黄河流域与气候变化
调研报告
黄河水利委员会国际合作与科技局
中国欧盟流域管理项目
20xx年4月
目 录
1 简介Introduction
1.1 报告背景
1.2 全球气候变暖的事实 1.3 气候变暖与冰川消融
2 国际气候变化对水资源影响研究
2.1 有关气候变化和水资源研究的国际组织和研究计划2.2 IPCC关于气候变化与水资源影响的最新论述 2.3国际气候变化对水资源管理影响研究
3 中国气候变化对水资源影响研究
3.1 中国气候变化对水资源影响的有关活动
3.1.1 中国气候变化对水资源影响的研究活动 3.1.2 正在进行的气候变化与水资源研究活动
3.2 中国气候变化对水资源影响的研究综述
3.2.1 中国气候变化事实与未来气候变化预估研究 3.3.2 气候变化对中国水资源管理研究
3.3.3 长江流域气候变化和水资源研究进展 3.3.3 气候变化对南水北调工程调水量的可能影响
3.3 中国气候变化与水资源管理研究的总结
4 黄河流域气候变化与水资源管理研究
4.1已经在黄河流域实施的气候变化研究和活动清单 4.2正在黄河流域进行的气候变化领域的活动清单 4.3黄河流域气候变化与水资源研究综述
4.3.1 基于观测数据的气候变化与黄河流域水资源管理研究 4.3.2气候变化对黄河流域水资源影响预估研究 4.3.3黄河流域气候变化适应性对策研究
5 黄河流域气候变化对水资源影响研究总结
5.1 基本结论和研究方法
5.1.1 基本结论
5.1.2 主要研究方法
5.2存在主要问题及研究空白
5.2.1 评价结果的不确定性
5.2.2 集中在近50年，对20世纪前半叶的研究较少
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4 4 4 5 6 6 7 7 7 8
8 9
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11 12 16 17
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21 26 28
28 28
28 29
29
30 30
5.2.4 极端事件研究较为薄弱
5.2.5 气候变化影响的适应性研究比较少
5.3进一步研究建议
5.3.1 开展近百年黄河流域气候变化对水资源研究
5.3.2 加强对极端事件的研究
5.3.3 加强气候变化适应性对策研究
参考文献
Appendix 1: Introduction of the Yellow River Basin
1. 1.1 黄河流域基本情况
2. 1.2 黄河流域主要的水资源管理体系
1.2.1 黄河水沙调控体系
1.2.2 水资源统一管理和调度
1.2.3 黄河水土保持和生态建设工作
Appendix 2: Five Leading Articles
3 31 31 31 32 32 32 33 36 36 37 37 38 38 38
1 简介Introduction
1.1 报告背景
黄河流域是中国评估气候变化对水资源影响研究的重点区域。研究内容主要包括气候变化对水量、水质以及水生态系统的潜在影响。中国-欧盟流域管理项目中的2A2活动主要集中在黄河流域综合管理政策和战略研究方面，气候变化包含在其中。
这些活动的最终目标是支持利益相关部门针对气候变化对黄河流域社会经济发展规划和生态系统保护提出有效的适应性管理对策。活动的直接目的是评估气候变化对水资源中的水量、水质以及水生态系统的潜在影响，确定适应政策发展需求的可能水资源利用情景。将在20xx年3月土耳其的伊斯坦布尔市召开的世界水大会与20xx年黄河流域综合规划都将包含这些内容。
气候变化与黄河流域水资源研讨会于20xx年4月23日至25日在郑州召开。会议目的是讨论有关气候变化对黄河流域水资源管理影响研究综述、研究空白、有待进一步研究的内容、初步研究框架等。
然后的工作就开展研究气候变化对流域层次上的水资源管理、保护和发展的可能影响研究，这是中国-欧盟流域管理项目的一部分。
该报告主要收集整理了最近几十年黄河流域关于气候变化和水资源研究的一些项目、成果和主要结论；在此基础上分析和总结黄河流域气候变化与水资源研究中存在的一些问题和有关建议，该报告提供了气候变化对黄河流域水资源影响研究的一些背景资料和有关建议，旨在促进有关专家思考、讨论黄河流域气候变化对水资源管理影响的问题及对策，为制定合理的研究框架和研究方案提供宝贵的意见和建议。
1.2 全球气候变暖的事实
据IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change )第四次评估报告，自1750年以来，由于人类活动的影响，全球大气CO2、CH4和N2O浓度显著增加，人类活动对气候的影响总体上是增暖的（图1）。
气候系统的变暖是不容置疑的，目前从观测得到的全球平均气温和海温升高、大范围的雪和冰融化以及全球平均海平面上升的证据支持了这一观点。全球地表温度观测资料表明, 最近12年（1995-20xx年）中有11年位列1850年以来最暖的12个年份之中。近50a平均线性增暖速率（0.13 ℃/10a）几乎是近100a来的2倍，1850-1899年到2001-20xx年总的温度增加为0.76℃。对探空和卫星资料的分析表明，对流层中下层温度的增暖速率与地表温度记录类似；至少从19xx年以来，陆地和海洋上空以及对流层上层的平均大气水汽含量已有所增加；观测表明，全球海洋平均温度的增加已延伸到至少3000m深度，海洋已经并且正在吸收80%被增添到气候系统的热量；南北半球的山地冰川和积雪总体上都已退缩；整个20世纪的海平面上升估计为17cm。地球上观测到气候的多种长期变化，包括北极温度与冰的变化，降水量、海水盐度、风场以及包括干旱、强降水、热浪和热带气旋强度在内的极端天气方面的广泛变 4
化，均与全球变暖有关。
图1 过去140年全球温度变化情况 (摘自 IPCC 2001)
1.3 气候变暖与冰川消融?
联合国环境规划署的报告称：过去四年中，世界各地许多冰川融化或变薄的速度上升了一倍多。而欧洲的冰川融化量是最大的，其中包括阿尔卑斯山和比利牛斯山。 据英国广播公司报道，从19xx年到19xx年，这些地区的冰川平均每年缩小30厘米，但是在20xx年，这些冰川平均缩小了一点五米。 报告说，数百万人依靠来自冰川的水维持农业，而这些冰川的融化为全球气候变暖提供了一个最明显的证据。 “全球气候变暖，可能导致对于资源的潜在冲突与更厉害的竞争”（据欧盟报告）。 报告最担忧的是北极气候变化带来的后果，许多科学家预言，用不着多少年，北极的冰雪就可能消融殆尽。
《新科学家》杂志报道“新的研究证实，气候变暖导致冰川消融可能会引起印度和中国的食物短缺”，源于高原冰川的河流水资源不断减少，气候变暖导致冰川融化。季风季节里，降水补给恒河、长江和黄河，在旱季这些河流依赖于喜马拉雅山的冰川消融。 “严重减少的冰融水将使三条大河径流变化的季节性加强”，地球政策研究所的莱斯特.布朗警告说。根据IPCC报告，喜马拉雅冰川可能在20xx年消失，而中国可学家估计在20xx年青藏高原三分之二冰川将消失。 被称为“亚洲水塔”的青藏高原冰川是中国乃至亚洲许多主要大江大河的源头，数亿人的用水问题也与之息息相关。
喜马拉雅冰川的退缩比世界任何地区都快，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）近期发布的报告指出，根据目前的消融速度，不到30年，80%面积的喜马拉雅冰川将消失。这对于中国本来就日益严峻的水资源短缺问题，无疑是雪上加霜。
冰川消融是全球气候变暖的佐证，但不只是喜马拉雅的冰川在锐减，中国西部有82%的冰川都在这种迅速“瘦身”的行列中。我们的母亲河黄河的源头，同样在承受迅速缩减的伤害。20xx年，绿色和平同中国科学院寒旱所一起考察了黄河源地区阿尼玛卿山哈龙冰川的现状（图2）。冰川消融现状引人联想：几十年后，我们的水源之地还是否有冰川储水？ ? 该小节内容由中科院地理资源与环境研究所夏军教授提供
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图2 阿尼玛卿山中消失的冰川
（摘自：/20070530/n250299439.shtml）
2 国际气候变化对水资源影响研究
2.1气候变化与水资源研究的有关国际组织和研究计划
气候变化影响方面的研究起步于20世纪70年代后期，由世界气象组织（World
Meteorology Organization WMO）、国际科学理事会（ICSU）、联合国环境规划署（UNEP）、国际水文科学协会（IAHS）等国际组织发起，先后开展并实施了世界气候影响研究计划（WCRP, World Climate Research Programme）、全球能量与水循环计划（GEWEX, Global Energy and Water Cycle Experiment）等项目，美国国家研究理事会在19xx年还组织了气候、气候变化与供水之间的相关关系及其影响研讨会。
直到20世纪80年代中期，气候变化对水资源影响的研究才在国际水文界引起高度重视，进而开展了大量研究工作。19xx年，WMO和UNEP共同组建成立了政府间气候变化专门委员会（IPCC），专门从事气候变化的科学评估，并定期总结最新成果，提供具有权威性的气候评估报告。
20世纪90年代以来，气候变化对水文水资源的影响研究工作迅速增加，也被更多的人所关注。19xx年第20届IUGG大会水文科学组的主题便是探讨土壤-大气之间相互作用的水文过程。19xx年，以气候变化、大气圈和水圈的相互作用和影响、大尺度气候和水文模拟技术为主题，在日本召开第6届国际气象和大气物理协会与第4届国际水科学协会（IAMAP-IAHS）联合大会。
第七届国际水文科学大会于20xx年4月在巴西召开， “气候变化的水文响应研究”成为大 6
会讨论的热点。最新进展表现在：气候变化与农业生产的变化关系量化方法；气候变化对陆面蒸发、河流径流变化和水资源系统的影响作用大小量化方法；气候变化条件下的水资源安全量化方法；气候变化和人类活动对区域水文影响的辨识方法；气候变化对发展中国家的影响分析；气候变化对水资源利用的影响及分析模型。
2.2 IPCC关于气候变化与水资源影响的最新论述
自从19xx年世界气象组织(WMO)与联合国环境署(UNEP)联合建立政府间气候变化专门委员会(IPCC)以来, IPCC已经完成了4次关于气候变化影响的评价报告,即19xx年的FAR（First Assessment Report）, 19xx年的SAR(Second Assessment Report), 20xx年的TAR(Third Assessment Report)及20xx年的AR4(Forth Assessment Report).
