響研究力度不足，且關(guān)于氣候變化環(huán)境下對(duì)水文水資源的影響研究方法、手段亟待完善。

第二，氣候變化對(duì)水文水資源影響的研究需要依托完善的水文模型、氣候模型。但是，當(dāng)前氣候模型模擬預(yù)測(cè)分析所獲得的氣候要素變化信息存在較大的漏洞，突出的問(wèn)題是時(shí)空分辨率低、缺乏地面局部尺寸的信息等，最終影響了氣候變化，影響水文水資源研究工作的開(kāi)展效果。

第三，需要進(jìn)一步改善和優(yōu)化氣候模型和水文模型中的參數(shù)信息的設(shè)定?，F(xiàn)階段的水文模型、氣候模型時(shí)空分辨率較低，彼此之間形成的是一種單向連接的關(guān)系，忽略了氣候和水文過(guò)程之間的雙向交叉作用。

4 降低氣候變化對(duì)水文水資源不利影響的對(duì)策

4.1 加快實(shí)現(xiàn)植樹(shù)造林，實(shí)施人工降雨

為了降低氣候變化對(duì)水文水環(huán)境的不利影響，可以通過(guò)植物造林來(lái)增加植被的覆蓋率，達(dá)到涵養(yǎng)水土的目的，在氣候干旱、水資源不充分的情況下提升土壤的含水量。在借助植樹(shù)造林涵養(yǎng)水源、豐富地下水的同時(shí)，需要輔助使用人工降雨，滿足一些干旱地區(qū)的用水需求。

4.2 強(qiáng)化氣象服務(wù)和農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)的科學(xué)研究

通過(guò)強(qiáng)化氣象服務(wù)和農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)，不僅能夠有效提升水資源的綜合利用率，而且還能提升天氣預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)度，將氣候變化對(duì)水文水環(huán)境的不利影響降到最小。氣象服務(wù)和農(nóng)田水利設(shè)施的建設(shè)要緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，調(diào)動(dòng)一切積極力量為氣象服務(wù)建設(shè)管理和農(nóng)田水利建設(shè)的建設(shè)提供持續(xù)性的資金、制度和政策支持。

從事氣候、水文水資源研究的工作人員需要加強(qiáng)對(duì)人工降雨工作的研究，為氣候研究工作的開(kāi)展提供足夠的人力、物力和財(cái)力，為深入開(kāi)展氣候影響水文水資源研究工作提供足夠的設(shè)備和工具。

4.3 強(qiáng)化對(duì)氣候變化情景生成技術(shù)的研究

氣候變化情景生成技術(shù)是通過(guò)信息數(shù)字技術(shù)分析和設(shè)定固定的氣候參數(shù)，在溫度、濕度、降雨量參數(shù)不斷變化的情況下依然保持氣候分析模式的穩(wěn)定可靠。同時(shí)，在技術(shù)的支持下綜合分析與評(píng)估氣候變化模型和下墊層環(huán)境因素，根據(jù)評(píng)估結(jié)果提出有針對(duì)性的水文水資源管理措施。

在情景分析技術(shù)的支持下，能夠在固定的時(shí)間段內(nèi)采用動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)性監(jiān)督空置房按時(shí)綜合整理及分析某區(qū)域范圍內(nèi)的徑流量、氣溫、降水量等要素，根據(jù)分析更好地把握氣候變化規(guī)律，最大限度降低氣候變化對(duì)水文水資源利用的不利影響。

5 結(jié)語(yǔ)

氣候變化對(duì)水文水資源產(chǎn)生了很大的影響，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背景下，在分析氣候變化對(duì)水文水資源影響的工作中引入越來(lái)越多的技術(shù)和手段，這些技術(shù)、手段為氣候變化對(duì)水文水資源影響的研究提供了重要的支持和保障。在新的歷史時(shí)期，需要相關(guān)人員調(diào)動(dòng)一切積極因素深入研究氣候變化對(duì)水文水資源影響，創(chuàng)新氣候變化對(duì)水文水環(huán)境影響的技術(shù)手段和預(yù)測(cè)方法，提升預(yù)測(cè)分析的精準(zhǔn)性。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Research and Analysis on the Impact of Climate Change on Hydrology and Water Resources

JIN Bing-qi et al（Hydrological Center of Dongying City， Dongying， Shandong 0257000）

Abstract On the basis of expounding the research methods of the impact of climate change on hydrology and water resources， this paper analyzes the impact of climate change on the spatial distribution of hydrology and water resources， water resources management， glacier melting， environmental evolution and other factors， and according to these interference effects， from afforestation， strengthening meteorological service management， artificial rainfall， water resources management， strengthen scientific research and other aspects to analyze the countermeasures to avoid the adverse impact of climate change on water resources hydrological management， in order to improve the utilization rate of water resources.

Key words Climate change; Hydrology; Water resources; Influence; Management optimization