本科畢業(yè)論文氣候變化對新安江流域水資源影響評估IMPACTSASSESSMENTOFCLIMATECHANGEONWATERRESOURCESOFXINANRIVERBASIN前言自20世紀以來，全球氣候呈現(xiàn)以變暖為主要特征的變化趨勢，已成為目前國際社會普遍關(guān)注的熱點問題。氣候變化指經(jīng)過相當一段時間的觀察，在自然氣候變化之外由人類活動直接或間接地改變?nèi)虼髿饨M成所導(dǎo)致的氣候改變，近百年來呈現(xiàn)出以全球氣候變暖為主的變化。2013年9月，政府間氣候變化專門委員會（IPCC）公布了第五次評估報告（AR5）第一工作組報告的決策者摘要。報告顯示大氣和海洋已變暖，積雪和冰量已減少，海平面已上升，溫室氣體濃度已增加，指出氣候變暖是非常明確的，1950年以來的氣候變化是千年以來前所未有的，過去3個10年的地表已連續(xù)偏暖于1850年以來的任何一個10年。全球氣候變化通過大氣環(huán)流變化、蒸發(fā)增加、冰雪條件變化等引起降雨、蒸發(fā)、入滲、土壤濕度、河川徑流、地下水流等一系列的水文條件變化，全球水文循環(huán)以及能量系統(tǒng)平衡被打破，引起水資源在空間、時間上的重新分配，旱災(zāi)、洪災(zāi)的頻率與強度的擴大，極端天氣頻繁發(fā)生，對未來地球生態(tài)環(huán)境保護、社會經(jīng)濟發(fā)展和人類生存帶來了新的挑戰(zhàn)。在此背景下，預(yù)測未來流域尺度水文要素變化特征與趨勢，全面評估氣候變化對流域水資源系統(tǒng)影響，研究應(yīng)對氣候變化水資源管理相應(yīng)對策與措施顯得刻不容緩。本文研究氣候變化對水文水資源影響機理，運用BCSD方法對全球氣候模式（GCM）數(shù)據(jù)進行降尺度分析，構(gòu)建新安江月水量平衡模型對新安江流域的未來徑流進行預(yù)測，揭示水文氣象要素之間的演變規(guī)律，評估氣候變化對新安江流域水文水資源的影響，并研究提出水資源管理對策措施。這對于加強流域水資源科學(xué)開發(fā)利用，保障流域水資源安全，維持流域生態(tài)環(huán)境健康均有重要意義，也可為氣候變化情景下我國水資源的規(guī)劃與管理提供科學(xué)參考和依據(jù)。摘要自20世紀以來，全球氣候呈現(xiàn)以變暖為主要特征的變化趨勢，已成為目前國際社會普遍關(guān)注的熱點問題。在氣候變化背景下，水文要素發(fā)生改變，全球水循環(huán)與能量系統(tǒng)平衡被打破，導(dǎo)致水資源量在空間、時間上的重新分配，極端天氣事件頻繁發(fā)生，對未來地球生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟發(fā)展和人類的生活帶來了新的挑戰(zhàn)。新安江是錢塘江的一條級支流，干流長373KM，流域面積11萬多KM2，是長三角地區(qū)重要的生態(tài)屏障，在地區(qū)水資源供給、農(nóng)業(yè)灌溉、防洪、旅游、經(jīng)濟發(fā)展等領(lǐng)域均發(fā)揮了重要作用。研究氣候變化對新安江流域水文水資源的影響，揭示水文氣象要素之間的演變規(guī)律，預(yù)測流域未來徑流變化情況，對氣候變化下流域水資源合理開發(fā)利用，進一步保障流域水資源安全具有重要意義。本文研究氣候系統(tǒng)組成以及氣候變化及其對水文水資源影響機理，采用BCSD方法對全球氣候模式（GCM）數(shù)據(jù)進行降尺度分析，構(gòu)建新安江月水量平衡模型對新安江流域的未來徑流進行預(yù)測，分別分析三種情景模式下的降雨、氣溫、蒸發(fā)與徑流四個水文要素的變化特征，研究氣候變化對新安江流域水文水資源的影響。本文主要研究內(nèi)容和成果如下（1）闡述全球氣候系統(tǒng)的概念、組成及其屬性和特征，氣候變化在大氣、海洋、冰凍圈、海平面、碳循環(huán)和其他生物地球化學(xué)循環(huán)五個方面的現(xiàn)狀，氣候變化的原因及主要影響，尤其是對水文水資源的影響，結(jié)合全球氣候變化的情景模式，典型濃度路徑RCPS，構(gòu)建氣候變化對水文水資源影響評估方法。（2）闡述誤差訂正空間分解法（BCSD）降尺度方法的原理與步驟，主要分為誤差訂正和空間分解兩步，并對BCSD方法的適應(yīng)性和局限性進行說明。（3）研究新安江日模型的結(jié)構(gòu)、原理與計算，分蒸散發(fā)、產(chǎn)流、水源劃分和匯流計算四個層次結(jié)構(gòu)，論述從日模型簡化得到的新安江月模型的結(jié)構(gòu)與計算，月模型在水源劃分中不考慮壤中流，在匯流中不考慮河網(wǎng)匯流；分析新安江模型參數(shù)，參數(shù)率定與檢驗的方法。并且采用新安江月水量平衡模型，利用歷史19792005年共27年的實測數(shù)據(jù)進行參數(shù)率定和檢驗，率定期的實測流量與模擬流量的相關(guān)系數(shù)為0958，檢驗期為0978，說明新安江模型模擬效果較理想。（4）采用已參數(shù)率定的新安江月水量平衡模型，對BCSD方法降過尺度后的GCM降雨及蒸發(fā)數(shù)據(jù)進行未來94年的徑流預(yù)測。結(jié)果表明三種情景模式未來平均徑流大致相等，徑流逐年變化趨勢不明顯；從各機構(gòu)徑流分布范圍可知，出現(xiàn)極值事件即暴雨洪水的幾率較大，應(yīng)做好防洪調(diào)度的準備。（5）從年平均和多年月平均兩個角度，對各個水文要素即氣溫、降雨、蒸發(fā)和徑流的歷史時段和未來時段進行對比，分析得到年平均氣溫隨時間呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，且未來氣溫比歷史氣溫上升趨勢更明顯，RCP85上升速度明顯高于RCP45和RCP26；未來年平均降雨呈現(xiàn)增加趨勢，趨勢不明顯，三個情景模式的平均降雨基本相等；蒸發(fā)與氣溫的趨勢基本一致，而徑流與降雨的趨勢基本一致。