IPCC第四次评估报告的综合报告指出，所有大陆和多数海洋的观测证据表明，许多自然系统正在受到区域气候变化特别是受到温度升高的影响。过去30年的人为变暖可能已在全球尺度上对许多自然和生态系统产生影响。极端天气和海平面上升事件的发生频率和强度的改变，将主要对自然和人类系统产生负面影响。针对未来气候变化对亚洲地区的脆弱性和存在问题，IPCC第四次报告的结论证明，到20xx年，亚洲大部分地区的淡水供应趋于紧张，这种紧张的状况在一些大河流域会更明显。对于沿海地区而言，特别是对南亚、东亚和东南亚人口密集地区来说，发生洪涝的风险将显著增加。
2.3国际气候变化对水资源管理影响研究
气候变化对水资源管理影响研究成为全球变化研究的热点问题，许多学者对气候变化与水资源管理问题进行深入研究。一些研究指出，积雪与冰川融化（例如极地冰川消退、喜玛拉雅山地冰川萎缩等）更加明显，将导致全球海平面上升；冰川积雪融化可能引起径流量的增加，甚至导致洪水事件频发（Coudrain et al., 2005; Hock et al., 2005; Kaab, 2005）。
许多证据表明，在一些地区，水文事件正变得更加极端。流入北冰洋的径流呈增大趋势，而在一些较为干燥的地区，干旱频率可能增加并产生不利的影响。未来降水变异的增加可能使洪水和干旱风险加大（Huntington, 2006; Peterson et al., 2002; Gedney et al., 2006）。最近的研究还指出，由于CO2升高对植被产生的生理影响，未来植被的蒸腾作用将减弱。与仅有气候变化预测的径流相比较，植被蒸腾减少的效应将使径流量有较大增加或者减少（Gedney et al., 2006）。
流域尺度的流量和水位的定量预测，特别对20xx年以后，仍然有较大的不确定性。这主要是由于降水预测的不确定性产生的。在这种情况下，需要发展一种针对未来河川径流及地下水变化具有不确定性预测的适应性管理方法。因此，许多国家的水资源管理部门相继展开应对气候变化的适应性对策研究。
3 中国气候变化对水资源影响研究
中国是一个水资源短缺的国家， 中国水资源具有以下特点：
①水资源人均占有量很低：全国约有2.8万亿m3的地表水和地下水，居世界第六位；按照20xx年人口计算，中国人均水资源占有量2185m3，不足世界平均水平的1/3，海河、黄河、淮河流域，人均占有量更低。
②水资源的时间分布极不均衡：受季风的影响，降水夏秋多、冬春少；降水量越少的地 7
区，年内集中程度越高。北方地区汛期4个月径流量占年径流量的比例一般在70%～80%，其中海河、黄河区部分地区超过了80%，容易形成春旱夏涝。
③水资源空间分布不均：北方地区（长江流域以北）面积占全国63.5%，人口约占全国的46%、耕地占60％、GDP占44％，而水资源仅占19％。其中，黄河、淮河、海河3个流域耕地占35%，人口占35%，GDP占32%，水资源量仅占全国的7%，人均水资源量仅为457立方米，是我国水资源最紧缺的地区。
④水污染问题较为严重：根据中国20xx年的水质评价结果，在调查评价的12.3万km的河长中，四类水（四类以上均为非饮用水）河长占12.2，五类或劣五类水河长占23.1%。
中国所面临的这些水问题，其产生的自然原因都与气候的变异密切相关。全球气候变化将导致全球水文循环加剧，对中国水资源系统产生一定的影响。
3.1 中国气候变化对水资源影响的有关活动
3.1.1 中国气候变化对水资源影响的研究活动
受全球性气候变化等影响，近年来我国部分地区降水发生变化，北方地区水资源明显减少，气候变化对水资源的影响研究越来越受到国家的重视。自20世纪80年代以来，在国家自然科学基金、国家科技攻关项目中，相继开展了一系列气候变化对水资源影响的研究。由于涉及内容较多，这里仅选取其中代表性研究活动。
1 “七五”（1986~19xx年）国家重大项目“ “中国气候与海面变化及其趋势研究”中“气候变化对西北、华北水资源影响”
国家自然科学基金和中科院联合资助的重大项目 (948800700)“气候变化对西北、华北水资源影响研究”中的“气候变化对华北水资源的影响研究”，研究成果见专著《中国气候与海面变化及其趋势和影响气候变化对西北、华北水资源影响研究》。
2 “八五”（1991~19xx年）国家攻关项目“全球变化预测、影响和对策研究”中，“气候变化对水资源的影响及时应对策”专题
以我国汉江、东江、黄河、淮河、海河、松辽河的典型支流为研究对象，采用集总式水量平衡模型，分析了气候变化对流域径流的影响，并根据7个GCMs的输出结果，对未来流域的水资源情势进行了展望。该项目研究了中小尺度流域水文对气候变化的敏感性和未来气候变化情势下的水文情势，并探讨了对气候变化的适应对策。主要成果见国内外学术期刊。 3 中国科学院知识创新工程重大项目“西部生态环境变化规律与水土资源可持续利用研究项目”（KZCX1-10-06）
4 “九五”（1995~20xx年）国家科技攻关项目“我国短期气候预测系统”中“气候异常对我国水资源及水分循环影响的评估模型研究”专题（1996~20xx年）
承担单位：水利部水文局、南京水利科学研究院共同主持承担。
以汉江、赣江、黄河中下游、淮河、海河为研究对象，侧重于气候变化影响评估模型的建立，分析了流域水量对气候变化的敏感性。部分成果被纳入联合国政府间气候变化问题专门委员会（IPCC）第三次气候变化影响评价报告，并与项目的其它专题一起获得荣获20xx年度国家科技进步一等奖。主要成果见国内外学术期刊及《气候变化对水文水资源影响研究》 8
专著。
5 国家重点基础研究发展规划项目“我国生存环境演变和北方干旱化趋势预测研究” 承担单位：中科院、国家海洋局、河海大学、中国农业科学院。
以全球变化科学理论为指导，运用多学科交叉的集成分析、生态系统的观测实验和数值模拟方法, 研究由水、土、气、生组成的季风环境系统的自然演变规律，揭示全球增暖以及人类活动（主要是土地利用和水的利用）对干旱化的影响过程和机理。在此基础上发展区域环境变化，特别是北方干旱化趋势预测和影响评估的理论和方法；研究如何通过组织有序人类活动，保护和改善生态环境，从根本上缓解干旱化的科学途径。同时，开展东亚季风环境系统与全球变化相互关系的科学理论研究。主要成果见国内外学术期刊
6 选择淮河流域和青藏高原作为研究区域，参加了“全球能量和水循环实验”在亚洲季风区试验项目
“全球能量和水循环实验”项目（GEWEX, Global Energy and Water Cycle Experiment）19xx年启动，分别在青藏高原、淮河流域、西伯利亚和泰国热带雨林四个区域开展外场观测试验，进行观测资料的分析研究和数值模拟。1998-19xx年由中国科学家主持，与日本科学家联合实施了青藏高原试验（TIPEX, Tibetan Plateau Experiment）和淮河流域能量与水分循环试验（HUBEX, Huaihe River Basin Experiment），并开展了深入的研究工作，对亚洲季风研究做出了重要贡献。主要成果见国内外学术期刊
7 “十五”（2001~20xx年）科技攻关重点项目“中国可持续发展信息共享系统的开发研究”中“全球环境变化与可持续发展信息共享” 初步完成我国自己的全球耦合气候模式模拟；建立了我国近100年和50年地面平均气温序列及100年温度序列，分析了极端气候事件演变趋势；评价了中国过去30年土地覆盖变化和碳汇吸收；研究分析了全球温室气体排放权分配准则及排放限额；测算了主要国家未来可能的碳排放限额，提出了我国参与公约谈判的对策建议。主要成果见国内外学术期刊 8 “中加气候变化合作项目”
项目的目的是将加拿大对付国际气候变化的先进做法和经验介绍到中国，以便协助中国应对气候变化产生的原因和带来的影响。该项目期望对中国的可持续发展和改善一些地区的贫困落后状况有所贡献。项目活动的执行方式包括：培训、研讨、考察、短期实习、技术支持、实例研究等。该项目由加拿大环境部环境技术推进局和加拿大一家咨询公司-RFI联合执行，国家发展计划委员会是该项目的中方执行机构。
项目联系人： 司志忠；Email: climatechange@；si.zhizhong@
3.1.2 正在进行的气候变化与水资源研究活动
1 气候变化对西藏高原湖泊生态环境的影响及未来湖区环境变化趋势研究
项目执行单位：西藏自治区气象局；主持人：边多。
西藏自治区科研人员将对高原典型湖泊进行研究，以得出近几十年来气候变化对西藏高原湖泊生态环境的影响，以及未来湖区环境变化趋势。目前，这一科研项目已获国家自然基金委立项。 项目的执行年限为20xx年1月至20xx年12月。
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项目拟利用近几年的卫星资料作为遥感数据源，结合野外调查，系统研究纳木错、色林错、普莫雍错、玛旁雍错、羊卓雍错、当惹雍错等六大高原典型内陆湖泊近30年来的湖面变化情况，同时对湖区近40年气候特征包括高原冰川雪线和冻土变化情况等进行分析，从而揭示气候变化对高原湖泊的影响。
2 中国冰冻圈动态过程及其对气候、水文和生态的影响机理与适应对策项目
项目执行单位：中国科学院寒区旱区环境与工程研究所（20xx年9月启动）
该项目主要针对冰冻圈变化机理、冰冻圈变化的影响及适应对策等三个方面展开研究，通过构建冰冻圈变化的脆弱性评价体系，提出应对冰冻圈变化的适应性途径。该项目的实施，将较为全面地认识冰雪变化的水资源效应，深入了解山区冰雪冻土变化对干旱区内陆河流域水文与水资源影响的时空尺度，冰冻圈变化对江河源区水文与生态的影响机理，以及青藏高原冰冻圈对我国气候的影响及相互作用机制。项目将为我国冰冻圈作用区相关学科发展提供科学积累，为西部地区水资源持续利用、寒旱区生态保护与治理，西部社会经济可持续发展提供重要的科学依据和对策建议。
项目执行人，中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，丁永建。
3 英国 DFID与国家发改委合作项目：气候变化对水资源影响的适应性评估管理与框架
项目承担单位：中科院，英国Sussex大学，英国Cranfield大学
该项目以淮河流域、密云水库、海河流域、石羊河流域为典型案例，评估了气候变化对区域发展的影响；未来气候变化趋势；未来气候变化背景下区域社会经济发展适应性管理。研究提出了气候变化对水资源影响及其适应性管理的综合评估框架。
项目联系人：孙学兵，DFIDxb-sun@dfid.gov.uk, tel 138xxxxxxxx, 010 85296882
4 EC代表 Marco Gemmer 承担的研究：长江流域水文时间序列与气候变化关系研究 项目联系人：Marco Gemmer ，marco.gemmer@ec.europa.eu, tel 01084548197
5 国家发改委合作，澳方资助中国气候变化研究活动
项目联系人：Günther Mau, gunther.mau@acedp-partnership.org, tel 139xxxxxxxx, 01059301537 6 世界银行
项目联系人：Mr. Jiang Liping ljiang@worldbank.org, tel 01058617683
7 世界野生动植物基金
长江气候变化对水资源影响评估
项目联系人：Li Lifeng, Director, lfli@wwfchina.org , 010 65227100, 135xxxxxxxx
4月6~10左右在北京举行会议。
8 20xx年5月底，荷兰大使馆组织关于国际资助中国气候变化活动的圆桌会议，EC代表主持会议，与会者为投资方以及中国相关机构
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3.2 中国气候变化对水资源影响的研究综述
3.2.1 中国气候变化事实与未来气候变化预估研究
（1）观测的气候变化事实
从总体上讲，近百年来，在全球变暖的大背景下，中国气候也在变暖，其变化趋势与全球气候变化的总趋势是一致的。在过去的100年里，中国大陆地区的平均温度已经明显升高，年平均气温增加约0.6~0.8℃（秦大河等，2005），其中冬季增暖最明显。
从地域分布上看，华北和东北地区的增温幅度最大，达到0.4~0.8℃/10年，长江上游和西南地区气温略有下降。南方大部分地区没有明显的冷暖趋势（王绍武，2001）。据沙万英等（2002）研究结果，长江中下游1981~19xx年平均温度比1951~19xx年平均温度升高
