气候及土地利用变化背景下长江流域极端水文情势演变分析

Changes in extreme hydrological regime under climate change and land use change is one of the major issues of the global change studies.The proposed research project will focus on such analysis in the Yangtze River basin, collect long term hydro-climatological datas, analyze trends of the extreme climate and hydrological events at different time scales.Regarding to the principles of the hydrological processes,a distributed hydrological model which describing the complex temporal and spatial variations will be bulit.A sub-grid scale parameterization method will also be proposed. Then this hydrological model will be employed to simulate the hydrological processes of the Yangtze River Basin in the past 50 years. Based on the characteristic of hydrological processes,a method which can faithfully identify the extreme hydrological events will be set up and the process of the development of these events will be described. The spatial characteristic of the drougt will be studied through the clustering methods and the temporal characteristic will be analyzed using the theory of the run.The temporal and spatial changes of the extreme hydrological regimes of the Yangtze River Basin in the past 50 years will be analyzed.Through the correlation analysis and the model simulation under different scenarios, the impact of climate change and land use change upon the extreme hydrological events will be evaluated.The results of this project will provide useful suggestions for the water resources management and disaster Prevention in the Yangtze River Basin.

气候及土地利用变化背景下流域极端水文情势变化是全球变化研究中的热点问题。本研究以长江流域为研究对象，收集流域长系列的气象水文观测数据，开展不同时间尺度的流域极端气候事件和极端水文事件的变化趋势研究；同时，建立考虑下垫面空间变异性的模型次网格参数化方法，构建基于水文过程机理、反映复杂空间变化规律，对极端水文事件有较好模拟能力的流域分布式水文模型，模拟过去50年流域长系列水文过程；基于水文模型模拟结果，从水文过程机理出发，提出极端水文事件的识别方法，描述其发生发展过程；采用聚类分析方法识别干旱空间特征，采用游程理论描述干旱时间特征；分析过去50年流域极端水文事件的时空变化规律，通过相关分析、及不同情景下水文模型模拟结果，分析极端水文事件的变化原因，揭示气候及土地利用变化对长江流域极端水文事件的影响机理，为长江流域水资源管理和防灾减灾提供科学依据。

近年来，长江流域水旱灾害频发，引起广泛关注。探讨气候变化影响下长江流域极端水文事件的变化规律，对于长江流域防灾减灾具有重要意义。本项目基于国家气象站和主要水文站的实测资料，分析了近50年长江流域极端强降水时空变化规律，探讨了极端高流量和极端低流量的变化规律，揭示了气候变化对极端降水和极端流量的影响。基于水文气象、植被、地形等数据，构建了长江流域分布式水模型，通过数值模拟实验，分析了空间分辨率、次网格参数化过程、降水输入误差对模型模拟极端水文事件能力的影响。基于水文模型模拟结果，识别了主要的干旱事件，分析了过去50年长江流域极端干旱的时空变化规律。研究结果表明，长江流域极端强降水强度存在增加趋势，长江上游流域极端降水天数呈减少趋势，而长江中下游流域极端降水天数呈增加趋势。长江流域干流极端高流量的变化主要受到气候因素的影响，而极端低流量的变化主要受到人类活动，特别是水库调蓄的影响。对极端水文事件而言，模型网格分辨率对模型模拟能力的影响大于次网格参数估计误差的影响，降水输入误差对模拟结果的影响大于模型网格分辨率的影响。近50年来，长江流域极端干旱面积、干旱历时、干旱烈度均呈增加趋势；长江上游干旱面积、干旱烈度增加趋势较长江中下游更为明显。由于秋季降水和土壤水分减少，长江流域秋季极端干旱强度和干旱面积的增加趋势与其他季节相比更为显著。上述认识对长江流域水资源管理具有重要参考价值。