（6）對氣候變化下呈現(xiàn)的問題，提出了水資源管理適應(yīng)性對策進一步完善政策法規(guī)，加強流域水資源綜合管理；加強節(jié)水力度，提高用水效率；加大水利投資力度，加強水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；加強污水處理，加強流域水質(zhì)監(jiān)測和監(jiān)督管理；加強氣候變化及其對水資源影響的研究；完善水庫調(diào)度制度，合理利用水資源。關(guān)鍵詞氣候變化；BCSD降尺度；新安江模型；水文水資源；影響評估ABSTRACTSINCETWENTIETHCENTURY,THETRENDTOGLOBALCLIMATEWARMINGASTHEMAINFEATURE,ITHASBEENAHOTPROBLEMOFCOMMONCONCERNTOTHEINTERNATIONALCOMMUNITYUNDERTHEBACKGROUNDOFCLIMATECHANGE,HYDROLOGICALCHANGES,THEGLOBALWATERCYCLEANDENERGYBALANCEISBROKEN,LEADINGTOTHEWATERRESOURCESINTHEALLOCATIONOFSPACE,TIME,EXTREMEWEATHEREVENTSOCCURFREQUENTLY,INTHEEARTHSECOLOGICALENVIRONMENT,SOCIALECONOMICDEVELOPMENTANDHUMANLIFEHASBROUGHTNEWCHALLENGESXINANRIVERISAGRADEIITRIBUTARYOFTHEQIANTANGRIVER,RIVERLENGTH373KM,WATERSHEDAREAOFMORETHAN11KM2,ISANIMPORTANTECOLOGICALBARRIERFORTHEYANGTZERIVERDELTAREGION,HASPLAYEDANIMPORTANTROLEINTHEFIELDOFREGIONALWATERSUPPLY,AGRICULTURALIRRIGATION,FLOODCONTROL,TOURISM,ECONOMICDEVELOPMENTSTUDYONEFFECTSOFCLIMATECHANGEONHYDROLOGYANDWATERRESOURCESINTHEXINANRIVERBASIN,REVEALINGTHEEVOLUTIONLAWSBETWEENHYDROLOGICALANDMETEOROLOGICALELEMENTS,PREDICTTHEFUTURERUNOFFBASIN,THECLIMATECHANGEINTHERATIONALDEVELOPMENTANDUTILIZATIONOFWATERRESOURCES,TOFURTHERPROTECTTHEWATERRESOURCESSECURITYISOFGREATSIGNIFICANCETHISPAPERSTUDYONCLIMATESYSTEMANDCLIMATECHANGEANDITSIMPACTONHYDROLOGYANDWATERRESOURCESMECHANISM,USESTHEBCSDMETHODTOTHEGLOBALCLIMATEMODELGCMOFDOWNSCALINGDATA,BUILDTOFORECASTFUTUREXINANRIVERRUNOFFVARIATIONCHARACTERISTICSOFMONTHLYWATERBALANCEMODEL,ARETHREEKINDSOFSCENARIOANALYSISMODEOFRAINFALL,TEMPERATURE,EVAPORATIONANDRUNOFFFOURHYDROLOGICALFACTORS,IMPACTOFCLIMATECHANGEONHYDROLOGYANDWATERRESOURCESINXINANRIVERBASININTHISPAPER,THEMAINRESEARCHRESULTSAREASFOLLOWS1THECOMPOSITIONANDITSPROPERTIESANDCHARACTERISTICS,THECONCEPTOFGLOBALCLIMATESYSTEM,CLIMATECHANGEINTHEATMOSPHERE,OCEANS,CRYOSPHERE,SEALEVEL,CARBONANDOTHERBIOGEOCHEMICALCYCLEPRESENTSITUATIONFIVEASPECTS,ANDTHEMAINCAUSESOFCLIMATECHANGE,ESPECIALLYTHEIMPACTONHYDROLOGYANDWATERRESOURCES,WITHGLOBALCLIMATECHANGEINTHESCENEMODE,THETYPICALCONCENTRATIONPATHRCPS,ASSESSMENTMODELOFCLIMATECHANGEONHYDROLOGYANDWATERRESOURCESISCONSTRUCTEDINTHISPAPER2THEERRORCORRECTIONSPACEDECOMPOSITIONMETHODBCSDPRINCIPLEANDSTEPSOFDOWNSCALINGMETHOD,CONSISTSOFERRORCORRECTIONANDSPATIALDECOMPOSITIONOFTHETWOSTEP,ANDTHEADAPTABILITYANDLIMITATIONSOFTHEBCSDMETHODAREEXPLAINED3THESTRUCTURE,PRINCIPLEANDCALCULATIONOFXINANRIVERDAYMODEL,DIVIDEDEVAPOTRANSPIRATION,RUNOFF,WATERDIVIDESANDCONFLUENCECALCULATIONFOURLEVELSSTRUCTURE,EXPOUNDSTHESTRUCTUREANDCALCULATIONMODELISSIMPLIFIED,THEXINANRIVERMODEL,MODELDOESNOTCONSIDERTHEINTERFLOWINTHEWATERDIVISION,DONOTCONSIDERTHEROUTINGONTHEBUSINXINANRIVERTHENTHEMODELPARAMETERS,CALIBRATIONMETHODANDINSPECTIONANDTHEXINANRIVERMONTHLYWATERBALANCEMODEL,PARAMETERCALIBRATIONANDTESTDATAFROM19792005