0.2~0.8℃，其中长江三角洲升温最为显著。从季节分布看，我国冬季增温最为明显，19xx年以来，我国已经出现16个全国大范围暖冬。最近40~50年中，我国极端最低和平均最低温度都出现了增高的趋势，尤其以北方冬季最为突出。同时，寒潮频率趋于降低，低温日数趋于减少。近50年中国降水变化表明，中国年平均降水量减少，大约2.9mm/10年，但最近10年（1991~20xx年）略有增加。华北大部地区，西北东部和东北地区，降水明显减少，大约为20~40mm/10年。华南与西南地区降水明显增加，大约20~60mm/10年；西北地区西部降水也有增加。每年降水日数在1951~19xx年期间有减少趋势，但降水强度有增加的趋势（秦大河，2002；王绍武，2001）。
1951~19xx年期间我国平均最高温度略有上升，最低温度显著增高，日较差显著变小，最低、最高温度的线性变化趋势表现出较为一致的年代际变化特点，但也反映出不对称的趋势。最近40~50年中，极端最低和平均最低温度都趋于增高，尤其以北方冬季更为突出，同时，自19xx年代开始，全国范围寒潮活动逐渐减弱，尤其是在19xx年代和90年代初；低温日数也趋于减少，这种变化可能与冬季风的减弱有关。就全国平均而言，在过去50年中，霜冻日数显著下降，大约2.4天/10年。与此同时，我国的热日和暖夜频率显著增加，而冷日频数减少，冷夜减少的趋势更为明显（翟盘茂，2003）。
大范围降水明显增加趋势主要发生在西北地区。中国东部季风区降水变化趋势的区域性差异较大，长江流域降水趋于增多，华北地区降水趋于减少。从总体上看，中国总降水量变化趋势并不显著，雨日区域减少，这意味着降水过程存在着强化的趋势，致使干旱和洪涝事件趋于增多，尤其是在1990s年代，极端降水比例趋于增大。华北地区年降水量趋于减少，极端降水值和降水强度均趋于减弱，但极端降水占总降水的比例仍有所增加。从近100年器测资料分析发现，长江、黄河流域旱涝变化具有明显的阶段性和跃变。20世纪我国气候有明显的变干趋势；在20年代和60年代中期发生了两次气候由湿变干的气候跃变。黄河流域从19xx年起连续干旱，而且不断加剧。我国北方干旱面积的变化呈扩大趋势，且变化存在明显的阶段性。从干旱范围平均状况看，夏秋干旱较重，冬春较轻；在我国华北、华东北部的干旱面积扩大迅速，形势严峻，西北地区干旱面积变化趋势不明显，这显然与我国降水变化总体分布趋势是一致的。事实上，我国北方地区一方面降水量和雨日趋于减少，使得干旱问题日趋严重，另一方面，气温也显著趋于增高，使得干旱形势更趋严重。
（2）未来气候变化预估研究
我国科学家选用其中的一些国内外全球气候模式的模拟结果进一步计算了中国的气候变化（赵宗慈，徐影，2002；徐影，2002；赵宗慈等，2003；丁一汇，徐影，2003）（徐影，2002；丁一汇，徐影，2003）。 模拟结果表明，近百年中国的变暖可能受到人类活动的影响，尤以近50年更明显。预估未来中国气温变化，到20xx年我国气温将可能变暖1.5~2.8℃， 11
20xx年变暖2.3~3.3℃，2100年变暖3.9~6.0℃。四种方案中，A2方案温度增加幅度最大。根据全球模式考虑最新排放的A2,B2方案，预估21世纪不同时期的气温变化，增温最大的是东北、西北和华北，到2100年模式平均增温幅度达到4~5℃。
Table 1 Change of average temperature of every 30 years in 21 century forecasted by the
Global Climate Model with the scenario of SRES-A2
Zone
Whole China
Northeast China
North China
Central China
South China
East China Southwest Northwest
2020 2050 2070 2100
1.2 2.6 4.4 5.6
1.5 3.5 5.5 6.9
1.4 2.9 4.8 6.1
1.0 2.4 4.1 5.1
1.0 2.4 3.9 5.0
0.7 1.9 3.3 4.1
1.0 2.2 4.0 5.0
1.4 3.0 5.0 6.3
Table 2 Change of average temperature of every 30 years in 21 century forecasted by the
Global Climate Model with the scenario of SRES-B2
Zone
Whole China
2020 2050 2070 2100
1.3 2.5 3.5 4.0
Northeast China 1.9 3.2 4.5 4.9
North China 1.5 2.7 3.9 4.2
Central China 1.1 2.2 3.2 3.6
South China 0.8 1.8 2.6 3.0
East China Southwest Northwest
1.1 2.2 3.2 3.5
1.0 2.1 3.1 3.6
1.6 2.9 4.0 4.4
多个模式和排放方案计算表明，21世纪由于人类排放增加，中国将继续变暖，且变暖幅度（3~5℃/100年）较20世纪更为明显，尤以北方和冬季明显。全国大范围可能变湿，尤以东北和西北明显，我国中部部分地区则有可能变干。由于人类排放的增加，东亚冬季风将可能继续减弱，夏季风将可能加强。预估未来夏季风的增强可能仅仅反映了气候变化背景下水循环增强所造成的降水增加的影响。
3.2.2 气候变化对中国水资源管理研究
中国自20世纪80年代起开展了气候变化对水文水资源影响的研究，西北和华北是我国主要的缺水地区，水资源对气候变化尤为敏感，关于这些区域的研究也非常多。施雅风等（施
12
雅风，范建华. 1991，水科学进展）认为中纬度中国（主要指35?N至50?N之间的半湿润至干旱荒漠地带）自上世纪末小冰期结束以来，具有鲜明的波动性的增暖和变干趋势，特别是60年代以来更为剧烈，在其影响下，冰川与湖泊萎缩，地表径流减少，地下水位下降，水质恶化，干旱频率和旱灾的严重性都在增加（秦伯强，博士论文，1993；秦大河，中国西部环境演变评估，2002）。在全球变暖的大趋势下，干旱化在近期可能还会继续。但如CO2及其它微量气体的温室效应导致下世纪升温2℃或更多，将重现全新世暖期情景，即中纬度中国变得湿润起来。而在气候剧变的过渡时期，水旱灾害将进一步增加（施雅风，第四纪研究，2003）。也有一些研究认为，尽管华北地区未来降水可能增加10%左右，但由于气温增加导致蒸发加剧，径流量仍将趋于减少，华北地区将面临更加严峻的水资源危机（张建云等，气候变化对水文水资源影响研究，2007）。
基于高寒山区径流对气候变化的敏感性研究成果（叶佰生，1996；何新林，1998；康尔泗，1999）可以大致地预见，当未来气温由20xx年的+0.1℃升至2.1℃，降水由20xx年的5%~6%增至20xx年的14%~27%，西北地区的径流将增加几个百分点至十几个百分点。如果未来气温升高2℃，而降水只增加几个百分点，径流将减少（秦大河等，2002）。张世法等（1996）用新安江模型计算了山区径流对4个平衡的GCM情景的响应。除了UKMOH给出的情景外，其它3个GCM（GISS, LLNL, GFDL）都对应径流的减少，减少幅度为-7.2%~-26%。王守荣（2002）用DHSVM和NCAR/RegCM2嵌套模拟了大气CO2倍增后桑干河及滦河流域的呢喃径流变化，其结果为：当温度升高2.8℃，降水分别增加26mm和减少6mm时，其径流量将分别增加26mm(60%)和减少27mm(-25%)。
水利部水文信息中心（水利部水文信息中心技术报告，1996）我国利用研制的多种模型、数据资源，得到所选流域的四种气候变化情景下天然径流敏感性试验结果（图3~6）：①我国主要江河年径流都减少或淮河及其以南水多、北部稍少；②各主要流域年径流的最大增幅为17%，最大减幅为16%，其变化随流域和所用气候情景而不同；③在降水减少4%、温度升高1-1.4℃或降水增加3-8%、温度升高0.7-1℃时可能出现干旱的水文情势；④在未来可能的气候变化情景下，海河、辽河及淮河同时存在着水资源短缺及洪涝的威胁。黄河流域水资源有可能进一步减少；⑤在气候变化的情景下，用于农业灌溉的年耗水量将有不同程度的增大，加剧了水资源的短缺。
13
图3 海河流域降水、气温与径流量变化关系
图4 黄河流域降水、气温与径流量变化关系
图5 淮河流域降水、气温与径流量变化关系
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图6 赣江流域降水、气温与径流量变化关系
在气候变化对水资源影响评价模型方面的研究也很多。在“九五”国家科技攻关项目“我国短期气候预测系统”中，设立了“气候异常对我国水资源及水分循环影响的评估模型研究”专题，发展了气候异常对水资源影响评估模型中气象要素的空间解集技术、流域蒸散发量的计算、分布式水文模型参数网格化技术、地理信息系统应用及系统集成等关键技术和方法，提高了气候变化影响评估能力（张建云，1998，水文）。苏风阁发展了大尺度水文模型与陆面模式的耦合技术研究，用来分析研究淮河流域气候变化对水资源的影响（苏风阁，博士论文，2001）。刘吉峰利用全球气候模式ECHAM5.0的输出和区域气象数据，建立了青海湖流域统计降尺度模型，并将SWAT模型与湖泊水量平衡模型结合起来，预估了未来30年青海湖水位的变化过程（刘吉峰，博士论文，2006）。在气候影响评价模型研究方面，总的趋势是，有集总式模型向分布式模型发展，基于GIS和RS技术使得气候评价模型的时空分辨率更精细，气候模式与水文模型的结合更紧密（郭生练，水利学报，1997；吴险峰等，地球科学进展，2002）。表3列出了中国区域气候变化对水资源影响研究中的一些代表性模型。
Table 3 气候变化影响研究中的代表性评价模型
使用者或研究项目 气候变化对西北、华北水资源的影响
（1995）
模型
简单的水箱模型、SMAR模型、综合非线性水量平衡模
研究流域 西北、华北、 、汉江、东江、玛纳斯
研究目的 缺水地区水资源对气候变化的影响及未来
趋势预测
主要结论
水资源变化对降水非常敏感，未来气候可能经历由干向湿过渡。
型、月水量平衡模型 河流域
淮河流域
气候变化对水文水资源影响及适应对策研究（1995） 气候异常对我国水分循环及水资源影
简化新安江月模型、黄河流域 黄河月水量平衡模
京津塘地区域
两参数月水量平衡模型、半分布式简化
型、非线性统计模型 和松辽河流
分析气候变化对径流的影响，对未来水资源情势进行展望
主要江河年径流减少；未来水资源短缺及洪涝；黄河水资源减少
汉江、赣江、侧重于气候变化评价淮河、海河、
模型的建立
气象空间解集、分布式水文模型参数网格化；
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响评估模型研究
（1999） 傅国斌等（1991）
新安江模型 黄河中下游 提高气候影响评估能力
概念性月水量平衡模型 WatBal模型
海南万全河流域 辽河流域
气候变化海南岛流域
的水文影响 气候变化对辽河水文
的影响 随机模拟技术研究
径流对气候变化响应较
为敏感
气候是径流变化的重要
因素
径流对气温变化不敏感，但对降水变化十分
敏感
PRMS模式能够真实地再现径流量年际及季节变化，可用于气候对滦
河流域影响研究 不同规模冰川对气候变化的敏感性有较大差异，冰川径流变化与气
候的变化不一致
区域气候模式可用于气候变化对水资源影响研
究
气候波动是流域径流增
加的主要原因
北方将严重缺水，尤其是宁夏、甘肃、陕西、
吉林等省份 在一定程度上解决无资料地区的水文模拟问题
英爱文等（1996）
邓慧平等（1998） 水量平衡模型 沱江流域
CO2 加倍情景对沱江洪水、干旱频率的
影响
检验降水径流模式
范广州等（2001） PRMS模式 滦河流域 （PRMS）的模拟能
力
用研究统计意义上不
叶柏生等（2001） 冰川动力模型 冰川区域
同规模冰川及其径流对气候变化的响应过
程的差异性。
王建等（2001） 融雪径流模型
西北地区山区 滦河、桑干河流域
区域气候模式与水文
模型连接技术 定量区分气候波动和
王守荣等（2002）
改进的DHSVM模式
集总式水文模型
陈军峰等（2003） 气候变化对我国淡水资源的影响阈值及综合评价（2003） 夏军等（2005）
