论文摘要
气候变化显著影响着自然环境、农业、水资源等各个系统,评估水资源的供应安全问题对于应对气候变化、环境保护、水资源调配、防洪防旱等多方面有重要意义,有助于明确气候变化背景下中国地理环境所面临的挑战,以便制定相应的措施加以应对。本文首先通过构建指标体系评价地理环境恶劣性,以明确中国地理环境面临的挑战,进而通过估算未来的水资源量,以对水资源的供应问题进行评估。具体来看,首先从地形地貌、气候要素、植被覆盖和灌溉条件四方面构建了评价指标体系,用于评价中国大陆环境恶劣性的空间分布特征及时间变化趋势。然后,利用CMIP5中五种模式集合的输出数据,包括气温、降水、相对湿度、风速、叶面积指数,基于Penman-Monteith公式计算了四种气候变化情景下的参考蒸发量,进而预测未来的环境恶劣性和水资源（包括蒸发量、干旱指数、径流量）的时空变化特征,以期为未来的水资源保护和调配、区域环境保护与可持续发展提供决策支持。本文得到的主要结论如下:（1）中国生态环境恶劣等级自2000年以来上升趋势明显。无论是历史时期还是未来时期,西部地区的环境恶劣性均是最高的。历史时期环境恶劣性的动态变化趋势显示,恶劣等级自2000年以来存在明显的上升趋势,地理环境变得更加恶劣。未来时期的环境恶劣性评价表明,四种RCP情景下的环境恶劣性空间分布相差不大,RCP 8.5情景下环境恶劣程度较高,主要表现在西北和东南地区。不同情景下环境恶劣性的时间变化特征均呈现出不断上升的趋势,特别是RCP 8.5情景下,环境恶劣程度的增长速度最快、增幅最大。（2）未来时期的蒸发量呈现增加趋势,干旱化趋势明显。参考蒸发量在各农业区均呈现上升趋势,但是增长速度有所差异,整体而言,黄淮海区、长江中下游区和华南区的增长速度较快,青藏区的增速较慢。季节参考蒸发量在2020-2099期间均呈现上升趋势,其中夏季的增速最快,冬季的增速较慢。气候因子对参考蒸发量的贡献率显示,气温始终是参考蒸发量变化的主要贡献因子。干燥度指数在空间上表现为西北较高、南方及东北较低。高碳排放情景下,干燥度指数有所增加,增加幅度较大的地区主要位于西北。从时间变化趋势来看,干燥度指数呈显著下降的区域主要位于青藏区,呈显著上升趋势的地区主要位于东南、东北及西北地区。从季节差异来看,夏季较为湿润,但是夏季的干燥度指数随着时间的推移也呈现明显的上升趋势,特别是华北平原地区。SPEI与干燥度指数的计算原理不同,但是二者在表征干旱变化趋势方面,结果是类似的。就全国的SPEI而言,随着时间的推移,RCP 8.5情景下的干旱程度明显加强。12-月尺度SPEI的TFPW-MK检验结果显示,不同情景下SPEI变化趋势的空间差异明显,其中,RCP 4.5情景下SPEI呈增长趋势的地区最多,相比其他情景较为湿润。（3）从长远角度来看,RCP 4.5情景下的水资源量是最为丰富的。可利用降水量（降水量与蒸发量的差值）在空间分布上呈现自东南向西北逐渐减少的变化趋势。就其全国平均值而言,RCP 2.6和4.5情景下的可利用降水量最多,RCP 6.0情景下最少。从时间变化趋势来看,RCP 4.5情景下的可利用降水量增速均匀,至2090s,该情景成为可利用降水量最多的情景。潜在年径流量在不同流域间的差异很大,长江流域、珠江流域和雅鲁藏布江流域的年径流量较多,西北地区流域的年径流量较少。年径流量在不同RCP情景下略有差异:整体而言,各流域的平均年径流量在RCP 4.5情景下最多,水资源相对较为丰富,并且,该情景下年径流量的变化在空间分布上较为均衡。从“红旗河”流经的14个流域的潜在年径流量的变化特征来看,平均年径流量在四种RCP情景下均呈现不断增加的趋势,其中RCP 4.5和8.5情景下在2060s以后的增长幅度最大。（4）胡焕庸线对农业生产潜力的锁定存在“局部突破”。在RCP 4.5和8.5情景下,由于水资源和气温的变化,2060年代的农业生产潜力变化特征明显,胡焕庸线对中国农业的锁定存在局部突破现象,主要发生在藏东、川西、滇北地区,以及内蒙古西北地区。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 赵金彩
导师: 王铮
关键词: 气候变化,水资源,生态环境恶劣性,空间统计分析,时间趋势,情景
来源: 华东师范大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 气象学,资源科学,水利水电工程
单位: 华东师范大学
分类号: P467;TV213.4
总页数: 221
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