气候变化背景下三江源地区径流演变规律及驱动机制研究

Sanjiang source region is the most important water source for China and some countries in Southeast Asia. Under the influence of human activities and climate change, some problems on water resources have been appeared in Sanjiang area, which threatens the water security in the Yellow River, Yangtze River, Lancang River and also in the eastern part of Asia. At present, it is urgent to detect the evolution law of runoff in the Sanjiang source region, clarify the driving factors and driving mechanism of the runoff change, simulate and forecast the regional runoff scientifically, and provide scientific support for the development of water resources sustainable utilization in Sanjiang area. The project will utilize the multi-source data to analyze evolution of runoff variability. By involving the remote sensing satellite precipitation data, project aims to improve the simulation skill of the hydrological model. It will apply the method of causality test, to find out the real factors which impact the runoff variability in Sanjiang source region, and the driving mechanism will be discussion as well. It will also downscale and bias-correct the Global Climate Models outputs, and then drive the hydrological model to generate the runoff response under different future scenarios. This study has important significance in dealing with global climate change and the sustainable economic development in Sanjiang area.

三江源地区是我国以及东南亚一些国家最重要的水源地。在人类活动与气候变化的影响下，三江源地区出现了一系列水资源问题，对我国黄河、长江、澜沧江乃至亚洲东部地区的水安全构成威胁。当前迫切需要科学认识三江源地区径流演变规律，厘清径流变化的驱动因子与驱动机制，科学地模拟与预估该区域径流变化，为三江源地区制定水资源可持续利用提供科学支持。本项目拟利用多源数据，分析三江源地区径流与其他要素联合条件下的演变规律，通过引入卫星遥感降水数据，提高研究区径流模拟的精度；借助因果检测手段，甑别影响三江源地区径流变化的驱动因子，并分析其驱动机制；对IPCC-AR5未来气候变化情景数据进行降尺度、偏差校正以及由贝叶斯多模式集合计算，在此基础上驱动水文模型，对不同温室气体排放情景下的径流响应进行预估。本研究在应对全球气候变化和三江源地区经济可持续发展方面具有重要意义。

在人类活动与气候变化的影响下，三江源地区出现了一系列水资源问题，对我国黄河、长江、澜沧江乃至亚洲东部地区的水安全构成威胁。当前迫切需要科学认识三江源地区径流演变规律，厘清径流变化的驱动因子与驱动机制，科学地模拟与预估该区域径流变化，为三江源地区制定水资源可持续利用提供科学支持。本项目研究内容包括：（1）利用多源数据，分析三江源地区水文气象要素演变规律；（2）改进分布式水文模型，提高研究区径流模拟的精度，并量化了三江源地区径流变化归因；（3）基于全球气候模式情景模拟，预估了三江源地区未来水文气象变化情景。研究结果发现：（1）黄河源区军功站径流出现减小趋势外，其余五个站点（黄河吉迈站，长江沱沱河站和直门达站，澜沧江源香达站和下拉秀）观测径流量均出现增加的趋势，而且以长江源区直门达水文站径流增速最大。在气候变化特征方面，三江源地区年均气温、年均最高温以及年均最低温在1956-2015年间均呈现显著增加趋势；三江源地区年降雨总量在过去50年中都呈现增加的趋势，尤其是在中北部地区以及西南地区，在整个区域以13.3mm/10yr的速率显著增加。(2)新版SWAT模型中自带的海拔带(Elevation Band)模块可以显著提高三江源地区的水文过程模拟精度；在此基础上，发现气候变化仍然是影响径流变量的最主要因素，基于SWAT的模拟结果表明，澜沧江源与长江源在1980-2012年间径流量增加过程中，气候变化对两个区域径流量的定量贡献分别超过了90%和88%（3）在未来气候变化情景研究中，基于降尺度的全球气候模式的预估结果，发现未来三江源地区气温及降水均呈现增加趋势，而温度增加速度更为明显，降水的不确定性范围要明显大于气温的不确定性范围；在此背景下，未来30年（2020-2049）三江源地区的径流量在低、中、高的温室气体排放情景下，均呈现增加趋势，其中长江源径流增加最大，黄河源最小；而高排放情景下地表径流量增大最多。本研究在应对全球气候变化和三江源地区经济可持续发展方面具有重要意义。