（CHARM）
梭磨河流域 土地覆被变化对水文
影响的贡献率
VIC模型
中国主要大流域
确定气候变化对中国淡水资源影响阈值 系统论与物理机制结
时变增益分布式模型（TVGM） 气候模式统计降尺
黄河流域 合，建立非线性水文
模型
未来30年青海湖水
位变化趋势
刘吉峰等（2007） 度模型；改进的SWAT模型
青海湖流域 湖泊水位将呈上升趋势
3.2.3 长江流域气候变化和水资源研究进展
长江和黄河流域水资源特征明显不同，从水资源量上看，黄河流域水资源严重不足，干旱频繁，甚至出现过连续断流事件；而长江流域水资源十分丰富，干旱事件少，洪涝灾害频繁。通过观测资料分析我国旱涝灾害的年代际变化特征，表明从1976 年之后迄今我国华北地区发生持续干旱，严重影响了此地区的水资源和经济的可持续发展，并且长江、淮河流域夏季季风降水明显增加，洪涝灾害频繁发生（黄荣辉，大气科学，2006）；在全球气候变暖影响下， “南涝北旱”形势将呈不断扩大的趋势。
16
施雅风（施雅风学术报告，2005）分析，由于全球变暖的区域响应以及长江三角州的热岛效应，最近30多年来，长江流域年平均气温呈上升趋势，19xx年年代际气温距平约为0.3℃，长江三角洲约为0.8℃（图7）。长江流域近40年夏季降水显著增加，暴雨频率增加明显，洪峰流量加大，90年代发生过5次大洪水。
图7 长江流域年代际气温变化距平
曾小凡等（气候变化研究进展，2007）根据ECHAM5/MPI-OM模式对长江流域21世纪前半叶气候变化的预估数据，分析了全流域、上游地区和中下游地区未来气候变化趋势。结果表明，长江流域气温持续升高，尤其7~8月升温趋势明显，年平均气温升高最大幅度为2.6℃；全流域7月降水将增加，8月降水有减少的趋势，未来夏季降水更加集中，不仅会增加洪涝灾害的发生机率，也有可能导致旱灾发生。
陈进等（长江科学院院报，2002）根据历史记录,分析了长江与黄河洪水和干旱出现的原因,根据长江流域近1000年来的气候干湿变化规律,探讨洪水和干旱周期；对1840 年以来长江与黄河洪灾等级和频率进行对比；对洪水和洪灾发生的特点及减灾措施进行综合分析。研究表明,两流域同时发生大洪水的机率较小,而同时干旱的机率较大;长江流域洪水频率大于干旱频率，且中下游发生洪灾的机率大于上游；长江流域水灾频率比黄河大。
3.2.4 气候变化对南水北调工程调水量的可能影响
气候变化对调水量是否有影响，涉及东线、中线、西线调水系统队气候变化影响的敏感性与脆弱性以及调水系功能的稳定性问题。对于华北地区，很多模型给出20xx年，甚至2100年的降水量都将增加（平均增幅可能达17%），但由于气温升高幅度大，蒸发量的加大使得径流没有显著增多。至于径流量的增加是否能够抵销人口增长和经济社会发展对水需求的增长问题，依赖于对未来蓄水量的预测。有人认为，随着科学技术发展，用水效率不断提高，用水量将趋于零增长，气候变化有可能在一定程度上缓解华北地区水的供需矛盾；更多地认为是未来几十年工农业用水、生态用水将继续增加，径流量的增加量不足以抵消蓄水量的增加，北方缺水局面很难得到进一步的缓解。
3.3 中国气候变化与水资源管理研究的总结
未来气候变化对我国水文水资源影响的研究有如下基本结论：①热带、亚热带湿润气候 17
区的水文情势对降水量的敏感性比对温度的敏感性更强，而温带地区对降水、气温的变化都比较明显；②华北地区虽然未来降水又所增加，但由于伴随较大幅度的增温，降水量的增加不及蒸散量的增加幅度大，土壤水分将减少，干旱、洪水频率均有所增加；③在雨季降水量减少的地区，由于洪水期径流量的减少，相应地洪水频率减少，而干旱频率增加；④我国河川径流流量对气候变化有敏感的响应，且自南向北，自湿润区向干旱区敏感性逐步增强；⑤我国水资源系统对气候变化的敏感区域与脆弱区域分布一致，其中，最敏感、最脆弱的地区位于黄、淮、海流域。
应该指出，我国气候变化对水资源影响的研究主要集中在水资源平均量的变化上，对极端事件的研究较少，一般认为极端事件会随着平均事件的变化而加剧。郭生练（郭生练，水科学进展，1995）在假定月平均流量与月洪峰流量密切相关的基础上，提出并建立了气候变化对洪水频率和洪峰流量影响的评价模型。实际上，在气象水文要素循环过程中，平均事件和极端事件之间存在复杂的非线性关系（丁裕国，气象与减灾研究，2006）。
在气候变化适应性管理对策研究方面，提出的对策建议比较多，主要包括：①建立节水型社会；②强化水资源的统一调度和管理；③保证干旱年、或者枯水季节必要的入海径流；④减少气候变化对水资源影响和水资源供需预测的不确定性等。对某个具体流域而言，提出定量或者半定量的针对性强的适应性管理政策，是解决流域水资源危机和社会经济可持续发展的必然要求，这是气候变化对水资源管理研究的一个重要方面。
4 黄河流域气候变化与水资源管理研究
4.1已经在黄河流域实施的气候变化研究和活动清单
气候变化必然引起水分循环的变化，引起水资源在时空上的重新分布和水资源总量的改变，进而影响生态环境与社会经济的发展。中国自20世纪80年代起开展了气候变化对水文水资源影响的研究。
（1）“七五”期间(1985~19xx年)
西北和华北是我国主要的缺水地区，在“七五”国家重大项目“中国气候与海面变化及其趋势研究”中，首先设立了气候变化对西北华北水资源影响研究。气候变化对西北华北水资源影响是其中一个重要专题，该专题详细分析了我国西北地区的冰川、积雪、径流变化特点，在此基础上，研究了西北高寒 山区对气候变化的响应。同时，基于对华北水文循环特征，天气气候特征，研究了气候变化对华北地区径流、地下水等影响。
（2）“八五”期间(1991~19xx年)
在“八五”国家攻关项目“全球变化预测、影响和对策研究”中，设立了“气候变化对水资源的影响及时应对策”和“气候变化对黄河水资源影响及预测研究”专题研究。
A．气候变化对水资源的影响及时应对策
刘春蓁等（补充技术报告）在“八五”期间利用随机天气模型、流域蒸散发模型、流域水文模型、水资源综合评价模型及大气环流模式预测未来气候情景，系统地研究了全球气候变化对我国水资源以及水资源供需的影响（此内容需要展开说明）。
B．气候变化对黄河水资源影响及预测研究
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王云璋等（补充技术报告）根据黄河流域特点，研制了干旱、半干旱地区月水量平衡模型，较好地解决了黄河中上游地区长时段径流难以模拟的问题；项目首次进行了水文模型与全球气候模型在黄河流域上的耦合，从而为定量评价气候变化影响奠定了基础； 气候变化对黄河中上游水资源量的敏感性分析；C02倍增对黄河中上游径流量影响的研究；气候变化对兰州至河口镇区间耗水量影响的评估，结果表明，到20xx年，由于气候变化受温室效应的
33影响，区间耗水量将增加16亿m～35亿m。（重点说明水文模型如何与全球气候模型耦合；
如何对黄河未来气候变化进行评估的？）
（3）“九五”期间(1995~20xx年)
在“九五”国家科技攻关项目“我国短期气候预测系统”中，设立了“气候异常对我国水资源及水分循环影响的评估模型研究”专题[11]。随后还有国家重点基础研究发展规划项目“我国生存环境演变和北方干旱化趋势预测研究”[12]等。
A. 气候异常对我国水资源及水分循环影响的评估模型研究
选择在海河流域、黄河中下游地区、淮河流域和长江中下游地区，研究气候异常对水资源及水分循环影响的评估模型。 建立了基于地理信息系统分布式水文模型，提出了相应的蒸散发计算方法；分析归纳了降水的13种主要分布类型，并获得了各月降水的具体分布类型，为进行评估分析与预测提供了科学基础。提出了气候模式输出成果的空间解集方法，根据降水分型成果提出了网格细化的优化方法，实现了气候模式与水文模型的嵌套运行；就1991、1994和1998三个典型年及不同气候异常情景组合条件下对水资源的影响进行了分析，其成果对区域水资源宏观管理有一定指导意义
B. 我国生存环境演变和北方干旱化趋势预测研究
以全球变化科学理论为指导，运用多学科交叉的集成分析、生态系统的观测实验和数值模拟方法, 研究由水、土、气、生组成的季风环境系统的自然演变规律，揭示全球增暖以及人类活动（主要是土地利用和水的利用）对干旱化的影响过程和机理。在此基础上发展区域环境变化，特别是北方干旱化趋势预测和影响评估的理论和方法；研究如何通过组织有序人类活动，保护和改善生态环境，从根本上缓解干旱化的科学途径。同时，开展东亚季风环境系统与全球变化相互关系的科学理论研究。
具体内容包括：①我国北方干旱和半干旱区的环境时空演变历史：研究北方干旱化形成的历史过程及其控制因子，确定当今和未来10－50年在生存环境自然演变中所处的位置。 ②全球增暖对我国生存环境变化和北方干旱化的影响：建立未来全球增暖影响下区域环境变化情景预测的理论和方法。③人类活动与北方干旱化关系的研究：揭示人类活动（主要是土地利用格局）对干旱和半干旱区主要陆地生态系统结构和功能的影响，及其相联系的生物地球物理/化学过程的变化。 ④北方干旱化未来发展趋势预测、影响评估及适应对策研究：提出干旱化趋势的集成预测方法和组织有序人类活动、保护和改善环境以缓解干旱化的科学依据。
（4）“十五”期间(2001~20xx年)
A. 气候变化对我国淡水资源的影响阈值及综合评价
将研究的空间范围拓展到整个中国，引进了国际上在气候变化评价上常用的、与DEM相结合的VIC（Variabe infiltration capacity, 可变下渗能力）分布式水文模型，研究空间尺度上，完全采用与GCM同一格网体系，可与GCM输出相嵌套，应用更加方便。在对未来需 19
水预测和未来水资源量情势分析的基础上，研究了未来气候变化情景下，我国水资源的脆弱性和气候变化对我国淡水资源的影响阈值。
气候模型（RCM-PRECIS）50km×50km网格尺度上输出的日最高、最低气温和降水量（IPCC提供，A1，A2，B1，B2）作为VIC评价模型的直接输入给出2020s，2050s，2080s的气温、降水和径流深的变化（相对于基准年1961-19xx年），指出未来华北地区夏季增温幅度较大而降水量和径流深呈减少趋势，气候变化将进一步增加我国洪涝和干旱灾害发生的机率，进一步加剧我国北旱南涝的趋势，黄河流域面临的水资源问题更加严峻。
B 21世纪初黄河水资源变化趋势初步分析
为“黄河中下游水资源开发利用及河道清淤关键技术研究”子课题。主持单位为黄河水利委员会水文局黄河水文水资源研究院。
该项目从较长时段分析了黄河流域水资源（包括河川径流、地下水及可供分配利用水量）之变化，验证了黄河天然径流量580亿m3的合理性，分析了黄河流域天然径流量系列的特性，提出了较为合理的地下水资源量，分析说明了黄河流域多年平均水资源量和黄河流域水资源开发利用现状及缺水程度；通过降雨径流关系和随机模型对21世纪初黄河流域水资源变化趋势进行了初步分析，粗略估算了黄河流域多沙粗沙区水土保持用水量；在此基础上，利用水资源供需平衡计算初步分析了黄河流域21世纪初的缺水程度。
4.2正在黄河流域进行的气候变化领域的活动清单
A. 黄河健康修复目标及对策研究（子专题）：黄河流域水沙变化情势研究
项目承担单位：黄河水利委员会水利科学研究院
1950-20xx年实测资料，分析黄河干流主要断面和重点支流的水沙特点；剖析人类活动对黄河近期（1997-20xx年）水沙变化影响程度；建立GIS的多沙粗沙区水土流失模型；分析暴雨的时空规律，探讨水利工程对暴雨洪水泥沙的作用；预测未来30年黄河水沙情势，预估远期50年水沙情势。
B. 黄河流域综合规划修编
项目承担单位：黄河水利委员会
综合考虑黄河流域洪水特征和水资源条件的变化，研究水资源和水环境的承载能力，合理确定各河段功能定位，明确治理、开发、保护和管理的任务和控制性指标，制定保障黄河流域和相关地区防洪安全和供水安全、水资源保护、生态环境改善的总体布局和规划方案，研究流域社会管理的支持体系，为科学、统筹、依法和团结治理黄河提供依据。
C 挑战计划黄河流域核心项目（BFP）
黄河流域承载着中国数个主要粮食生产基地，农业用水也高踞黄河流域行业用水量的首位；已成为制约的主要因素。实施挑战计划黄河流域核心项目就是为了改善当前黄河流域水资源严重短缺的现实与农业生产高用水量所形成的矛盾，在黄河流域内寻求扶贫综合措施，提高农用水的用水效率，在降低农业用水量的同时着力改善流域内农民的生活水平，并进一步改进流域水资源综合管理水平。
D 中荷合作：基于卫星的黄河流域水监测和河流预报系统项目
