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IPCC第四次评估报告认为,自工业化时代以来,由于人类活动引起全球温室气体排放增加,许多自然系统正在受到区域气候变化的影响,例如水文、生物和生态系统等。同时,气候变化还影响人类经济与生活,因此气候变化的影响对区域、国家乃至全球的可持续发展都有着举足轻重的重要性。随着社会经济的飞速发展,太湖流域的城市化进程加快导致流域土地覆盖发生了极大变化。其下垫面条件的改变必然导致流域产汇流特性的变化。由于气候变化对水循环的影响,太湖流域洪涝灾害制约了当地经济社会的可持续发展。因此,结合太湖流域构建气候变化情景,探讨其径流过程对未来气候变化响应的研究具有重要意义。
本文重点构建太湖流域气候变化情景。首先,对IPCC第四次评估报告中推荐的20种GCMs进行适用性评估,优选太湖流域合适的GCM。其次,根据优选的GCM使用ASD和SDSM两种降尺度模型建立太湖流域未来气候情景。最后,由生成的未来气候情景驱动VIC水文模型对太湖流域径流深进行模拟,预估未来情景下径流的时空变化特征。其主要结论如下:
(1)本研究选取IPCC第四次评估报告中推荐的20种GCMs,使用秩打分方法定量评价其在太湖流域的适用性。同时结合地表与高空变量进行综合评价,使用ERA-40再分析资料作为高空分层资料的基准值进行比较。其结果表明:来自挪威Bjerknes气候研究中心的气候模式BCCR表现最好,排在第二位的是GISS-ER模式。
(2)根据研究区内优选环流模式BCCR提供大尺度气候数据,本章分别使用ASD和SDSM降尺度方法对其进行降尺度。重点针对两种降尺度模型中的预报因子选择、模型率定、检验和未来气候情景生成等进行详细研究。对未来气温和降水的模拟上,ASD与SDSM对未来气温的模拟趋势一致,未来最高气温和最低气温的变化不显著,基本维持当前的水平。SDSM对未来降水的模拟同ASD模拟的结果趋势相似,变化十分显著,但较ASD模拟结果明显较低。
(3)由ASD降尺度模型生成的A1B情景未来降水和气温驱动基于5 km×5 km网格分辨率的VIC模型对研究区径流量进行模拟,预测未来不同气候情景下的径流时空变化特征。2046-2065年各网格相对基准期的多年平均月径流深变化,较基准期径流深减少幅度最大的地区是浙西区与杭嘉湖区:而其他地区相对较小,尤其是上海周边地区在多数月份都呈现径流深增加的趋势。2081-2100年各网格相对基准期的多年平均月径流深变化的情况表明:较基准期而言浙西区的径流深虽有减少的趋势,不过相比2046-2065时期减少幅度有所缓解。相比之下,流域内春季径流深减少幅度最大的是阳澄淀区;而在冬季杭嘉湖区的径流减少幅度较大;与前一时期相似的是上海周边地区在多数月份都呈现径流深增加的趋势。