河流通过向海输送陆源物质(如淡水、泥沙及其携带的营养物质)而影响河口、海岸及边缘海。河流入海水沙通量的变化会导致河口海岸带盐度、浊度和地貌过程等的变化,从而对海岸带功能产生影响。工业时期以来,特别是近几十年来,全球气候变化显著,流域人类活动日益增强。在气候变化和人类活动的双重影响下,世界上许多河流入海水沙通量发生急剧变化。然而,由于气候变化的地域差异以及流域开发程度的不同,不同河流水沙通量对气候变化和人类活动的响应呈现巨大差异。因此,开展不同流域(特别是大河流域)的相关对比研究十分必要。黄河、长江和珠江是我国最大的三条河流,也都是世界级大河(三流域合计占全球陆地总面积的约2%)。这三大流域位于典型的东亚季风气候区的不同纬度带,同时也是我国乃至世界上人类活动最强烈的地区之一。黄河、长江和珠江入海径流和泥沙是西太平洋沿岸最主要的淡水和泥沙来源之一。本研究以这三大流域为研究对象,基于年和月气温、降水量、径流量、输沙率系列数据,采用Mann-Kendall(?)参数趋势检验法,累计距平法,最大协方差分析法,克里金插值法以及线性回归分析等多种数学统计方法,分析1956年有同步系列资料以来我国三大流域的气温和降水量变化特征,以及气候变化和人类活动对三大河流径流量和输沙率的影响。主要结果和结论如下：(1)黄河、长江、珠江三大流域气温和降水量变化。1956-2013年三大流域平均温度显著上升,平均升温速率为0.22℃/10yr,与全球平均升温速率(0.21℃/10yr)相近。然而,三大流域内升温速率存在明显空间差异：升温速率变化范围为0.05-0.49℃/10yr,它随着纬度和高程的上升呈增大趋势,即高升温速率主要出现在高纬度地区的黄河流域和高海拔的长江的源头流域；此外,人口密集和工业发达的特大城市(例如上海)的升温速率较周边地区大。三大流域升温速率还表现出显著季节差异：升温速率夏季最小(0.14℃/10yr),冬季最大(0.29℃/10yr)。近60年来三大流域升温过程具有较显著的阶段性：以1987和1998年为转折呈梯级升温态势。1956年以来三大流域平均年降水量的变化趋势不显著,但三大流域内不同地域的降水量显示出不同的变化趋势：即中部(黄河的中下游流域,长江流域的中部地区以及珠江的西江流域)年降水量呈下降趋势,而西北(位于青藏高原的黄河和长江西部源头流域)、东南(长江下游及珠江的东江、北江流域)两翼年降水量呈上升趋势。气温和降水量变化的综合分析表明,近60年来三大流域的西北和东南区域呈现变暖变湿趋势,而中部区域有变暖变干趋势。此外,三大流域降水量具有显著的年际变化和一定的年代尺度阶段性趋势特征。(2)黄河、长江、珠江三大流域季节性气温和降水量与太平洋、印度洋海表温度(Sea Surface Temperature:SS T)的年际和年代际共变关系。三大流域各季节气温的年际变化与SST的El Nino-Southern Oscillation (ENSO)模式变化序列相关。夏季和秋季三大流域内大部分地区平均温度与SST的ENSO模式变化序列呈负相关,但春季和冬季平均温度变化与SST的ENSO模式变化序列正相关。三大流域各季节降水量的年际变化同样与SST的ENSO模式变化序列相关,但不同季节降水量对SST变化的局地响应不同。例如,SST的ENSO模式变化序列与三大流域东南区域的冬季降水量呈正相关,但与夏季黄河流域的降水量呈负相关。秋季SST的ENSO模式变化序列与长江干流北部流域降水呈负相关,但与长江干流南部流域降水正相关。与降水相比,季节性陆地气温对SST年际共变响应的空间一致性更显著。在年代际时间尺度上,三大流域季节性降水和气温与SST的Pacific Quasi-Decadal Oscillation (QDO)模式变化序列更为相关。