变化气候条件下流域水资源风险分析与管理

Under the background of global climate change, the trend variation of meteorological factors has significant effects on the multi-scale hydrological processes and thus varies the original hydrological succession rule. This is the one of most important reasons to lead to extreme hydrological events frequently occurring. Therefore, it is desired to conduct research works focusing on the influence mechanism and the risk assessment of hydrology and water resources in watersheds due to climate change. Based on data collection and multi-year on-site monitoring, this research will (i) propose watershed-scale-based regional climate simulation nesting and downscaling methods, in order to realize high-precise climate simulation outputs; (ii) advance hybrid climate change and hydrological simulation modeling system to clarify watershed’s water cycle rule under changing climatic conditions; (iii) develop systems analysis methods for tackling multiple uncertainties, to reveal the interrelationships and dynamics among water resources systems and social, economical, eco-environmental factors under climate change; (iv) finally, a case study will be carried out in the Kaidu-kongque watershed; the response mechanism and risk level of water resources system due to climate change will be assessed and, then the desired strategies for water resources management of kaidu-kongque watershed will be generated. The research outcomes will enrich the basic theory of watershed science and water resources management, and provide technique support to water resources management and decision-making to adapt climate change.

在全球气候变化的大背景下，气象要素的趋势性变化深刻作用于各种尺度上的水文过程，改变了原有的水文演化规律，是诱发极端水文事件频繁发生的重要原因之一。因此，亟需开展气候变化对于流域水文水资源的影响机制及风险评估的研究。在大量数据收集与野外现场观测的基础上，项目致力于（i）提出流域尺度的区域气候模拟嵌套与下延方法，实现高分辨率气候模拟结果的输出；（ii）建立气候变化-水文耦合模拟体系，阐明未来变化气候条件下流域水循环规律；（iii）开发水资源系统多重不确定性的表征与分析方法，揭示气候变化下水资源系统与社会、经济、生态环境的互动关系和演化规律；（iv）在开都-孔雀河流域开展实例研究，评估水资源系统对气候变化响应机制及风险水平，形成切实可行的水资源综合管理策略。成果将丰富和发展流域科学和水资源管理基础理论，为应对气候变化的水资源管理与决策提供技术支持。

在全球气候变化的大背景下，气象要素的趋势性变化深刻作用于各种尺度上的水文过程，改变了原有的水文演化规律，是诱发极端水文事件频繁发生的重要原因之一。然而，国内外相关研究存在着诸多问题和挑战，尤其是在大尺度气候模型与水文过程模拟耦合、水文水资源系统多重不确定性分析、多维风险（如干旱、洪水、生态环境风险）的量化评估。为此，项目开发了一套不确定性条件下的流域气候水文模拟预报及水资源风险分析与管理方法，并在我国开都河、中亚阿姆河等多个流域开展了实例研究。首先，依托多种全球气候模型（GCM）和RegCM区域气候模型，提出逐步聚类-方差分析降尺度方法，对流域尺度的气候变化进行了集合模拟与预估。继而运用BNN神经网络、SWAT水文模型，CA-Markov模型，并耦合贝叶斯理论、最大熵原理和copula函数，开展了气候变化和人类活动双重影响下的流域水文过程分析和多维风险评估，揭示了影响水文过程模拟与多维风险（干旱、洪水、生态）预报的主要因子及因子间互动。最后，结合气候水文模拟与多维风险分析的研究结果，提出能处理流域系统多目标、多重不确定性的双层和分式规划方法，构建了水-土地资源、水-能源、水-粮食-能源管理模型，得到流域水资源的最佳管理与规划方案。成果将丰富和发展流域科学和水资源管理基础理论与方法学，为应对气候变化和社会经济可持续性发展的水资源管理与决策提供技术支持。在Journal of Hydrology, International Journal of Climatology, Journal of Cleaner Production, Agricultural Water Management, Science of the Total Environment等国际SCI杂志上发表论文31篇(其中TOP论文24篇),均已标注项目号（51779008）；获国家授权发明专利2项，培养博士和硕士研究生8名。