HISTORYOF27YEARS,THECORRELATIONCOEFFICIENTWASMEASUREDFLOWANDSIMULATIONFLOWOFREGULARINSPECTIONPERIODIS0958,0978,THEXINANRIVERMODELTOSIMULATETHEEFFECTOFIDEAL4THERATEOFXINANRIVERHASPARAMETERMONTHLYWATERBALANCEMODELSET,GCMRAINFALLANDEVAPORATIONDATADROPSCALEONTHEBCSDMETHODOFFORECASTINGRUNOFFINTHEFUTURE94YEARSTHERESULTSSHOWTHATTHREESCENARIOSOFFUTUREAVERAGERUNOFFAREROUGHLYEQUAL,RUNOFFHASNOOBVIOUSCHANGEFROMTHEAGENCIESTHATRUNOFFDISTRIBUTIONRANGE,THEREISHIGHPROBABILITYOFEXTREMEEVENTSOFFLOOD,FLOODCONTROLSCHEDULINGSHOULDBEPREPARED5FROMTHEAVERAGEANNUALANDMONTHLYAVERAGETWOPOINTOFVIEW,THEHYDROLOGICALELEMENTSSUCHASTEMPERATURE,RAINFALL,EVAPORATIONANDRUNOFFPERIODANDFUTUREPERIODSWERECOMPARED,ANALYSIS,THEANNUALAVERAGETEMPERATUREWITHTIMESHOWEDARISINGTREND,ANDTHEFUTURETEMPERATURETHANTHEHISTORICALTEMPERATURERISETRENDMOREOBVIOUS,RCP85RISEVELOCITYWASSIGNIFICANTLYHIGHERTHANTHATOFRCP45ANDRCP26THEAVERAGEANNUALRAINFALLINCREASED,THETRENDISNOTOBVIOUS,THEAVERAGERAINFALLISEQUALTOTHREESCENARIOSEVAPORATIONANDTEMPERATURETRENDISBASICALLYTHESAME,BUTTHERUNOFFANDRAINFALLAREBASICALLYTHESAMETREND6ONCLIMATECHANGEPROBLEMS,PUTSFORWARDTHEMANAGEMENTOFWATERRESOURCESADAPTIVECOUNTERMEASURESFURTHERIMPROVEPOLICIESANDREGULATIONS,STRENGTHENTHECOMPREHENSIVEMANAGEMENTOFRIVERBASINWATERRESOURCESSTRENGTHENTHESAVINGWATER,IMPROVINGWATERUSEEFFICIENCYINCREASETHEWATERCONSERVANCYINVESTMENT,STRENGTHENTHEWATERCONSERVANCYINFRASTRUCTURECONSTRUCTIONSTRENGTHENTHESEWAGETREATMENT,STRENGTHENINGRIVERBASINWATERQUALITYMONITORINGANDSUPERVISIONANDMANAGEMENTSTRENGTHENINGRESEARCHCLIMATECHANGEANDITSIMPACTONWATERRESOURCESIMPROVETHERESERVOIROPERATIONSYSTEM,THERATIONALUSEOFWATERRESOURCESKEYWORDSCLIMATECHANGE；BCSDDOWNSCALINGMODEL；XINANJIANGHYDROLOGICMODEL；WATERRESOURCES；IMPACTASSESSMENT目錄前言I摘要IIABSTRACTIV第一章緒論111研究背景及意義112國內(nèi)外研究動態(tài)213論文主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線6131論文主要研究內(nèi)容6132論文研究技術(shù)路線7第二章氣候變化對水文水資源影響評估基本理論821全球氣候系統(tǒng)8211氣候系統(tǒng)的組成8212氣候系統(tǒng)的屬性和特征822氣候變化及其主要影響10221氣候變化的現(xiàn)狀10222氣候變化的原因12223氣候變化的主要影響1323氣候變化對水文水資源影響機理與評估方法14231氣候變化情景模式14232氣候變化對水文水資源影響機理16233氣候變化對水文水資源影響評估方法1824本章小結(jié)19第三章BCSD降尺度方法研究2031BCSD降尺度方法簡介2032BCSD降尺度原理與步驟20321誤差訂正20322空間分解2233適應(yīng)性與局限性分析2434本章小結(jié)24第四章新安江月水量平衡模型2541新安江模型結(jié)構(gòu)與原理25411新安江模型結(jié)構(gòu)25412新安江模型計算26413新安江月水量平衡模型3242新安江模型參數(shù)率定與檢驗研究34421新安江模型參數(shù)34422新安江月模型參數(shù)率定與檢驗3643適應(yīng)性與局限性分析3744本章小結(jié)38第五章氣候變化對新安江流域水文及水資源影響評估4051新安江流域概況40511自然地理40512氣象水文41513新安江水電站41514社會經(jīng)濟4252新安江流域全球氣候模式輸出降尺度分析42521數(shù)據(jù)準備42522降尺度分析過程43523降尺度分析結(jié)果4653氣候變化情景下新安江流域徑流預(yù)測47531新安江月模型參數(shù)率定47532新安江月模型參數(shù)率定檢驗結(jié)果分析49533新安江流域徑流預(yù)測5154新安江流域主要水文要素變化特征分析54541氣溫54542降雨58543蒸發(fā)61544徑流6455新安江流域未來水資源管理適應(yīng)對策研究6756本章小結(jié)69第六章總結(jié)與展望7061總結(jié)7062展望71參考文獻73致謝77第一章緒論11研究背景及意義氣候系統(tǒng)是由大氣圈、水圈、冰雪圈、巖石圈和生物圈組成并且相互作用的高度復(fù)雜的開放系統(tǒng)，具有復(fù)雜性、穩(wěn)定與可變的二重性和可預(yù)報性。