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项目承担单位：黄河水利委员会，荷兰荷丰公司，荷兰水教育学院
项目的主要建设内容为卫星数据接收系统、能量平衡监测系统、河源区水资源监测预测系统、三门峡至花园口间洪水预报系统、干旱监测和预警系统、产品发布系统等。系统将实现黄河流域时间、空间连续的基于气象卫星的降雨、蒸发、干旱监测，河源区连续径流预报和三门峡至花园口间洪水预报，经扩展后可实现水体、荒漠化、森林、植被、土壤含水量等方面的空间监测。建立水监测和预报系统，对于应对气候变化所带来的极端事件的增加，提高黄河流域防洪和水量总调度的科学性和预见性，具有重大意义。
4.3黄河流域气候变化与水资源研究综述
4.3.1 基于观测数据的气候变化与黄河流域水资源管理研究
（1）对气温、降水的研究
气温研究主要涉及到对全球变暖的响应及其年代际、年际变化特征等方面。研究结果显示(Table 1，2)，黄河流域气温在正常的年际和年代际波动中呈上升趋势，与全球增温一致；进人20世纪90年代以后这种趋势尤为显著，由于地理位置的差异，流域内不同区域温度对全球变暖的响应程度也不尽相同，在1961~20xx年期间，黄河流域年平均温度升高了0.6℃，其中，河源区变化幅度最大；与气温升高相反，降水则呈现出波动下降的趋势；从年代际变化看，80和90年代气温变化幅度最大，尤其是90年代，流域气温增幅达到0.7℃（相对80年代）（邱新法等，自然资源学报，2003；贾仰文等，第三届黄河国际论坛，2007）。唐乃亥以上地区20世纪90年代(近期)各区年平均气温均较常年平均偏高0.5℃左右,而比前期升温达0.7~0.8℃;降水量不仅较多年均值偏少,更比前期显著减少,其中玛曲一带最大减幅达15.8%（史玉品等，水利水电科技进展，2005）。黄荣辉等（气候变化与环境，2006）利用我国气象观测站1951～20xx年降水、气温资料以及黄河上游有关水文测站1960～20xx年的径流资料，分析了黄河上游和源区气候的年代际变化及其对径流变化的影响，得出相同结论，即黄河上游和源区降水从20世纪90年代有所减少，气温明显上升，导致了黄河源区和上游径流量锐减，黄河断流天数增多，黄河上游来水量的多少是影响华北地区水资源的重要原因。
Table 4 Change of air temperature from 1956 to 2000 in the Yellow River and 8 sub-basins (Unit: ℃)
该表格需要完善，增加：研究目的、结果
River basin 1956-1959 1960-1969 1970-1979 1980-1989 1990-2000
Whole basin
Upstream Longyangxia
Longyangxia-Lanzhou
Lanzhou-Hekouzhen 6.2 -1.5 1.7 6.6 6.1 -2.5 1.3 6.8 6.2 -2.4 1.4 6.9 6.2 -2.2 1.5 7.1 6.9 -1.9 2.3 8.0
21
Hekouzhen-Longmen Longmen-Sanmenxia Sanmenxia-Huayuankou Downstream of Huayuankou
8.2 9.6 12.6 12.2
8.3 9.7 12.9 12.6
8.3 9.7 12.9 12.5
8.3 9.7 12.7 12.5
9.3 10.4 12.5 12.1
Table 5 Change of precipitation from 1956 to 2000 in the Yellow River and 8 sub-basins (Unit: mm)
River basin Whole basin Upstream Longyangxia Longyangxia-Lanzhou Lanzhou-Hekouzhen Hekouzhen-Longmen Longmen-Sanmenxia Sanmenxia-Huayuankou Downstream of Huayuankou
1956-1959 477.0 460.4 476.3 288.9 510.6 585.4 738.5 697.2
1960-1969 471.3 494.2 491.6 277.3 463.6 578.4 685.0 680.3
1970-1979 446.1 482.0 487.3 269.5 427.9 532.7 639.9 645.7
1980-1989 445.4 507.2 480.4 243.3 415.6 553.6 671.7 564.4
1990-2000 422.7 468.8 459.7 262.2 397.3 492.3 606.1 660.0
针对近十余年来黄河降水量持续减少的观测事实，降水研究多集中在降水变化的宏观背景方面，即在全球变暖大背景下探讨黄河上游大范围降水发生的物理气候成因，取得了许多重要成果。通过分析海温异常所造成的大气物理场的变化，揭示了海洋-大气系统动态对中国降水时空分布影响的许多重要事实，探讨了东亚冬、夏季风的强弱对青海高原及西北地区汛期降水的影响（张存杰等，高原气象，2002），认为强的冬季风会给包括黄河上游在内的西北大部分地区带来干旱；而强的夏季风会使西北地区夏季出现高温天气，而且会持续到秋、冬季，使西北地区东南部夏季多雨，中部偏西地区大部分地方少雨。张广周等（新疆气象，2000）则认为全球变暖使西北地区域夏季风减弱，8月偏南风分量减少，偏北风分量加强，并存在变干的趋势。受其影响，黄河上游主要产流区吉迈-玛曲区间降水持续减少，这是导致黄河上游天然来水近十余年持续减少的主要原因之一。杨建平等认为（杨建平, 中国沙漠，2005），黄河上游降水变化是周期性的，主要受天体运动规律和太阳黑子强弱变化周期、副高脊线位置变化周期、地极移动振幅变化周期的影响。高庆先等（中国工程科学，2002）利用德国的ECHAM4、英国的HADCM2、美国的GFDL-R15、加拿大的CGCM2和澳大利亚的CSIR()等5个模型的模拟计算，探讨了我国到20xx年降水的变化趋势，在只考虑温室气体加
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倍的情景下5个模式预测结果的平均显示，未来我国西北地区沿天山山脉的降水量将略有减少，且减少强度非常有限，其他地区的降水将增加。在考虑了硫酸盐气溶胶辐射强迫作用之后，在天山山脉及其以北地区降水量将由西北向东南逐渐减少，其他地区降水量将略有增加。张士锋等(张士峰等, 中国科学（E辑）,2004)分析了黄河源区的水文循环规律，认为由于西北地区温度持续变暖，21世纪水循环的演变趋势将是蒸发量增加、径流量进一步减少。刘晓东等（2002）利用最近50年气象站观测数据以及根据史料和树木年轮重建了近400年来的降水量序列，研究了全球变暖的条件下的黄河流域降水量的可能变化，指出全球平均气温偏高（低）与黄河中游地区年降水量偏少（多）存在一定的对应关系。
（2）对太阳辐射、蒸发等的研究
观测事实和研究均表明，黄河流域最近几十年的蒸发皿蒸发呈下降趋势。且以春季和夏季下降最为明显。郭军等（水科学进展，2005）利用研究区1956~2000 年117个气象台站的小型蒸发皿观测资料分析了黄淮海流域蒸发量的变化趋势表明，近50年来本区蒸发量减少十分显著，蒸发量下降最明显的季节是春季和夏季，造成蒸发量减少的直接气候原因可能是日照时数及太阳辐射的减少, 平均风速和气温日较差的降低可能也起着重要的作用。邱新法等（自然资源学报，2003）分析了整个黄河流域近40年蒸发皿蒸发量的气候变化趋势，认为黄河流域局部区域与整个流域的气候变化趋势并不完全同步，黄河流域上游和下游蒸发皿蒸发量呈下降趋势，中游呈持平并略有上升趋势。由于黄河上游地域辽阔，下垫面条件差异较大，对于该区域蒸发的观测和研究应予以加强。徐宗学等（水文，2005）对黄河流域境内58个站点1961~20xx年逐月20cm口径蒸发皿蒸发量数据进行统计检验和趋势分析表明：近40年黄河流域蒸发皿蒸发量大部分地区呈现出明显的下降趋势，时间上以典型月4月和7月下降幅度最为明显，地域上以三花干流区间和伊洛河流域下降幅度最大。
图8 1960~20xx年黄河流域蒸发皿蒸发量特征变化曲线
与蒸发皿蒸发相反，黄河流域实际蒸发呈逐年增大的趋势。李林等（气象，2000）分析了该地区蒸散量、日照时数、气温、空气饱和差等气候因子的变化趋势，并着重研究了诸因子对蒸散量的影响，黄河上游流域蒸散量呈逐年增大趋势。由于黄河上游流域日照时数、气温及饱和差的增加，加剧了草地蒸散量的增大，而蒸散量的增大和降水量的减少则直接导致了黄河上游流量的减少和草地荒漠化的蔓延。孙睿等（孙睿，等. 自然资源学报，2003）的研究表明，黄河流域多年平均年蒸散量是389mm，年际间变化很大，空间分布格局是东南部蒸散量最大，其次是兰州以上区间，宁蒙河段及鄂尔多斯高原蒸散量最小。徐宗学等（水文，2005）认为整个黄河流域的年平均蒸发量分布规律是从东北部向西南地区逐渐减少，随着气温升高，水面蒸发量减少的原因与日照和太阳辐射有关。
买苗等（气象，2006）利用黄河流域及其周边146个气象站1960 ~2000 年逐月日照百分 23
率资料,研究分析了黄河流域日照百分率的气候变化趋势。结果表明, 就整个流域平均而言, 日照百分率呈明显下降趋势, 黄河流域年平均日照百分率在20 世纪90 年代较60 年代下降了2.49 %; 日照百分率的下降主要表现在夏季和冬季, 春季和秋季下降不明显。对日照百分率气候变化的空间分析表明, 除极少数台站的日照百分率呈略有上升趋势外(主要出现在流域上游) , 黄河流域日照百分率的下降表现得非常明显, 遍布整个流域的中、下游。
多数研究认为：蒸发皿蒸发呈下降趋势，而实际蒸发却表现为明显升高；蒸发变化的空间特征研究存在很大差异，主要原因可能是与所选用的资料有关。据分析（刘昌明，水科学进展，2004），蒸发皿蒸发下降的主要原因是近年来全球辐射的下降，这与国际上同类研究的结论是一致的。Stanhil和Cohen认为云量和气溶胶的增加是近年来全球太阳辐射下降的主要原因。Michael从全球温度日较差变小的事实出发，在理论上解释了近年来许多地区蒸发皿蒸发量下降的主要原因是由于太阳辐射量的减少造成的。黄河流域陆面实际蒸发量明显增加。这是由于灌溉等用水量加大造成的。尽管太阳辐射有所减弱，但在比较干旱的地区，供水条件才是决定陆面蒸发的主要因素。
在黄河流域土壤水分研究方面，杨胜天等（中国科学(E辑) ，2004）总结了目前估算土壤水分的主要方法，包括从气象和地形因素通过经验公式和数理统计方法计算土壤水分，从土壤水本身的运动规律出发研究土壤水分（土壤水量平衡计算、零通量面，侧渗学和土壤水动力学等）以及利用遥感方法检测土壤水分变动等，并指出微气象法和土壤水运动法在小尺度范围内土壤水及其转化的估算方面取得了较大进展（李保国，2000；雷志栋，1999），但很难解决非均匀下垫面、非均匀介质条件下的土壤水份状况和土壤水分转换问题。遥感是获取非均匀下垫面、非均质介质参数最有效、最经济的方法，从而成为大尺度土壤水分估算，并进而揭示其在生态环境中转换机理的重要工具（陈怀亮，1999）
（3）对径流变化的研究
黄河源区是黄河的主要产流区，近40%的黄河总径流来自黄河源区，因此黄河源区又称为黄河流域的“水塔”，黄河源区地处高寒，人类活动影响比较少，对气候变化尤为敏感，因此关于黄河源区径流变化的研究比较多。黄河上游和源区降水从20世纪90年代有所减少，黄荣辉等（气候变化与环境，2006）研究认为气温明显上升，导致了黄河源区和上游径流量锐减，黄河断流天数增多，黄河上游来水量的多少是影响华北地区水资源的重要原因。史玉品等（水利水电科技进展，2005）的研究表明:①平均天然年径流量与前期相比,近期减少了43.7亿m3，表明气候变化所引起的减幅达20.2%；②龙羊峡入库径流量对降水变化的响应要比气温更为显著。
