淮河流域陸氣水循環(huán)過程及其未來變化預(yù)估研究.pdf

1、全球氣候變化背景下的水循環(huán)演變規(guī)律和未來變化預(yù)估是當(dāng)今國際氣候研究的前沿和熱點(diǎn)。本論文以揭示陸氣水分循環(huán)過程及其對未來氣候變化的響應(yīng)作為研究目標(biāo)，取淮河流域作為研究對象，利用常規(guī)觀測氣象和水文數(shù)據(jù)、再分析資料、模式產(chǎn)品和衛(wèi)星數(shù)據(jù)等多源資料，從大氣陸地水循環(huán)的各個分支出發(fā)，重點(diǎn)探討了淮河流域大氣水循環(huán)、陸地水循環(huán)的變化特征，并聯(lián)合降水再循環(huán)率的變化特征給出了淮河流域陸地大氣水分循環(huán)過程的整體圖像。同時，基于全球海氣耦合模式(CGCMS)對

2、未來氣候變化的預(yù)估結(jié)果，利用大尺度分布式陸面水文模型系統(tǒng)(LSX-HMS)，對未來氣候變化情景下淮河流域水循環(huán)的響應(yīng)進(jìn)行了預(yù)估。主要結(jié)論如下：
　　 (1)淮河流域大氣可降水量和降水的變化具有較好一致性。流域南邊界和西邊界有水汽凈輸入，而東邊界和北邊界有水汽凈輸出。緯向方向水汽輸入輸出集中在對流層中層，而經(jīng)向方向水汽輸入輸出集中在對流層低層。淮河流域的水汽收支主要由平均氣流所決定，平均流和瞬變波對水汽收支的作用幾乎相反?；春恿饔?/p>

3、夏季降水的水汽主要來源是孟加拉灣、南海、西風(fēng)帶和熱帶西太平洋。降水異常主要由南邊界的水汽輸送異常所造成，在偏澇年主要是由孟加拉灣的水汽輸送異常偏多所致，在偏旱年孟加拉灣和南海的水汽輸送都大為減少，南海的貢獻(xiàn)則相對較大。青藏高原東南側(cè)關(guān)鍵區(qū)是影響淮河流域夏季降水異常的“運(yùn)轉(zhuǎn)站”，且東邊界輸送作用比北邊界更為重要。
　　 (2)淮河流域的陸地水儲量的變化與降水密切相關(guān)。其季節(jié)變化呈雙峰結(jié)構(gòu)，最大值通常出現(xiàn)在7～8月，這主要跟夏季降水

4、的補(bǔ)給有關(guān)；最小值通常出現(xiàn)在5月，這主要是蒸發(fā)大于降水所致；陸地水儲量的最大峰值落后降水、徑流、水汽通量輻合變化小于1個月，是一個阻尼延遲響應(yīng)的過程；陸地水儲量的平均年內(nèi)最大振幅范圍約為60～80mm。無論是在季節(jié)還是年際時間尺度，利用觀測降水、產(chǎn)流數(shù)據(jù)和陸面模式模擬的蒸發(fā)計算得到的陸地水儲量的變化(PER方法)較其它診斷和模擬方法更接近觀測。
　　 (3)降水再循環(huán)率是陸氣相互作用強(qiáng)度的表征。在月時間尺度，它的變化體現(xiàn)了季風(fēng)系

5、統(tǒng)的季節(jié)變化與局地陸氣相互作用對降水的影響，春季是陸氣相互作用最強(qiáng)烈的季節(jié)。在日時間尺度上，夏季降水中，隨著雨強(qiáng)的增加，降水再循環(huán)率有先減再增的趨勢；無論雨強(qiáng)大小，水汽的濕平流項(xiàng)總是使水汽輻散，而風(fēng)場的散度項(xiàng)隨著降水強(qiáng)度的增加，其對降水的作用從有利于水汽的輻散轉(zhuǎn)為有利于水汽的輻合?；春恿饔蜿憵馑h(huán)圖像顯示，流域外的水汽輸入在四個季節(jié)中均是淮河流域降水的主要來源；在典型的旱澇年夏季，蒸發(fā)對局地降水的貢獻(xiàn)在旱年比澇年大。
　　 (

6、4)對IPCC AR4氣候模式在淮河流域區(qū)域氣候模式的模擬能力進(jìn)行了評估，多數(shù)模式對淮河流域的氣溫和降水有一定的模擬能力，但模式間對溫度時空演變特征模擬的一致性高于降水。相對而言，MIROC3.2(hires)、HADGEM1、CCSM3和CSIRO-mk3.0等模式對淮河流域降水和溫度的模擬能力較優(yōu)。多模式集合的預(yù)估結(jié)果表明，未來淮河流域整體呈現(xiàn)氣候的“暖濕”趨勢，對降水預(yù)估的不確定性大于對溫度的預(yù)估。具體地，在B1、A1B、A2三個

7、不同排放情景下，在2030s、2060s和2090s三個不同年代，全流域一致增溫，且流域西北部的增溫幅度大于東南部；降水一致增加，其中對于在B1情景下的2030S、A2情景下的2060s和2090s以及A1B情景下的2060s，降水增幅中心位于淮河流域的上游。
　　 (5)在驗(yàn)證了大尺度分布式陸面-水文模型(LSX-HMS)在淮河流域的模擬能力的基礎(chǔ)上，運(yùn)用A1B氣候變化情景下的預(yù)估數(shù)據(jù)驅(qū)動LSX-HMS，開展氣候變化下淮河流域