(3)黄河、长江、珠江三大河流径流量和输沙率变化。1956-2013年时段,黄河径流量呈显著下降趋势,珠江、长江径流量变化趋势均不显著；同期三大河流输沙率均呈显著下降趋势。三大河流的径流量和输沙率均具有明显的(但不一定同步的)阶段性变化。例如,1964-1997年黄河径流量和输沙率均呈显著下降趋势；1997-2013年黄河径流量呈显著上升趋势。1998-2011年长江径流量呈明显下降趋势,其它时段径流量变化趋势不明显；近60年长江输沙率的显著下降趋势主要开始于1984年。1956-1983年珠江径流量和输沙率均有上升趋势,而1994年后二者又呈显著下降趋势。(4)子域(subbasin)对黄河、长江、珠江径流量和输沙率贡献的变化。黄河水沙来源存在明显的区域性差异,且不同子域产流产沙率随时间变化十分显著。1956年以来大约69%的黄河水量来自上游兰州站以上流域,而中游流域产沙量约占整个流域的77%,并为整个流域贡献了大约31%的径流量。但1956年以来(特别是1985年以来)黄河中游流域产流和产沙率均呈显著下降趋势：例如,1956-1985年中游产沙量约占整个流域的86%,而1986年后降至大约68%。长江各子流域径流量和输沙率变化趋势十分复杂：1956年以来源头金沙江流域径流量呈上升趋势,但输沙率呈下降趋势；长江干流以北的岷江、嘉陵江和汉江三个子流域年径流量呈下降趋势(其中岷江径流量下降趋势达到显著水平),输沙率均呈显著下降趋势；干流以南的乌江、洞庭湖和鄱阳湖三子流域中只有乌江径流量呈下降趋势,而鄱阳湖和洞庭湖流域径流量均呈上升趋势,干流以南三子流域的输沙率均呈下降趋势。三峡工程运行前的1956-2002年大约65%的长江泥沙通量来自上游流域,而2003年三峡工程运行后大约67%的长江泥沙通量主要来自中下游流域的贡献(特别是对中游干流河床的侵蚀)。1956-2013年西江对珠江径流量和输沙率的贡献率分别高达大约77%和89%；近60年来西江、北江、东江年径流量变化趋势均不显著,但输沙率均呈下降趋势,其中西江和东江输沙率下降趋势达到显著水平。(5)气候变化和人类活动对黄河、长江、珠江水沙通量的影响。气候变化对三大河流径流量和输沙率的影响具有空间和时间差异：在空间上,降水量变化对相对干旱的黄河流域的水沙通量的影响较之对长江和珠江的影响更为明显；在时间上,气候变化对近60年时段的水沙通量影响不大,但对年代尺度水沙通量的阶段性变化可产生显著影响。例如,1975-1997年黄河径流量和输沙率下降大约20%归因于降水量的减少。1998-2011年长江径流量减少大约50%归因于降水量的减少,另外50%主要归因于人类活动,而输沙率的显著下降只有大约20%归因于降水减少。1956-1983年珠江径流量增加主要是降水量增加引起的,降水增加也是输沙率上升的一个重要原因；而1994-2013年珠江大约50%的径流量下降以及20%的输沙率下降可归因于同期降水量减少。而气温变化对三大流域水沙通量的影响目前很难进行量化。本文资料显示,与降水量变化相比,气温变化对三大流域水沙通量变化的贡献较小。降水量～径流量以及径流量～输沙率双累积曲线的分析表明,1956年以来三大河流的径流量和输沙率除了受到降水量影响外,还受到其它因素的影响(鉴于气温变化的影响很小,“其它因素”主要是指人类活动)。人类活动对黄河径流和输沙的影响以中游流域最为明显。虽然人类活动是长江和珠江年径流量年际变化的次要原因(主要原因是降水量变化),但它是造成三大河流输沙率显著下降的主要原因。人类活动对三大河流径流量和输沙率的影响随时间推移呈显著增加趋势。