黄河中游的特点是：①黄河中游，特别是黄土高原是黄河泥沙的最重要源区，大约80%的泥沙来源于该区域；②20世纪70年代以来，人类活动影响强烈（张胜利等,1996；陈江南，2004）；③生态环境脆弱。因此，对黄河中游的研究，主要集中在如何评估气候变化和人类活动对径流和泥少的影响方面。建国以来，黄河中游开展了大规模的水土保持工作，河龙区间水沙来量自70年代以来开始减少，80年代大幅度减少。与1950～19xx年平均值相比，80年代河龙区间径流量减少了36.15×108m3，输沙量减少了6.2325×108t。据冉大川的研究（未加入），黄河中游水沙变化是气候变化和人类活动共同作用的结果，区分气候变化和人类活动对流域减水减沙的作用是非常必要的。黄河中游水沙变化主要以水文法和水保法研究为主，陈浩等(陈浩等, 地理研究， 2002)在此基础上发展了地理环境要素法分析水沙变异及成因，认为径流量和输沙量与地理环境因子的影响密切相关，20 世纪70年代以来, 降雨减水减沙作用不断减小, 随着水土保持措施的提高, 人类活动减水减沙所占比重不断增大。70 年代与80 年代气候波动和人类活动影响的平均减水减沙作用分别为53.4%、28.6%和46.6%、 24
71.4%。基于50km×50km网格的分布式黄河水量平衡模型，以1951~19xx年的实测径流量为基准，王国庆等（王国庆）分析了气候变化和人类活动对黄河中游径流量影响的分析结果。结果表明1970~20xx年期间，人类活动是黄河中游径流量减少的主要因素，气候变化和人类活动对径流量的影响分别占径流量减少总量的38.5%和61.5%。
黄河流域气候变化对水资源的影响研究方面，认为受气候变化和人类活动的双重影响，并从径流形成机理方面进行深入研究。夏军等（夏军等，地理学报，2003）依据系统理论方法，利用水资源可再生性指数对黄河流域水资源可再生能力进行了定量评价，对黄河干流戍资源量的调控分析表明，20世纪90年代严重的黄河断流问题主要受人为因素影响。蒋晓辉等（自然资源学报，2003）对黄河上中游天然径流序列进行综合分析，认为降水等气候条件在很大程度上控制着河川径流的演变趋势，但人类活动也深刻地影响了河川径流的变化规律，黄河天然年径流序列的趋势成分自20世纪50年代以来的变化与人类对水土资源的开发利用有很好的对应关系，人类活动对水土资源的开发利用是黄河河川径流演变的主要原因之一。刘昌明（刘昌明，水科学进展，2004）指出兰州以上黄河流域近50年来降水量减少了5 %～10%，相应地径流则减少了15%~20 %，这说明降水量减少是径流减少的原因之一。值得指出的是，同期的气温却上升了大约0.6℃，气温的上升似应引起陆地上水体蒸发量的上升，而前述的蒸发皿实际观测却与此相反，径流的减少程度大于降水量的减少，其原因更有可能与下垫面的变化密切相关。因此, 黄河流域年径流变化的原因十分复杂, 既受气候和人类活动的双重影响, 又受它们反馈作用的影响。在气候变化和土地利用土地覆盖变化共同影响下，径流系数减少9 %左右, 导致年径流的减少为56亿m3 左右。郑红星等（地理科学进展，2003）的研究表明:20世纪90年代的径流年内分配特征出现了较大的变化, 突出表现在汛期径流量的减少，气候变化是主要有原因。王西琴等（自然资源学报，2006）认为渭河上游90年代天然径流量仅为60年代的60％，从20世纪70年代开始，非降水因素的贡献率逐渐增强，成为影响渭河上游天然径流量减少的主要因素，20世纪80年代以后，人为因素的影响程度在逐渐增强，其原因在于人类活动改变下垫面导致径流减少。此外，在河源区，特别是一些不易开展生态保护建设的干旱、高寒地区，植被覆盖呈下降趋势（下降速率约0-3.0%/年），反映了气候暖干化的影响（杨胜天等，2002）。
（4）极端气候和水文事件的研究
气候变化加速水气循环，改变降水时空分布及强度，可能会造成极端气候异常事件的发生，导致干旱、洪水的频次及强度增加，影响水资源供需的平衡。我国受季风气候的影响，降水的年际变化比较大，且空间分配极不均匀，极端气候异常造成的灾害频繁，加剧了水资源供需矛盾。黄河流域以大陆性气候为主，气温、降水等气候要素不仅季节分配严重不均，年纪变化也非常大，流域旱涝灾害频繁，高温寒潮事件较多，甚至 有些年份出现严重断流事件，对黄河流域防洪防凌、水量调度、水利工程建设等都带来很多问题，因此，黄河流域极端事件的研究十分重要。
关于黄河流域旱涝事件规律及其成因的研究比较多。王云璋等（人民黄河，2004）利用流域内旱涝等级和部分树木年轮资料，重建了黄河中游1575年以来的干旱指数序列，分析了干旱的历史规律和变化趋势。结果表明：黄河中游干旱变化的阶段性显著，近429年大体经历了6个干旱段和5个不旱段，干旱变化具有较显著的周期性，主要周期长度为5、7、22．5、32、55、69年和123年；未来30年干旱变化趋势是：除近期数年和2l世纪20年代中前期仍以干旱年为主外，其余大多年份可能以不旱和涝为主。马柱国等（马柱国等，地理学报，2003）利用中国1951-20xx年的月降水和月平均气温构造了北方地区地表干湿状况的地表湿润指数，研究认为华北地区近10年极端干旱频率显著增加，是近百年来少有的大范围高强度的极 25
端干旱频发期，同时极端湿润发生的频率相对减少，极端干旱频发区往往对应着增暖明显的区域，极端干旱频率增加是否与区域增暖有关，尚需进一步研究。叶笃正等（叶笃正，黄荣辉，等. 长江黄河流域旱涝规律和成因研究. 1996）分析了黄河流域近百年的旱涝变化情况，指出黄河流域从19xx年起连续干旱，自90年代以后，干旱不断加剧，指出影响黄河流域旱涝变化的主要环流因子及其对应关系。高治定等（高治定等, 黄河流域暴雨洪水与环境变化影响研究，2002）分析了黄河流域主要的暴雨区及其类型和时空变化特征，并分析了影响暴雨事件的天气系统及其与气候变化的关系。史辅成等（史辅成等，黄河流域暴雨洪水，1997）系统分析了黄河流域暴雨洪水之间的关系以及变化特征。
研究认为，气候异常变化导致了黄河流域水资源减少，甚至出现了断流等极端水文现象。王爱军等（自然灾害学报，2002）通过对历史资料分析认为黄河断流是河流对全球气候变化的响应,是全球气候异常变化的必然结果。由于全球气候的异常变化,整个黄河流域变得干暖,降水量减少并集中分布在夏季,且多以暴雨形式出现;蒸发量因干旱强度的增大而增大；水土流失使河床淤高,增加了河水的下渗量和蒸发量,使中下游地区的水流无法汇入到黄河干流,最终造成断流。
4.3.2气候变化对黄河流域水资源影响预估研究
Research on fore casting of climate change effect on water resources in the future in the Yellow River
关于黄河流域未来气候变化对水资源影响的评估研究工作比较多，但不确定性也很大。施雅风等（第四纪研究，2003）综合分析了西北地区气候环境变化的事实，发现19xx年以来西北地区西中部降水量与河川径流量显著增加，气候明显出现了由暖干向暖湿的转型；部分地区有轻度转型的迹象，包括黄河上游在内的西北东部地区近十余年来虽一直处于少雨和枯水时期，但可能已达到年代际变化的谷底，有潜在的向暖湿转化的趋势，但具体时间难以确定。有些学者认为，今后数十年里，随着全球升温，黄河上游径流总体上呈减少趋势（刘昌明，自然资源学报，2003）。也有学者认为，由于全球变暖所导致的水循环加强，海洋和陆地蒸发量增加，大气中的水汽含量增加，结果将是降水量总体上增加。
（1）未来气候变化情景：气候模式的综合结果
基于气候模式和水文模型的气候变化评价模型也应用于黄河河流域气候变化影响研究。徐影等（赵宗慈，徐影，2002；徐影，2002；赵宗慈等，2003；丁一汇，徐影，2003）（徐影，2002；丁一汇，徐影，2003）。利用IPCC提供的7个全球模式模拟结果，进一步计算了中国10大流域21世纪气温和降水的变化，其中黄河流域气温和降水总体上均呈上升趋势（表4~5），但20xx年以前，降水增加仅5%左右，气温上升了近3℃，这一结果可能会导致黄河流域水资源的减少。当然，由于全球气候模式对区域尺度的模拟存在较大的不确定性，未来还需做更多的深人研究。
Table 4 全球模式预估21世纪黄河流域年平均温度变化（单位：℃）
SRES-A2 20xx年 1.3 20xx年 2.8 20xx年 4.7 2100年 5.9 26
SRES-B2 1.5 2.7
3.7 4.1
Table 5 全球模式估计21世纪黄河流域年平均降水变化（单位：%）
SRES-A2
SRES-B2 20xx年 -1 0 20xx年 4 5
（2）黄河流域水资源对气候变化的响应
许多学者开展了水资源系统对气候变化的响应研究。采用多个GCMs 模型和水文模型研究预测20xx年黄河流域径流量总体上减少，且因气候变化引起的流域缺水量为-1.9~121. 2亿m3 (刘春蓁，1997)。夏军等（夏军等，武汉大学学报（工学版），2005；叶爱中等，武汉大学学报（工学版），2006）针对黄河流域气候变化对流域水资源量的变化影响问题，把系统论与物理机制相结合建立了大尺度时变增益分布式水文模型（DTVGM）在一定程度上解决了无资料地区的水文问题，模型在黄河流域证明了气候因素对流域水文过程影响很大，降水增加10%比减少10%对径流的影响更强烈。王国庆等（河南气象，2000）利用月水量平衡模型,采取假定的气候方案分析黄河上游水文对气候变化的响应：降水变化对上游水文影响较大，气温影响相对较小；汛期径流量和土壤含水量对气候变化的响应较非汛期强烈；在20xx年 9 8 2100年 12 11 区域上分布，中游较上游对气候变化更为敏感（王国庆等，应用气象学报，2002）。饶素秋等（饶素秋等, 泥沙研究, 2001）对19xx年以来黄河上中游水沙变化特点进行了分析表明，黄河上中游水沙总体上呈逐年代递减的趋势,其中尤以80年代和90年代减少最为显著。90年代是19xx年以来黄河上中游径流总量最少的十年，而输沙量较80年代有所增加，未来10年黄河三门峡以上区域的水沙变化将有增加的趋势。郝振纯等（2006，冰川冻土）利用气候模型结果和大尺度分布式水文模型评估黄河源区未来的水资源. 根据IPCC DDC 的13个系列的GCMs成果，认为在未来100年内，黄河源区和全球变暖的趋势一致，未来气温将持续增加，蒸发明显加强，降水虽有增加，但综合起来，未来气候变化将在一定程度上造成水资源量的减少，且水量的年际分布也将越来越不均匀，旱涝威胁日趋严峻。张光辉（地理研究，2006）以HadCM3气候模式为基础，分析了在不同气候变化情景下，黄河流域2006～20xx年、2036～20xx年、2066～20xx年A2情景下多年平均天然径流量的变化分别为5.0%、11.7%、
8.1%，B2情景下分别为7.2%、-3.1%、2.6%。而采用GFDL、GISS 等7个模型，结合考虑了封冻融雪、变径流系数的大尺度流域模型分析，大多数模型显示2030 年黄河上游安宁度以上径流量增加，其水量受终年雪线以上的面积比例影响较明显(包为民等，2000)。研究还表明未来黄河河龙区间的产流平均减少2.13 %(中国气候变化国别研究组，2000)。选择“温室气体+硫化物气溶胶”方案，利用CGCM1、ECHAM4 和HadCM2模型和BP 神经网络算法模拟预测结果是:未来100年黄河流域兰州以上降水将减少20%，至2020，2050和20xx年平均气温分别上升2~3，3~5 和5~8 ℃；不同气候方案下,不同时段、不同区间的河川径流量变化迥异, 27
但总体而言，径流量将减少(郑红星，2001)。
（3）极端事件的预估研究
许吟隆等（许吟隆，气候变化研究进展，2005）利用区域气候模式系统（PRECIS: Providing Regional Climates for Impact Studies）对IPCC提供的SRES A2 B2情景进行降尺度计算得到中国21世纪末未来极端高温和降水事件都会增大，而极端低温事件减少，同时，华北和西北地区夏季增温大而降水增加少，暖感化趋势十分明显。张勇等（张勇等，自然灾害学报，2006）利用区域气候模式PRECIS单向嵌套Hadley气候中心海-气耦合模式HadCM3的SRES B2情景，研究认为黄河一带2080s时段年平均大雨、暴雨事件呈增多趋势；年平均日最大降水事件的分布型与大雨事件基本一致。对黄河流域未来气候变化对极端事件影响的预估研究做得比较少，研究方法也很不完善，多以平均降水的减增来推测未来旱涝趋势。
4.3.3黄河流域气候变化适应性对策研究
气候变化的适应性是指针对目前和未来气候变化所做出的趋利避害的调整反应，对于水资源系统来说，这种适应性管理就表现为适应目前和未来气候变化影响，采取措施促进黄河流域水资源的可持续开发和利用，增强水资源系统的适应能力，减少水资源系统对气候变化的脆弱性。