氣候變化指經(jīng)過相當一段時間的觀察，在自然氣候變化之外由人類活動直接或間接地改變?nèi)虼髿饨M成所導(dǎo)致的氣候改變。2013年9月，政府間氣候變化專門委員會（IPCC）公布了第五次評估報告（AR5）第一工作組報告的決策者摘要。報告顯示大氣和海洋已變暖，積雪和冰量已減少，海平面已上升，溫室氣體濃度已增加，指出氣候變暖是非常明確的，1950年以來的氣候變化是千年以來前所未有的，過去3個10年的地表已連續(xù)偏暖于1850年以來的任何一個10年。在北半球，19832012年可能是過去1400年中最暖的30年，在18802012年期間溫度升高了085，18501900年時期和20032012年時期的平均溫度之間的總升溫幅度為0781。全球氣候變化通過大氣環(huán)流變化、蒸發(fā)增加、冰雪條件變化等引起降雨、蒸發(fā)、入滲、土壤濕度、河川徑流、地下水流等一系列的水文條件變化，打破全球水文循環(huán)和能量系統(tǒng)平衡，引起水資源在空間、時間上的重新分配，導(dǎo)致旱災(zāi)、洪災(zāi)的頻率與強度的擴大，極端事件發(fā)生頻率的增加，對地球生態(tài)環(huán)境以及社會經(jīng)濟發(fā)展造帶來新的挑戰(zhàn)2。新安江流經(jīng)皖浙兩省，是錢塘江的一條級支流，發(fā)源于安徽黃山休寧縣，經(jīng)浙江千島湖匯入錢塘江，是長三角地區(qū)重要的生態(tài)屏障。干流長373KM，流域面積11萬多KM2，在安徽省內(nèi)上游河段的新安江，是僅次于長江、淮河的第三大水系。新安江水庫，是我國長三角地區(qū)最大的淡水人工湖和重要的水源地。新安江流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤，雨量充沛，多年平均降水量1733MM，人均水資源量6405M3。新安江流域?qū)Ξ數(shù)厮Y源供給、農(nóng)業(yè)灌溉、防洪、旅游、社會經(jīng)濟發(fā)展等方面有重要作用。然而新安江流域存在以下問題降水量時空分布不均，春夏多雨易洪、秋冬少雨多旱，易發(fā)生洪澇、干旱等極端天氣；氣候變化引起的高溫等對水資源利用影響較大；山高坡陡，當降雨強度大時，容易誘發(fā)滑坡、崩塌和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害；用水效率不高，浪費現(xiàn)象嚴重，水資源利用不合理，季節(jié)性工程型缺水嚴重，水資源管理制度措施不健全，水質(zhì)污染日益嚴重等。在未來氣候變化背景下，新安江流域氣象水文要素變化的不確定性增加，水資源時空分布不均矛盾更加突出，極端天氣事件發(fā)生頻率與強度均呈增強趨勢，流域水資源科學(xué)利用與安全保障面臨新的挑戰(zhàn)。為此，本文研究氣候變化對新安江流域水文水資源的影響，揭示水文氣象要素之間的演變規(guī)律，預(yù)測流域未來徑流變化情況，并提出相應(yīng)的適應(yīng)性對策措施，這對氣候變化情景下，加強流域水資源合理的開發(fā)利用，保障流域水資源安全，維持流域良好健康的生態(tài)環(huán)境，對保證社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，均具有重要的參考價值和現(xiàn)實意義。12國內(nèi)外研究動態(tài)氣候變化是目前全球性的重要課題之一。關(guān)于氣候變化影響的研究起步于20世紀70年代，由世界氣象組織WMO、聯(lián)合國環(huán)境署UNEP、國際水文科學(xué)協(xié)會IAHS等國際組織促進，先后開展實施了世界氣候影響研究計劃WCPI、全球能量水循環(huán)試驗GEWEX等項目的研究。氣候變化對水文水資源的影響很早就引起國內(nèi)外氣候和水文學(xué)界的關(guān)注3。1977年，美國國家研究協(xié)會USNA組織會議討論了氣候、氣候變化和供水之間的相互關(guān)系和影響。1979年在瑞士召開了“世界氣候大會”，盡管在會上有些學(xué)者呼吁應(yīng)當開展氣候變化與水資源之間的研究，但在當時并沒有引起足夠重視4。1982年NEMEE和SHCAAKE應(yīng)用概念性流域水文模型分析了氣候變化對干旱和濕潤地區(qū)徑流的影響。1985年，世界氣象組織WMO出版了氣候變化對水文水資源影響的綜述報告，并推薦了一些檢驗和評價方法，之后又出版了水文水資源系統(tǒng)對氣候變化的敏感度分析報告。1987年國際水文科協(xié)IAHS在第十九屆國際IUGG大會中舉辦“氣候變化和氣候波動對水文水資源影響”的專題學(xué)術(shù)會議。1990年，NASH采用由美國國家氣象局開發(fā)的概念性水文模型,以科羅拉多河流域為例研究了流域水文資源對氣候變化的響應(yīng)。WAGGONER于1990年出版氣候變化和美國水資源一書，該書系統(tǒng)的總結(jié)了氣候變化對水資源的影響研究方法、內(nèi)容和結(jié)果5。隨后在里約熱內(nèi)盧環(huán)境與發(fā)展大會上發(fā)表21世紀議程，指出氣候變化對水資源的影響，是全球應(yīng)予以高度關(guān)注的問題。20世紀90年代以來，氣候變化對水文水資源的影響研究工作迅速增加。1991年，第20屆國際大地測量與國際地理聯(lián)合大會在維也納召開，水文科學(xué)組主要研究探討了土壤大氣之間相互作用的水文過程。2001年舉行的IGBP會議、第六屆IAMAPIAHS大會以及2004年在巴西召開的IAHS大會均設(shè)立了氣候變化對水文水資源的影響討論專題，2007年的IUGG國際會議又一次討論了氣候變化對水文水資源的影響研究問題3。2009年，在丹麥首都哥本哈根舉行的聯(lián)合國氣候變化大會（COP15），即聯(lián)合國氣候變化框架公約締約方第15次會議暨京都議定書簽字國第五次會議，會議計劃就2012年后全球溫室氣體減排做出安排。