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深入研究气候变化与流域径流和产沙之间的关系,可以为未来水资源系统的规划设计及流域水土保持工作提供科学依据。气候对流域径流与产沙的影响并非简单的单向作用,同时还伴随着气候变化对植被覆盖的影响,二者对流域产流产沙存在着协同作用的过程,以往研究较少涉及这种协同效应。本研究以镇江关流域为对象,首先采用降尺度的三个大气环流模型(GCM),对两种排放情景(AIB和B1)下未来三个时段:近期(2020-2039)、中期(2050-069)和远期(2080-2099)的气候变化特征进行了模拟;然后通过建立NDVI-气候因子回归模型分析气候变化情景下的植被覆盖变化状况;最后基于分布式SWAT模型模拟了未来情景下气候变化、气候与植被协同变化两种不同模式下的流域径流与产沙量响应。主要内容和结论如下:(1)通过对基础数据的收集和处理,建立了镇江关流域SWAT水文模型。利用1980-2005年的实测径流和泥沙资料对所建模型进行了校准和验证工作。结果显示,径流模拟的统计评价系数达到“非常好”的等级,泥沙模拟达到“良好”的等级,表明校准验证后的模型具有较高的可靠性,可用于镇江关流域气候和植被覆盖变化的水沙响应研究。(2)基于IPCC-AR4提供的两种SRES情景(A1B和B1)下的三个GCM模式的气候预测结果,通过偏差校正方法对GCM的原始输出进行了降尺度处理,并结合校准验证后的SWAT模型预测气候变化情景下的镇江关流域径流和产沙量时空动态。结果表明:与基准期(1980-1999)相比,未来情景下流域的气温和降水量增加趋势明显。镇江关流域的产流和产沙量受气候变化的影响显著,A1B情景未来三个时期的年均产流变化范围在15%-38%之间,产沙变化在4%-32%之间;B1情景的年均产流变化幅度则在16%-28%之间,产沙变化在5%-17%之间。各子流域在不同情景和时期下的年均产流和产沙量变化表现出显著的空间不均匀性。(3)基于历史的遥感MODISNDVI和气象数据(气温和降水量)构建了二元线性回归模型,并结合GCM的气候预测结果更新不同情景下的植被覆盖信息,最终耦合于SWAT模型进行流域产流产沙模拟。研究结果表明:气候因素是研究区域植被覆盖变化的主要驱动力,由气候驱动的植被覆盖变化对流域径流和产沙量产生了影响,其引起的差异占总变化量的5.8%-12.9%。流域的产流和产沙量与植被覆盖度呈负相关关系,植被覆盖的增大能有效削减流域的产流和产沙量。研究区气候驱动的植物覆盖变化在一定程度上抑制了气候变化自身对流域产流和产沙的影响。本研究考虑气候变化驱动下的植被协同变化效应,有利于进一步明确气候变化对水资源与生态环境的影响程度。