学者们对水资源管理如何应对气候变化影响方面提了不少意见和建议。概括起来包括4个方面：①完善水资源综合管理政策法规，实现流域水资源优化配置，《黄河水量调度条例》的实行为黄河流域水资源统一管理提供了法律保障；②加强水利基础设施，增强适应能力。提高水库和河道的防洪能力，开辟水源，增加供水能力等。目前正在进行的南水北调工程就是为了缓解黄河流域甚至整个华北地区日益严重的水资源危机，然而，气候变化对南水北调工程的影响也是需要研究的重要课题；③加强生态环境保护建设，主要是针对黄土高原区；④建立节水型社会，通过水资源有偿使用和发展节水型技术等来提高全社会的节水意识，来缓解黄河流域可能出现的水资源危机。
由于水资源管理是实践性很强的工作，它依赖于水资源管理部门所采取的行动和措施，迄今为止，中国水资源较少关注未来气候变化的影响。尽管许多学者在气候变化和水资源影响研究中作了大量工作，提出了不少建议，但是，考虑到流域管理的实践性，这些建议缺少很少和流域管理实际工作结合起来，如何将这些建议和意见与黄河流域管理法规制度有机结合起来，是气候变化对水资源管理影响研究中的重要课题。
5 黄河流域气候变化对水资源影响研究总结
Conclusion of climate change and water resources management in the Yellow River Basin
5.1 基本结论和研究方法
5.1.1 基本结论
近几十年，黄河流域气温在正常的年际和年代际波动中呈上升趋势，与全球增温一致；进人20世纪90年代以后这种趋势尤为显著，由于地理位置的差异，流域内不同区域温度对全球变暖的响应程度也不尽相同；与气温升高相反，降水则呈现出波动下降的趋势，尤其是黄河上游降水从20世纪90年代有所减少。黄河流域最近几十年的蒸发皿蒸发呈下降趋势，造成蒸发量减少的直接气候原因可能是日照时数及太阳辐射的减少，与蒸发皿蒸发相反，黄河流 28
域实际蒸发呈逐年增大的趋势；日照百分率呈明显下降趋势。气温的升高和降水的减少，导致黄河流域径流量逐年减少，尤其是在20世纪90年代以后，这种变化更加强烈。黄河流域气候变化对水资源的影响研究方面，认为受气候变化和人类活动的双重影响，但在不同时间阶段，不同区域气候变化和人类活动对水资源的影响是很难区分和明确的。一般认为上游气候变化是主要原因，黄河中游在78~80年代以后，人类活动对径流影响作用逐渐增大。极端气候和水文事件方面的研究主要集中在旱涝事件周期分析和环流因子分析上。
关于水文系统对未来气候变化的响应，在黄河流域的研究多以气候变化敏感性试验和IPCC模式情景下的水文模拟方法为主。多数研究认为黄河流域（尤其是黄河上游），相对于降水来说，径流变化对降水更为敏感；气温增加导致蒸发能力提高，不仅能够抵消降水的可能增加，还将在一定程度上造成水资源量的减少。多个气候模式预测结果认为未来几十年黄河流域气温和降水总体上均呈上升趋势，但20xx年以前，降水增加仅5%左右，气温上升了近3℃，这一结果可能会导致黄河流域水资源的减少。当然，由于全球气候模式对区域尺度的模拟存在较大的不确定性，未来还需做更多的深人研究。针对黄河流域未来气候变化对极端事件影响的预估研究做得比较少，多倾向于未来旱涝事件频次有增加的趋势，极端实践的研究方法很不完善，多以平均降水的减增来推测未来旱涝趋势。
在气候变化适应性管理方面的研究方面，普遍认为：①加强黄河水量统一调度和管理，依照《黄河水量调度条例》，编制合理黄河流域水资源规划，实行黄河水量统一调度；②建设节水工程，实行水资源有偿使用，促进节约用水；③提高重点水利工程防洪减灾的能力；④实行跨流域调水，加快南水北调线路建建设，以解决黄河流域水资源危机。
5.1.2 主要研究方法
黄河流域气候变化对水资源影响研究的主要方法有：①统计相关分析，利用各种统计相关方法，研究气温、降水、径流、蒸发等要素之间的相关关系；②时间序列分析，包括周期分析等方法研究气象水文序列的时间演变关系；③流域水文模拟方法，这是气候变化对水资源影响研究的常用方法。
评价未来气候变化对流域水资源影响的关键是如何获取未来气候变化情景。气候情景的生成方法主要有：①专家判断：这是一种概率意义上气候情景，具有明显的不确定性。②假定(规定)未来气候变化情景，仅限于敏感性研究。如Stockton(1979)。③时间序列分析法：利用同期径流与降水、气温等气候资料，用统计分析方法外推未来气温降水变化，或者建立随机模型生成未来气候变化情景；④以GCMs输出作为未来气候情景，这是目前最重要也是最可行的方法，在黄河流域应用比较多。
5.2存在主要问题及研究空白
Gaps and problem with regard to the identification and assessment of impact of climate change in the Yellow River
纵观中国在气候变化对黄河上游水资源系统影响方面的研究，成果卓著，但也存在一些问题需要解决，如：最近40~50年的序列很难反映未来近百年的气候长期演变趋势；气候变化评价模型存在着不确定性；如何考虑人类活动对水资源的影响；气候变化适应性对策研究等。具体包括以下几个方面：
29
5.2.1 评价结果的不确定性
Uncertain of the result of assessment of impact of climate change in the Yellow River
研究气候变化背景下水文水资源系统的变化规律，评估未来气候变化对流域水文与水资源的影响，可为未来水资源系统的规划设计、开发利用和运行管理提供科学依据。气候变化对水文水资源的影响研究基本上都遵从“未来气候情景设计-水文模拟-影响研究”的模式，其中，未来气候情景设计是研究气候变化对水资源影响的重要内容。然而，在气候变化与水资源响应研究中，许多评价模型和评价结果都存在着不确定性，原因在于：
（1）区域气候变化情景的不确定性。这种不确定性的来源有3个：一是全球气候模式不深不完善造成了不同模式输出结果差异较大，对极端事件模拟能力较低；二是未来温室气体排放情景擦是不确定的，受多方面因素影响，未来实际的温室气体排放及其对复杂气候系统的影响是很难确定的；三是尺度不匹配问题，全球气候模式输出尺度较大，很难直接用于流域水文模型以及进行区域水资源综合评价，气候模式与水文模型的尺度问题是气候变化对水资源影响研究的瓶颈，不同评价模型预测结果相差很大的一个重要原因就在于降尺度技术的不确定性造成的。并且，黄河流域研究中，气候模式降尺度技术应用较少，更降低了研究的信度。
（2）水文模型的不足。对于不同流域，下垫面条件千差万别，流域产汇流特性是不一样的，因此选择的评价模型是否适用于所研究的流域对评价结果精度相当重要。尤其是在黄河流域，半干旱的气候环境，以黄土高原为代表的特殊的地表结构，选择合适的水文模型尤为重要。而且，黄河流域区域内部分异强烈，人类活动影响显著，模型选择所带来的误差是难以忽略的。
（3）如何分离人类活动对水资源的影响。黄河流域水资源变化的一个重要特点人类活动的深刻影响，人类活动对水文过程和水资源变化的影响不仅表现在土地利用方式迅速的改变和人为引流、取水行为，更表现在一些水利工程对水循环过程的改变。在黄河流域，从60、70年代至今，人类活动影响十分强烈，从伐林垦荒到水土保持，从无序取水到水量调度，大型水利工程的修建，大型水利工程，如龙羊峡、刘家峡、万家寨、三门峡、小浪底水库等的修建，使人类活动影响在时间和空间上更加强烈。只有科学合理区分人类活动和气候变化对水资源影响的作用，才能提出更具有针对性的意见和建议。
(4)数据对研究结果的影响。地球科学是实践性很强的学科，数据是一切研究工作的基础。数据质量和精度都会对研究结果产生直接影响，缺乏代表性的数据或者错误的数据，将引起很大误差，甚至产生错误的结果。黄河流域气候复杂多变，流域内部水资源分配严重不均，较高精度和质量的观测数据是做好研究的重要保障。
从前面的分析可以看出，不同的研究机构或者人员在气候变化和水资源影响研究中所使用的数据来源是不同的，这种差异影响了数据的精度和质量，因而有些研究结果存在差异甚至矛盾就可以理解了。只有采用较高精度和质量的研究数据，对比不同评价模型在不同区域的研究结果，才能较为可观地反映黄河流域气候对水资源影响的变化特点和趋势，才能更好地指导流域水资源管理和规划。此外，缺少专项观测数据支持也会对研究结果产生影响。
5.2.2 集中在近50年，对20世纪前半叶的研究较少
More research focus on the last 50 yeas, less in the first half of 20 century
受观测资料限制，研究主要集中在最近50年，即20世纪的上半叶，尤其是1960s~1990s 30
年，20世纪上半叶的研究较少，仅限于气温序列研究或者旱涝序列的变化趋势研究，较少从水循环要素演变规律上研究，气候变化对水资源影响机理研究不够。即使对20世纪下半叶黄河流域气候变化与水资源管理研究，得出的一些结论差别也比较大，甚至是对立的。主要原因是因为在最近50年，黄河流域人类活动发生了剧烈变化，一些来水区间人类活动对水资源的影响已经远远超过了气候变化的影响程度，在这种情况下，很难选用一种科学的方法提取出微弱的气候变化信号；此外，50年左右的气候序列，不足气候变化的两个周期（一般30年为一个气候期），很难反映出长期气候波动对水资源的影响。
因此选择人类活动对水资源影响变化较小的历史时期，研究水资源对气候变化的响应，可以在很大程度上弥补现有评价模型和方法的不足，更清晰地刻画气候变化对流域水资源的影响过程，为流域管理服务。由此可见，开展近百年气候变化对水资源影响研究不仅从更长时间尺度上更清晰地认识气候变化对水资源的影响过程，也有助于定量区分何评估气候变化和人类活动在水资源影响中的相对贡献，以便更好地预测在人类活动的影响下，气候变化对水资源的影响程度。
5.2.4 极端事件研究较为薄弱
Less research on extreme meteorological and hydrological events caused by the climate change
研究内容主要集中在气候变化对流域径流平均变化的影响上，缺少气候变化对水文极端事件、农业灌溉、供水系统的可靠性或脆弱性等的研究，从而对流域未来水资源持续利用的指导意义不足。有些研究虽然也涉及了对未来极端事件变化的推测，但这种推测是以平均事件的变化为基础的，比如，一般研究认为，未来平均流量的增加将可能导致洪涝灾害事件的增多。实际上，在气象水文事件中，平均事件和极端事件之间的关系一般是非线性，平均事件和极端事件的变化并非是同步的。因此，研究气候变化情景下极端水文气象事件的变化规律和趋势，对流域未来防汛减灾、水量统一调度以及优化配置水资源都具有重要的指导意义。
对黄河中游部分区域近几十年的降水变化而言，降水总量虽有所减少，雨日数也有所降低，但极端降水占总降水量的比重却并没有降低，这说明降水存在逐渐强化的趋势。对于径流而言，洪涝灾害事件发生的概率的变化，增加或者降低，可能并不仅仅依赖于平均流量的可能变化。
5.2.5 气候变化影响的适应性研究比较少
如前所述，尽管读黄河流域水资源问题提出不少意见和建议，如加强水资源统一管理和调度，节约用水、实行跨流域调水等，但这些意见和意义缺少实际指导意义，一个主要原因就在于气候变化对水资源的影响是全方位的，目前多数研究仅限于对水量的影响，气候变化对水环境、水工程、水生态等方面的研究比较少，尤其是气候变化对极端事件研究比较少，而气候变化对这些方面的影响，正是流域管理部门所真正关心的，也是真正对水资源管理具有指导意义。因此应该拓宽气候变化对水资源影响的研究领域。
5.3进一步研究建议
Proposal for the further work in the research on the climate change and future
有关黄河流域气候变化与水资源研究，许多学者作了大量工作，取得了丰硕的成果，但有些领域的研究尚显不足，甚至存在空白，不能科学地确定黄河流域水资源情势对未来气候 31
变化的响应，影响了流域管理政策和流域综合规划的制定，因此，必须予以重视，并加强在这一领域的研究，客观真实地反映黄河流域气候变化对水资源的影响，提高未来气候变化对黄河流域水资源，特别是极端水文气象事件的影响强度和特点，从而帮助决策者制定出合理气候变化适应性管理方案，提升流域管理水平。
5.3.1 开展近百年黄河流域气候变化对水资源研究
Strengthen the research on climate change and water resources management in the last 100 years.