世界水論壇在2009年集中討論了全球氣候變化的影響及其對策，在2012年舉辦“水和適應(yīng)氣候變化”高層圓桌會議6。2013年，聯(lián)合國氣候大會在波蘭華沙召開?？梢娺M入21世紀，氣候變化已成為各種國際會議的主要議題，并在巴西、北京、墨西哥和意大利等國依次召開了與氣候變化對水文水資源影響相關(guān)的國際會議7。另外，在1988年，聯(lián)合國環(huán)境計劃署和世界氣象組織共同組建了聯(lián)合國政府間氣候變化委員會（IPCC），其主要任務(wù)是為政府決策者提供氣候變化的事實和對未來氣候的可能變化作出預(yù)測，以使決策者認識人類對氣候系統(tǒng)造成的危害并采取相應(yīng)對策。到目前為止，IPCC分別于1991年、1996年、2001年、2007年和2013年完成并發(fā)布了五次評估報告，這些報告已成為國際社會認識和了解氣候變化問題的主要科學(xué)依據(jù)7。我國從20世紀80年代起開展了氣候變化對水文水資源影響方面的研究。1988年，國家自然科學(xué)基金開展了“中國氣候與海面變化及其趨勢和影響研究”，它是中國科學(xué)院及國家自然科學(xué)基金支持下的重大項目，該項目的主要內(nèi)容包括全球氣候變暖，中國氣候變化歷史，中國海平面變化情況，氣候變化對西北華北水資源的影響4。1991年，國家科委啟動的“八五”國家科技攻關(guān)項目“全球氣候變化的預(yù)測、影響和對策研究”中設(shè)立了“氣候變化對水文水資源的影響及適應(yīng)對策”專題，1994年，中美合作開展了“國家研究”，這兩個項目都包括氣候變化對水文水資源的影響及適應(yīng)對策研究3。19931996年，“八五”科技攻關(guān)項目“氣候變化對水文水資源的影響及適應(yīng)對策研究”中以我國漢江、東江、黃河、淮河、海河、松遼河的典型支流為研究對象，采用集總式水量平衡模型，分析氣候變化對流域徑流的影響，井根據(jù)7個GDMS的輸出結(jié)果，對未來流域的水資源形勢進行了展望7。19962000年，“九五”科技攻關(guān)項目“我國短期氣候預(yù)測系統(tǒng)的研究”，其中包括“氣候異常對我國水分循環(huán)及水資源影響評估模型研究”專項，選擇淮河流域和青藏高原作為研究區(qū)域，參加GEWEX在亞洲季風(fēng)區(qū)試驗即GAME項目3。20012003年，“十五”科技攻關(guān)項目“中國可持續(xù)發(fā)展信息共享系統(tǒng)的開發(fā)研究”中設(shè)立了“氣候變化對我國淡水資源的影響閾值及綜合評價”專題，拓展了以往研究內(nèi)容與技術(shù)手段，在對未來需水預(yù)測和未來水資源量情勢分析的基礎(chǔ)上，研究了未來氣候變化情境下，我國水資源脆弱性和氣候變化對我淡水資源的影響閾值7。2008年，“氣候變化對我國水安全影響以及適應(yīng)性對策研究”被列為水利行業(yè)的重大研究專項7。2009年，我國開展的國家973項目“氣候變化對我國東部季風(fēng)區(qū)陸地水循環(huán)與水資源安全的影響及適應(yīng)對策”以及重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目“我國生存環(huán)境演變和北方干旱化趨勢預(yù)測研究”則針對全球變暖問題，重點研究我國北方干旱地區(qū)未來的氣候情勢、人類活動和水資源相互作用關(guān)系以及適應(yīng)對策3。2010年，全球變化國家重大科學(xué)研究計劃項目包括“氣候變化對黃淮海地區(qū)水循環(huán)的影響機理和水資源安全評估”和“氣候變化對西北干旱區(qū)水循環(huán)影響機理與水資源安全研究”也關(guān)注了氣候變化對水文水資源的影響的研究6。2013年，為積極應(yīng)對全球氣候變化，統(tǒng)籌開展全國適應(yīng)氣候變化工作，國家發(fā)改委、財政部、水利部、農(nóng)業(yè)部等9部門聯(lián)合制定了國家適應(yīng)氣候變化戰(zhàn)略，這是中國第一部專門針對適應(yīng)氣候變化方面的戰(zhàn)略規(guī)劃。國內(nèi)外學(xué)者在該領(lǐng)域已進行了一定的探索和研究。1996年，鄧慧平和吳正方等8從目前的研究方法、已取得的成果和研究中存在的問題幾個方面比較系統(tǒng)地闡述了氣候變化對水文水資源的影響。1998年，沈大軍等9分別從水文系統(tǒng)中的降水、蒸發(fā)、徑流等和水資源系統(tǒng)中的的供水、需水及區(qū)域水資源管理等方面論述了氣候變化對水文水資源系統(tǒng)的影響。2001年，戴君虎、晏磊等10在由二氧化碳、甲烷等溫室氣體引起的溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球變暖、人類活動及農(nóng)業(yè)生態(tài)對氣候系統(tǒng)變化的影響、臭氧層空洞、荒漠化和沙塵暴與氣候變化之間的關(guān)系、太陽風(fēng)暴干擾大氣電離層誘導(dǎo)氣候變化過程，減緩氣候變化產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，全球水循環(huán)與水資源的時空變化，全球變化與自然地質(zhì)災(zāi)害等多領(lǐng)域、多角度、多方位的研究了全球變化如何影響著人類生存環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展的進程。2002年，游松財?shù)?1以改進的水分平衡模型為基礎(chǔ)，研究了全國未來地表徑流量的變化與不同氣候變化的因果關(guān)系，但未能對GCM模型（通用環(huán)流模型）的輸出結(jié)果加以尺度上的變化，并在理想的假設(shè)條件下，采用了季風(fēng)氣候區(qū)的THORNTHWAITE公式，未準確的計算實際蒸發(fā)量，使得最后結(jié)果與實際情況相差較大。