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气候变化致长江上游径流增加 极端旱涝将更加频繁

2019年09月12日 18:04  中国气象网   2    收藏

本期观点:在气候变化背景下,未来长江上游将变得更高温、高湿,径流呈增加趋势。与此同时,径流年际变化的加大,将导致更频繁、更严重的极端旱涝。

本期嘉宾:武汉区域气候中心高级工程师秦鹏程

采访人:中国气象报记者刘钊

水量充沛、水能资源丰富,长江上游是我国重要的水源地,同时也是水电开发的重要基地。而每逢汛期,由于降水集中、上下游洪峰叠加,长江中下游的洪水又往往酿成灾害。长江上游径流的多少,直接关系到数亿人的生命财产安全。

在气候变化背景下,弄清楚长江上游径流将如何变化,对科学制订调度计划、充分利用水资源和保障防洪安全具有重要意义。来自武汉区域气候中心和国家气候中心的研究团队对长江上游径流变化进行了预估。预估结论显示,气候变化将导致长江上游径流有所增加,但与此同时,径流年际变化会加大,极端旱涝的频率和强度都会明显增加。

人类活动已成长江上游气候重要影响因子

看遍历朝兴衰的滚滚长江,其实也在持续发生着变化。目前,在气候变化和人类活动共同影响下,长江上游径流已不同往日。自宜昌站有观测记录的120年来,这里的年最小径流、平均径流分别减小了6%、8%,近20年来上游来水持续偏枯,与此同时,径流的年内分布整体呈平均化趋势。除金沙江流域外,其他子流域径流均呈减少趋势。

在百年尺度上,长江上游径流变化主要受气候变化影响,人类活动主要对径流的年内分布产生影响。但近30年来,随着上游大型水利工程的修建以及用水需求的增加,人类活动对年径流量的影响也在增大。

人类活动既是径流变化的“因”,同样也要受径流变化“果”的影响——根据水电开发规划,未来长江上游规划建设的水库库容与当前库容相仿,因气候变化引起的水资源量变化会给未来水库的建设开发和预期效益带来较大的不确定性,人们迫切需要了解未来长江上游径流的变化情况。目前,一些研究对气候变化对长江上游径流的影响进行了预估,其结论或增加或减少,各不相同。可见此类评估对未来气候变化及其对水资源的影响预估还存在较大的不确定性。

以往的研究,主要集中在长江上游水资源总量方面,有关不同子流域水资源空间分布变化的研究较少,而这些子流域的水利设施建设同样值得关注。此外,长江上游大部分水库属于季节性调节水库,径流季节分布以及极端径流的变化对防洪调度和水库综合效益的发挥,也会产生重要影响。

一个更热、更湿润的长江上游

对于未来的气候变化模式,政府间气候变化专门委员会(IPCC)提出了典型路径,代表着未来温室气体排放的发展方向:在RCP8.5这条路径下,温室气体排放量会持续上升;在RCP4.5这条路径下,温室气体排放量会在21世纪末趋于稳定,不再继续增加;在最为乐观的RCP2.6路径下,人类最大限度地限制了温室气体排放,排放量在21世纪末就开始下降。

本次研究,也正是基于这3种典型路径,分别预估长江上游径流的变化。综合考虑了长江上游冰雪消融影响、水库影响后,研究人员分别对长江上游的气温和降水变化进行了预估。

预估结果表明,未来长江上游流域平均气温呈明显升高趋势。在RCP2.6路径下,长江上游气温升高幅度最小,且在21世纪40年代后升温幅度逐渐稳定在1.5℃左右。在RCP4.5路径下,长江上游要到21世纪60年代后升温幅度才会放缓,逐渐稳定在 2.5℃左右。至于排放量最大的RCP8.5路径,长江上游气温将持续升高,到21世纪末升高5.5℃左右。

长江上游未来的降水量也总体呈增加趋势,与气温变化相比,降水增加幅度变缓的时间更晚,且不同情景下预估的降水增加幅度差异较小。长江上游不同区域预估的增温和降水变化幅度并不一致,预估增温幅度最大的区域位于金沙江上游高原寒区和岷沱江流域,较流域内中下游平原地区增温幅度偏高0.5℃至1.0℃。预估降水增加幅度最大的区域也位于金沙江上游及岷沱江流域部分区域。

水多了 极端旱涝也多了

对于以冰雪融水作为重要径流来源的长江上游而言,气温和降水的变化,都对径流有着重要的影响。研究人员结合上述结论,对径流的变化做出了预估。

在不同路径下,长江上游各子流域未来年径流量均呈增加趋势。长江上游年径流量在21世纪中期将增加4%至8%,21世纪末增加10%至15%。各气候模式预估的径流变化趋势存在一定的差异,说明预估结果存在较大的不确定性。与此同时,各气候模式对金沙江流域、上游干流区间以及长江上游径流总量的预估在21世纪中叶以后呈一致性的增加趋势,说明径流总体增加这一结论较为可信。

尽管预估的径流量总体呈增加趋势,但存在着较为明显的年际变化。也就是说,将会出现较为明显的旱年和涝年,这意味着旱涝等极端事件发生频率增加,不利于流域生态环境的稳定以及水资源的开发利用。

长江上游的各个子流域径流变化对气候变化的响应存在差异, 尽管金沙江、岷沱江流域气温和降水的变化幅度最大,但径流总量、年际变化和年内分布变化相对较小,因此这些流域对气候变化敏感程度较低。而嘉陵江流域、乌江流域和长江上游干流在预估径流增加幅度相对较大的同时,旱涝出现的频率和程度也显著增加,是对气候变化响应最敏感的区域。无论是水电开发还是日常生活,都应对此有所应对。


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