全球增暖背景下中国主要江河流域气候情景预估.docVIP

第8章 全球增暖背景下中国主要江河流域气候情景预估 主要作者：罗 勇、徐 影、高学杰 贡献作者：赵宗慈、许崇海 近百年来全球和中国的气候正经历一次以变暖为主要特征的显著变化，它对世界和我国的生态系统和社会经济已经产生并将继续产生重大的影响。目前全球变暖问题已成为各国政府和科学界共同关心的重大问题，也是中国政府和科技界十分关心的重大问题。 气候作为人类赖以生存的自然环境的一个重要组成部分，它的任何变化都会对自然生态系统以及社会经济产生影响。全球气候变化的影响将会是全方位的、多尺度和多层次的。既包括正面影响，同时也包括负面效应。但目前它的负面影响更受关注，因为不利影响可能会危及人类社会未来的生存与发展。研究表明，未来几十年，气候变暖对中国的自然生态系统和国民经济系统带来的负面影响是非常严峻的，其中包括森林、湖泊、草原、海洋、高山和农业、水资源、能源和人类健康等。预计到2050年，中国寒温带针叶林面积会显著减少，温带草原北移、面积减少，荒漠化进一步向东扩展，生态环境进一步恶化；冰川急剧退化，350年以后，现有冰川可能要减少一半，并使得海平面上升，到2100年，将上升26cm～68cm，首当其冲的就是经济最发达的海岸带；极端天气事件增加，如大风、干旱、洪涝、雷暴等，干旱化已经引起了北方地区近十年来范围最广、强度最强、持续时间最长、影响最大的沙尘天气；农产量减产（预计到2030年，我们的三大农作物将减产5%～10%）、农业布局和结构变动，病虫害增加，农业投资成本都将受到影响。 此外，交通运输业、生态旅游业、保险业、人居环境等都会受到影响，水资源的供需矛盾将进一步加剧，严重时还会给国家安全带来影响。 ???? 气候变化的影响广泛深刻而复杂深远，涉及到社会的方方面面，科学家、政治家、经济学家及外交家都应该倍加关注，及早研究，及时采取适应气候变化的措施，提出减缓气候变化不利影响的行动计划，如减排、节能、开发清洁能源、退耕还林等。?? 8.1 气候变化与中国水资源 8.1.1气候预估方法简介 气候变化预估是科学家、公众和政策制定者共同关心的问题，尤其是几十年到100年时间尺度的气候变化预估，与各个国家和地区制定长远社会经济发展规划密切相关。目前，在预估未来人类活动造成的气候变化研究方面，主要依靠的计算工具是气候模式，气候模式在气候变化预估中具有不可替代的作用，在某种程度上甚至可以说是唯一的工具。气候模式预估方法是基于控制气候系统变化的物理定律的数理方程，并用数值方法对之进行求解，以期得到未来气候变化的方法。气候模式从空间范围可分为全球气候模式和区域气候模式，而从复杂程度上可分为简单气候模式、中等复杂程度气候模式和完全耦合气候模式。目前用于气候变化预估的气候模式主要是海气耦合模式，即大气和海洋均有独立的控制方程组，而其它子系统，如陆面、冰雪等是以相对简单一些的形式给出的。 目前的全球气候模式中大气模式的分辨率一般大于250km，垂直分辨率边界层以上约为1km（边界层分辨率更高），海洋模式水平分辨率约为125～250km，垂直分辨率约为200～400m。对于一些尺度较小的物理过程，如云辐射过程、海洋对流过程等，在模式中以参数化的形式给出。全球气候模式对水资源的模拟研究，已经有学者对其模拟效果做了一些研究（P.C.D.Milly、K.A.Dunne、A.V.Vecchia，2005）。在P.C.D.Milly等人研究中，取必威体育精装版的12个全球海气耦合模式模拟结果的集合值，研究结果认为：20世纪全球范围内，河川径流量多年平均模拟值与观测值存在比较显著的相关性，而时间变化趋势上模拟值类似于观测值，但也指出在某些区域模拟效果较差，并且多模式集合值优于单个模式模拟效果；对21世纪水资源变化给了一个初步的预估。总体来说，全球模式对水资源变化的模拟研究具有可行性。 由于目前全球气候模式的分辨率普遍较低，不能很好地表征地形、陆面等区域物理过程，因而对区域尺度气候的模拟水平较低。为克服这些不足，经常采用降尺度（downscaling）方法，即采用全球气候模式与区域气候模式嵌套（动力降尺度）或用气候统计方法进行降尺度处理（统计降尺度）来得到更小尺度的区域气候预估。 动力降尺度方法是以低分辨率全球气候模式的模拟结果作为强迫场和边界条件来驱动高分辨率的区域气候模式，从而得到更可靠的区域气候模拟结果。从理论上说，这一方法有两个主要问题，即全球模式提供的强迫场中系统误差的影响和缺乏区域与全球气候之间的双向反馈。在实际应用中，需要考虑物理参数化的选择、区域大小、分辨率以及与边界强迫无关的非线性动力学引起的内部变率。 这里我们分别利用全球气候模式和区域气候模式的预估结果，对中国主要江河流域未来气候情景进行分析。 8.1.2 排放情景 除了利用上面提到的全球和区域气候模式外，为了制