2003年，王云璋等12建立了天然徑流量計算公式，分析計算了降水量變化對徑流量的影響；2004年，陳玲飛、王紅亞13構(gòu)建氣候因子對徑流的影響模型，分析探討了徑流變化對全國氣候變化的響應(yīng)程度；2006年，孫萬光、徐世國等14利用CCSR/NIES和CSIR0MK2兩個模型模擬未來氣候變化情景，探討了水文要素對氣候變化的響應(yīng)。2007年，李菲菲15將PRECIS區(qū)域氣候模式與VIC模型進行單向耦合，驅(qū)動水文模型，模擬出未來近百年間黑河上游地區(qū)的蒸發(fā)量以及徑流的變化過程，借此研究氣候變化對水文水資源系統(tǒng)的影響。2010年，郭靖16應(yīng)用SSVM、SDSM和ASD統(tǒng)計降尺度方法預(yù)測漢江流域未來降水、氣溫變化，采用兩參數(shù)月水量平衡模型和VIC分布式水文模型與GCM進行耦合，預(yù)測未來丹江口水庫及整個漢江流域徑流量情況，并用HBV水文模型分析氣候變化情景下，漢江上游徑流極值事件的變化情況。2011年，仕玉治3以東北地區(qū)兩個流域為研究實例,以大尺度流域水文模型SWAT為基礎(chǔ)，開展氣候變化及人類活動對流域水資源的影響研究。2012年，徐翔宇17通過構(gòu)建分布式水文模型，定量評估了人類活動和氣候變化對潘家口水庫流域徑流的影響，并模擬了未來氣候情景下徑流的可能變化。2013年，劉宏權(quán)18采用區(qū)域氣候模型STAR，結(jié)合氣候變化趨勢分析，采用不同升溫幅度，對區(qū)域未來氣候進行了低中高升溫情景的仿真模擬，通過模擬遞推法、回歸分析法和模糊優(yōu)選神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等方法研究了氣候變化對徑流和水資源量的影響以及氣候變化對社會經(jīng)濟用水量的影響，構(gòu)建了區(qū)域水資源承載力量化模型，并分析了氣候變化對區(qū)域水資源承載力的影響。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，國際上和國內(nèi)的科學(xué)工作者們開展的關(guān)于氣候變化對水文水資源影響的研究工作已取得了很大的進展，研究方法也得到了不斷的改善。對GCM的輸出降解由直接的插值法發(fā)展到考慮統(tǒng)計、物理特性的各種降尺度方法；水文模擬也由簡單的統(tǒng)計模型發(fā)展到考慮大氣一植被一土壤交換的分布式水文模型16。但是目前的研究中仍存在一些問題與不足，未來需要解決這些問題并不斷改進，主要表現(xiàn)在（1）當前所應(yīng)用的模型只是把氣候模式的輸出數(shù)據(jù)當作水文模型的輸入數(shù)據(jù)進行研究，兩者只是單向連接，且沒有考慮大氣和陸面之間的相互影響，因此需要研究解決氣候模型和水文模型的雙向耦合問題和陸地水文循環(huán)過程19。（2）陸面水文降水與徑流過程都存在很強的次網(wǎng)格不均勻性，而大多數(shù)GCM是假定模型網(wǎng)格內(nèi)的植被和土壤在水平面上是均勻的，這對陸面水文過程參數(shù)化過于簡單，從而使得模擬精度不高16。未來氣候變化對水資源的影響研究主要依靠GCM的數(shù)據(jù)，但是單一氣候模型受到模型結(jié)構(gòu)、分辨率和溫室氣體排放方案等不確定性因素影響，預(yù)測未來氣候變化具有較大不確定性，進而導(dǎo)致流域水資源影響量化結(jié)果具有較大差異。因此，應(yīng)建立多種氣候模型來進行未來氣候變化對流域水資源的影響研究3。（3）目前，大多采用概念性模型進行模擬預(yù)測，但是這類模型物理機制不明確，很多時候只是用數(shù)學(xué)方法進行參數(shù)率定，因此，需要改進傳統(tǒng)的水文模型，發(fā)展具有物理機制的大尺度分布式水文模型，并且這種模型不僅包括水文循環(huán)過程的描述，還應(yīng)包含有各種水管理模型和水評價模型等20。（4）目前的研究內(nèi)容主要集中在反映氣候變化對流域徑流過程平均變化的影響，而關(guān)于氣候變化對水文極值事件的響應(yīng)、對水環(huán)境、水質(zhì)的影響和水資源系統(tǒng)脆弱性等方面的研究比較少，因此，應(yīng)加強這些方面的研究16。13論文主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線131論文主要研究內(nèi)容本文研究氣候系統(tǒng)組成以及氣候變化及其對水文水資源影響機理，采用BCSD方法對全球氣候模式（GCM）數(shù)據(jù)進行降尺度分析，構(gòu)建新安江月水量平衡模型對新安江流域的未來徑流進行預(yù)測，分別分析三種情景模式下的降雨、氣溫、蒸發(fā)與徑流四個水文要素的變化特征，研究氣候變化對新安江流域水文水資源的影響。主要包括以下內(nèi)容（1）闡述全球氣候系統(tǒng)的概念、組成及其屬性和特征，闡述氣候變化的事實，分析氣候變化原因及主要影響，尤其是對水文水資源的影響，并且結(jié)合全球氣候變化的情景模式，典型濃度路徑RCPS，構(gòu)建本文氣候變化對水文水資源影響評估模型。（2）研究誤差訂正空間分解法（BCSD）降尺度方法的原理與步驟，主要為誤差訂正和空間分解兩步，并對BCSD方法的適應(yīng)性和局限性進行分析。（3）研究新安江日模型的結(jié)構(gòu)、原理與計算，以及從日模型簡化得到的新安江月模型的結(jié)構(gòu)與計算，并且說明新安江模型參數(shù)率定與檢驗的方法。（4）采用新安江月水量平衡模型，對BCSD方法降過尺度后的GCM降雨及蒸發(fā)數(shù)據(jù)進行徑流預(yù)測。對各個水文要素即氣溫、降雨、蒸發(fā)和徑流的歷史時段和未來時段的變化特征進行對比，在不同情景模式下的各水文要素的變化情況進行分析，以得到氣候變化下新安江流域水文水資源的變化情況。從而對氣候變化下呈現(xiàn)的問題，提出新安江流域未來水資源管理適應(yīng)性對策。132論文研究技術(shù)路線本文綜述全球氣候系統(tǒng)與氣候變化及其影響，介紹BCSD降尺度方法的原理與步驟，新安江日模型與月模型的結(jié)構(gòu)計算及參數(shù)率定；并采用BCSD方法、新安江月水量平衡模型，對新安江流域的未來徑流進行預(yù)測，分別分析三種情景模式下降雨、氣溫、蒸發(fā)與徑流四個水文要素的變化特征，從而說明氣候變化對新安江流域水文水資源的影響，論文研究技術(shù)路線如圖11所示。