例如,人类活动导致的黄河输沙率下降比例在1960年代约为21%,而在2000年后达到89%。人类活动导致的长江输沙率下降始于1969年(因1968年底汉江上丹江口水库建成运行)；2010-2013年长江输沙率较气候决定理论值(指基于1968年以前的降水量～径流量和径流量～输沙率关系推算的输沙率)下降了约74%(反映人类活动的影响)。人类活动导致的珠江输沙率下降始于1990年代,2010-2013年珠江输沙率较理论值减少了大约66%。在各种人类活动中,水库建设是三大流域输沙率呈阶段性下降的主要原因。例如,1969-2013年汉江输沙率仅为丹江水库修建前的1956-1968年平均水平的14%。2000年二滩水库蓄水后金沙江输沙率较之前下降了约42%；2003年三峡水库蓄水后长江入海泥沙通量(2003-2013年平均143 Mt/yr)仅为1956-1968年平均水平(512 Mt/yr)的28%。1997年珠江西江干流天生桥水库以及2006年龙滩水库蓄水后(2007-2013年)西江输沙率仅为之前(1956-1996年)的23%(大约减少了55 Mt/yr)。流域土地利用强度的改变也对三大河流的水沙通量特别是输沙率产生了重要影响。例如,到1980s黄河流域水土保持措施才有效发挥作用,使黄河输沙率出现明显下降趋势。1980s以前,随着长江流域人口增加、耕种面积扩大,地表侵蚀加强,流域产沙率呈增加趋势,但之后随着“长治工程”(长江流域水土流失治理工程)的逐步实施,流域产沙率呈下降趋势。1980s前珠江流域大规模的毁林开荒使水土流失加剧超过水库蓄水的影响,因此输沙率较理论值偏大；但1990s后随着各级水库的运行和水土保持措施的实施,输沙率又下降了。此外,随着流域人口增加和社会经济发展,工农业用水需求也急剧增加,引水调水不断加强,因此流域耗水增多也对径流量产生了一定影响。例如,2012年黄河全流域地表水耗水量(地表水取水量扣除其回归到黄河干、支流河道后的水量)为32×109m3,甚至高于当年黄河的入海径流量(28×109m3)；同年珠江流域耗水量(36×109m3)约占珠江年径流量的13%；长江流域同年耗水量占长江年径流量的8%。但由于其它因素作用(如蒸发量减少、部分流域水土流失加重、地下水补充),使多种因素共同影响下的长江和珠江径流量大小仍表现为主要取决于流域降水量。人类活动还对三大河流年径流量和输沙率的季节性分配产生了重要影响。近年来三大河流径流和输沙的洪枯季差异明显缩小。例如,1986年龙羊峡水库和1999年小浪底水库蓄水后,黄河夏季径流量和输沙率急剧下降。1956-1959年(相对自然状态时期)黄河最大月(8月)与最小月(1月)径流量多年平均值比值为11：1,而2002-2013年(受到人类活动显著影响后)最大月(7月)与最小月(4月)径流量多年平均值比值为7：1；1956-1959年黄河最大月(8月)与最小月(1月)输沙率多年平均值比值为495：1,而2002年后最大月(7月)与最小月(2月)输沙率多年平均值比值仅为71：1。三峡水库蓄水前(1956-2002年)长江最大月(7月)与最小月(1月)输沙率多年平均值比值为42：1,而2003年后长江最大月(7月)与最小月(2月)输沙率多年平均值比值仅为11：1。1956-1979年(相对自然状态时期)珠江最大月(7月)与最小月(12月)输沙率多年平均值比值为109：1,而2006年龙滩水库蓄水后珠江最大月(6月)与最小月(2月)输沙率多年平均值比值为54：1。总体上,相比于长江和珠江,黄河水沙通量对气候变化或人类活动的影响更为敏感,反映黄河的脆弱性更高。这与黄河流域降水量较少、下垫面黄土发育等特点有关。此外,人类活动对研究区北部河流径流和输沙的影响程度较南部河流也更明显。