要关注气候变化对流域和防洪的影响，现在很多情况下气候变化与人类活动相辅相成，多大的变化会对防洪和水资源产生影响？这一问题的解答，对政府和流域管理部门制定决策很重要，因为气候变化所导致的水资源状况变化是必然的，需要计算出在多大程度上应采取措施来应对；需要关注气候变化对流域生态和人类的影响到底有多大。
结合这一需求，开展近百年黄河流域气候变化对水资源研究可以从更长时间尺度上认识气候变化对水资源影响，从而更好理解气候变化对水资源变化的过程；同时，20世纪前50年人类活动对黄河流域影响较小，可以作为20世纪下半叶气候变化对水资源影响的基准时段，从而分离出人类活动在20世纪下半叶对水资源系统的影响，从而为气候变化对水资源影响识别和评估预测研究提供理论基础。
因此，应该加强对资料的收集和整理，收集完整的器测记录以外收集文献、史志等有关黄河流域气候变化和水资源管理的历史信息，从而开展对黄河流域气候变化对水资源影响的长序列变化研究，能够清晰地认识黄河流域气候变化和水资源之间的相互关系，为流域管理服务。
5.3.2 加强对极端事件的研究
Strengthen the research on climate change and water resources management in the Yellow River
许多研究表明，气候变化是一个不稳定的渐进过程。因此，气候变化影响与适应研究不能只限于气候均值的变化，而应包括气候变异及其如何适应的问题。
受目前气候模式和水文模型发展水平限制，未来几十年极端事件发生情况很难直接通过模型准确模拟出来。因此，许多气候变化评估研究通过平均气象水文事件和极端事件之间的关系来推求未来某个时期极端事件发生的强度和频次。例如：根据月平均流量来推求某个级别月洪峰流量的频次和强度等。这种方法虽然在一定程度上反映了平均变化对极端事件的影响，但尚不能较为科学地反映平均变化与极端事件之间的非线性关系。加强对极端事件研究，深入认识黄河流域含涝灾害与气温、降水、平均流量之间的关系对于防洪减灾，有重要意义。
5.3.3 加强气候变化适应性对策研究
区分和评估未来气候变化对流域水资源的影响，采取有效措施缓解气候变化带来的不利影响，充分利用气候变化带来的有利影响是气候变化对水资源管理研究的最终目的。因此，研究需要紧扣黄河流域实际需求，有利于促进和提升黄河流域水资源管理水平以及流域社会经济可持续发展。为此，需加强以下几个方面的气候变化适应性管理对策研究：
①气候变化对水沙调控措施的影响研究 降水量的变化将影响入海流量之变化，而极端事件的增多或者气候暖干化将会加重水土 32
流失，导致水沙关系和入海泥沙增加。未来气候变化（特别是降水量和降水强度的变化）将对入海水沙总量产生多大影响，洪涝事件发生频率将如何变化，对河道冲淤又如何影响，如何采取有效措施减缓这种影响，都是塑造黄河流域协调水沙关系所必须考虑的问题。 ②对黄河水量统一调度的影响研究
在未来几十年，黄河流域非汛期降水总量及其站汛期降水比重将会发生如何变化，小流量事件发生频率是增大或者减少等都会对水量调度产生较大影响，尤其是重点支流的水量调度，对径流增减将更加敏感。根据气候变化趋势和径流变化的特点，研究提出黄河干流以及支流应对气候变化具体措施，是保证黄河流域实现功能性不断流的重要条件。
③对防洪防凌的影响研究
汛期降水量以及降水强度变化均可导致洪水事件频率的变化，进而影响汛期防洪，尤其是在暴雨频发的三花区间，如何提高应对未来洪涝事件能力是值得研究的问题；未来气候变暖和降水变化对冬季凌情形势将产生如何影响（尤其是在防凌形势较为严峻的宁蒙河段），如何采取有效措施减缓不利影响，充分利用可能的有利影响，优化凌汛期的水资源配置也是值得我们研究的问题
④提高中长期水文水资源预测能力可以有效应对气候变化带来的不利影响，及时抓住机遇，提高水资源利用效率。
黄河流域的重点区域，如黄河源区，黄土高原区、黄河口地区，研究表明，这些区域对气候变化响应特别敏感，研究如何有效区分和评估这些区域气候变化对区域水资源系统的影响，如何采取有效措施缓解黄河源区水资源锐减，黄土高原区生态恶化和水土流失、保护黄河口地区的生态环境等都是非常紧迫且极其必要的，也是同流域管理紧密结合在一起的。
总之，黄河流域水沙调控体系、黄河水量统一管理和调度、黄河流域生态规划和水土保持工作是黄河流域水资源管理体系的主要内容。研究未来气候变化对黄河流域水资源管理体系的影响极其适应性管理对策是促进欧盟与中国在流域管理方面的对话，提升流域管理水平的主要途径。
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Appendix 1: Introduction of the Yellow River Basin
1. 1.1 黄河流域基本情况
黄河位于我国北中部，界于N32?~ 42?、E96?~119? 之间，是我国第二大河；集水面积7522万km，其中花园口以上面积73万km，约占流域总面积的97%。流域处于大陆性季风气候区，多年平均降水量为460mm，受地形等因素的影响，降水分布由东南向西北递减，地区差高达4倍，降水年内分配不均，汛期降水约占年总量的70%；平均年水面蒸发量为1200mm，东南部较小，约为1000mm，西北部较大，一般在1500mm以上；受强蒸发的影响，水资源紧缺，多年平均天然径流量为560亿m；因流域径流源于降水，故其与降水具有类似的南多北少的分布格局。根据流域特征及水文、气候特点，将黄河流域划分为5个主要产流区，分别为：3 36
兰州以上、头道拐至龙门区间、龙门至三门峡区间和三门峡至花园口区间、花园口以下（下游）统计表明，前四个区域径流量可占流域总径流量的90%以上。
Pig.7 Location of the Yellow River Basin in the China
2. 1.2 黄河流域主要的水资源管理体系
黄河流域水资源管理系统主要包括三个大的方面：①黄河水沙调控体系；②水资源管理与调度；③黄河水土保持和生态建设工作。
1.2.1 黄河水沙调控体系
黄河水沙调控体系涉及黄河流域防洪防凌、排沙减淤与水资源调度等多个方面，是一项非常复杂的系统工程。其重要任务是解决水少、沙多、水沙异源所产生的问题，塑造和谐的水沙关系。
水沙调控工程的总体布局，干流主要包括已建的龙羊峡、刘家峡、万家寨、三门峡、小浪底水库和规划中的大柳树、碛口、古贤水库，支流主要包括陆浑、故县水库和拟建的泾河东庄水库、沁河河口村水库等。非工程体系主要包括：水沙预报系统，不同空间尺度和不同时间尺度的水沙调控调度模型等数字化系统等。
黄河水沙调控系统担负着防汛抗旱、防凌减灾、排沙减淤等多项功能。气候变化将引起水资源量的增减，极端事件频数变化，诱发洪涝灾害，影响水沙调控系统工程涉及和布局。气候变化对水沙调控体系的影响是流域综合规划中必须予以考虑的。
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1.2.2 水资源统一管理和调度
进入上世纪90年代，黄河下游来水大幅减少，出现长时间断流，究其原因，主要是黄河上、中游水土保持不力及中、下游大量发展引黄灌溉造成的。引黄灌溉所形成的宁蒙、河南、山东三大灌区，对粮食增产的重大贡献是必须肯定的，但耗水过多也是应当指出的。利津水文站以上的引黄灌区，上世纪五六十年代灌溉耗水量平均每年不足180亿m3，到上世纪九十年代平均每年增至300亿m3。为促进农业节水灌溉，缓解水资源供需矛盾，维持黄河健康生命，黄委依法对全河水资源统一管理和调度，并建立了行之有效的水资源统一管理和调度系统。水资源统一管理和调度是气候变化导致径流减少和人类活动对水资源需求增大综合作用的产物，因此未来气候变化对黄河水资源统一管理的影响是直接且明显的，是气候变化影响研究中的重点研究的问题。
1.2.3 黄河水土保持和生态建设工作
黄河水土保持和生态建设工作的是指通过植树种草、筑坝拦沙等措施提高黄河高原减沙拦沙能力，以改善黄土高原生态环境，从根源上减少入黄泥沙。气候变化特别是降水强度变化将改变土壤侵蚀程度，从而影响入黄泥沙量。 河口湿地生态系统保护是黄河流域生态建设的重要内容。非汛期如黄河水量直接影响到河口区的生态环境，气候变化引起的入黄水量变化、海平面的上升都将直接影响河口生态系统。
Appendix 2: Five Leading Articles
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