氣候變化對新安江流域水資源影響評估氣候變化對水文水資源影響評估基本理論BCSD降尺度方法研究新安江月水量平衡模型氣候變化及其主要影響全球氣候系統(tǒng)氣候變化對水文水資源影響機理與評估方法氣候變化的主要影響氣候變化的事實與原因氣候變化情景模式新安江流域未來水資源管理適應(yīng)對策研究氣候變化對新安江流域水文及水資源影響評估新安江流域概況新安江流域全球氣候模式輸出降尺度分析氣候變化下新安江流域徑流預(yù)測新安江模型參數(shù)率定與檢驗研究新安江月水量平衡模型結(jié)構(gòu)與原理適應(yīng)性與局限性分析新安江流域主要水文要素變化特征分析降雨蒸發(fā)新安江月模型參數(shù)率定檢驗結(jié)果分析新安江月模型參數(shù)率定新安江流域徑流預(yù)測新安江模型計算新安江模型結(jié)構(gòu)新安江月模型計算BCSD降尺度原理及步驟BCSD降尺度方法簡介適應(yīng)性與局限性分析誤差訂正空間降尺度氣溫徑流氣候變化對水文水資源影響機理與評估方法圖11論文研究技術(shù)路線圖第二章氣候變化對水文水資源影響評估基本理論本章介紹全球氣候系統(tǒng)的概念、組成及其屬性和特征，闡述氣候變化的事實，分析氣候變化原因及其主要影響，尤其是對水文水資源的影響，結(jié)合全球氣候變化的情景模式，提出氣候變化對水文水資源影響評估方法。21全球氣候系統(tǒng)211氣候系統(tǒng)的組成1974年，國際上首次提出氣候系統(tǒng)的概念。1979年，世界氣候大會明確提出將氣候系統(tǒng)的五個圈層（即大氣圈、水圈、冰雪圈、巖石圈和生物圈）結(jié)合起來研究21。氣候系統(tǒng)是由上述五個圈層組成并且相互作用的高度復(fù)雜的系統(tǒng)。氣候系統(tǒng)內(nèi)部在太陽輻射的作用下產(chǎn)生一系列的復(fù)雜過程，并有連續(xù)的外界能量輸入，且其各個組成部分之間通過物質(zhì)和能量交換緊密地相互聯(lián)系和影響著，所以氣候系統(tǒng)是一個非線性的開放系統(tǒng)，如圖21所示。氣候系統(tǒng)的各個組成部分（即子系統(tǒng)）也都是開放系統(tǒng)，因為大氣圈、水圈、冰雪圈、巖石圈和生物圈內(nèi)部及其相互之間普遍存在著能量、動量和物質(zhì)的輸送與交換過程。這些子系統(tǒng)之間復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物作用，形成了氣候系統(tǒng)行為的多樣性和復(fù)雜性。氣候系統(tǒng)隨時間演變的過程既受到自身內(nèi)部動力學(xué)的制約，也受到外部強迫的影響。在氣候系統(tǒng)的五個圈層中，大氣圈是氣候變化的中心，它具有不穩(wěn)定、變化快等特點。大氣圈不但受到其他四個圈層的直接作用與影響，而且與人類活動有最密切的關(guān)系，大氣圈的狀態(tài)和變化直接影響著人類的生存條件和各種活動22。212氣候系統(tǒng)的屬性和特征2121氣候系統(tǒng)的基本屬性氣候系統(tǒng)的基本屬性可以概括為以下四個方面（1）熱力屬性，包括空氣、水、冰和陸地的溫度；（2）動力屬性，包括風(fēng)、洋流以及與之相聯(lián)系的垂直運動和冰體移動；（3）水分屬性，包括空氣濕度、云量以及云中含水量、降水量、土壤濕度、河湖水位、冰雪范圍和儲量等；圖21氣候系統(tǒng)各組成部分、其過程和相互影響示意圖（IPCC2007）（4）精力屬性，包括大氣和海水的密度和壓強、大氣的組成成分、大洋鹽度及氣候系統(tǒng)的幾何邊界和物理常數(shù)等。這些屬性在一定的外因條件下通過氣候系統(tǒng)內(nèi)部的物理過程（也有化學(xué)和生物過程）而互相關(guān)聯(lián)著，并在不同時間尺度內(nèi)變化著。2122氣候系統(tǒng)的基本特征氣候系統(tǒng)的基本特征包括以下三個方面（1）氣候系統(tǒng)的復(fù)雜性。氣候系統(tǒng)是一個龐大的、非線性的、開放的復(fù)雜系統(tǒng)，它包括了若干個子系統(tǒng)，且這些子系統(tǒng)又各自包含有許多更小的二級子系統(tǒng)，具有復(fù)雜的多級結(jié)構(gòu)。子系統(tǒng)之間以某種或多種方式發(fā)生復(fù)雜的非線性和非平衡的相互作用，導(dǎo)致其在時間和空間上產(chǎn)生各種復(fù)雜形式的相關(guān)結(jié)構(gòu)，形成了氣候系統(tǒng)的空間復(fù)雜性特征。氣候系統(tǒng)是有序態(tài)、隨機態(tài)和混沌態(tài)共同存在于一個復(fù)雜系統(tǒng)中，依系統(tǒng)內(nèi)外不同參數(shù)條件隨時間和空間變化，且對初始條件、參數(shù)和環(huán)境的微小擾動高度敏感21。從熱力學(xué)系統(tǒng)分類的角度看，氣候系統(tǒng)是開放的，既有能量的不斷耗散，又有一些相對穩(wěn)定的周期性變化，還具有某些隨機擾動的性質(zhì)。從氣候系統(tǒng)隨時間的演變看，其復(fù)雜性表現(xiàn)在既有相對緩慢穩(wěn)定的趨勢變化，又有劇烈的突變現(xiàn)象；既有相對規(guī)則的周期性變化，也有隨機性的不規(guī)則變化。（2）氣候系統(tǒng)具有穩(wěn)定與可變的二重性。氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定性是氣候系統(tǒng)演變過程中的重要特性。氣候系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性主要受兩個因素的制約一個是能量收支方面的外部因素，一個是氣候系統(tǒng)內(nèi)部的性質(zhì)。氣候系統(tǒng)的可變性往往表現(xiàn)為由一種穩(wěn)定的氣候狀態(tài)向另一種穩(wěn)定的氣候狀態(tài)的轉(zhuǎn)化。（3）氣候系統(tǒng)的可預(yù)報性。氣候預(yù)測分為兩類第一類與時間有關(guān)，即習(xí)慣上的氣候可預(yù)測性問題；第二類與時間無關(guān)且非線性的，即氣候變化的不確定性問題。氣候本身從某種意義上講具有統(tǒng)計性和概率性，所以氣候系統(tǒng)的可預(yù)報性具有對所考慮時空尺度的依賴性。22氣候變化及其主要影響221氣候變化的現(xiàn)狀聯(lián)合國氣候變化框架公約（UNFCCC）第一款中，將“氣候變化”定義為“經(jīng)過相當一段時間的觀察，在自然氣候變化之外由人類活動直接或間接地改變?nèi)虼髿饨M成所導(dǎo)致的氣候改變?！盪NFCCC因此將因人類活動而改變大氣組成的“氣候變化”與歸因于自然原因的“氣候變率”區(qū)分開來。目前，國際社會所討論的氣候變化問題，主要是指溫室氣體的增加所產(chǎn)生的全球氣候變暖問題23。氣候系統(tǒng)的變暖已被證實。自20世紀50年代以來，觀測到的許多變化在幾十年乃至上千年時間里都是前所未有的。根據(jù)IPCC第五次評估報告顯示大氣和海洋已變暖，積雪和冰量已減少，海平面已上升，溫室氣體濃度已增加。具體表現(xiàn)為（1）大氣過去3個10年的地表已連續(xù)偏暖于1850年以來的任何一個10年。在北半球，19832012年可能是過去1400年中最暖的30年。全球平均陸地和海洋表面溫度的線性趨勢計算結(jié)果表明，在18802012年期間溫度升高了085（065106）。基于現(xiàn)有的一個單一最長數(shù)據(jù)集，18501900年時期和20032012年時期的平均溫度之間的總升溫幅度為078（072085）。圖22為觀測到的全球平均陸地和海表溫度距平變化（18502012年），各距平均相對于19611990年均值。（2）海洋海洋變暖在氣候系統(tǒng)儲存能量的增加中占主導(dǎo)地位，19712010年間累積能量在90以上。19712010年期間，海洋上層（0700M）已經(jīng)變暖，海洋上層75M以上深度的海水溫度升幅為每十年011（009013）；19572009年間，海洋在700M和2000M深度之間可能已經(jīng)變暖。圖22全球平均陸地和海表溫度距平變化（18502012年）（IPCC決策者報告，2013）圖23觀測到的多項全球氣候變化指標A北半球34月（春季）平均積雪范圍；B北極79月（夏季）平均海冰范圍；C20062010年相對于1970年全球平均海洋上層0700M熱含量變化；D相對于19001905年全球平均海平面變化（IPCC決策者報告，2013）（3）冰凍圈格陵蘭冰蓋和南極冰蓋一直在損失，全球范圍內(nèi)的冰川繼續(xù)萎縮，而北極海冰和北半球春季積雪已呈持續(xù)減少的趨勢。在19712009年間，全世界冰川的冰量損失平均速率（不包括冰蓋外圍的冰川）很可能是每年226（91361）GT，在19932009年間很可能是每年275（140410）GT。19792012年北極海冰面積每10年以3541的速度減少。自20世紀80年代初以來，大多數(shù)地區(qū)多年凍土溫度已升高。（4）海平面自19世紀中葉以來，海平面上升速度一直高于過去兩千年的平均速率。19012010年，全球海平面平均上升了019M（017021M）。很可能的是，全球平均海平面上升速率在19012010年間的平均值為每年17（1519）MM，19712010年間為每年20（1723）MM，19932010年間為每年32（2836）MM?？梢姡Ｆ矫嫔仙俾室恢痹谔岣?。如圖23（D）所示。（5）碳循環(huán)和其他生物地球化學(xué)循環(huán)大氣中CO2、CH4、N2O濃度已經(jīng)上升到過去80萬年來的最高水平。CO2濃度已經(jīng)比工業(yè)革命前水平上升了40，從1750年至2011年，因化石燃料燃燒和水泥生產(chǎn)釋放到大氣中的CO2排放量為375（345405）GTC，因毀林和其它土地利用變化估計已釋放了180（100260）GTC。這使得人為CO2排放累積量為555（470640）GTC。海洋吸收了30的人為CO2排放量，從而導(dǎo)致海洋酸化1。如圖24所示。圖24觀測到的多項全球碳循環(huán)的變化指標（A）1958年起在莫納羅亞（1932N,15534W紅色曲線）和南極（8959S,2448W黑色曲線）大氣二氧化碳濃度；（B）海洋表面溶解的CO2分壓（藍色曲線）和實地PH測量值（綠色曲線，測量海水酸度）（IPCC決策者報告，2013）222氣候變化的原因氣候變化包括季節(jié)、年際、年代際、世紀以及更長的多種時間尺度的變化，引起這些不同時間尺度氣候變化的原因十分復(fù)雜，不僅與氣候系統(tǒng)外強迫因子的變化有關(guān)，還涉及氣候系統(tǒng)內(nèi)部的變化與復(fù)雜的反饋過程。氣候系統(tǒng)中一般存在兩種反饋機制，一種是能使整個系統(tǒng)恢復(fù)到平衡狀態(tài)的負反饋機制，另一種是使整個系統(tǒng)偏離平衡狀態(tài)的正反饋機制。氣候系統(tǒng)在較長時間內(nèi)主要是負反饋機制控制，從而使整個地球氣候在相當長的時期內(nèi)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)；而在某一發(fā)展階段或某一局部區(qū)域，正反饋機制可能占優(yōu)勢，從而導(dǎo)致某一時期或某一局部區(qū)域氣候發(fā)生某種趨勢性變化。不同時間尺度氣候變化產(chǎn)生的原因是不同的，但從根本上說，造成氣候變化的原因有兩種（1）自然的原因，即太陽輻射變化、火山活動等自然外強迫和氣候系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)相互作用產(chǎn)生的單一或耦合氣候變化；（2）人類活動的強迫，即人類造成的溫室氣體和氣溶膠等排放、土地利用、植被破壞等造成的氣候變化。目前，在大多數(shù)情況下，氣候變化是指由上述兩種原因造成的氣候變化，但IPCC科學(xué)評估報告近年來指出，人類活動尤其是工業(yè)化以來向大氣中排放的溫室氣體增加對20世紀全球氣候變化（尤其是近50年的氣候變化）產(chǎn)生了明顯的影響，因此受到了更大的關(guān)注，如聯(lián)合國氣候變化框架公約（UNFCCC）完全是針對人類活動引起的氣候變化的。氣候變異受到太陽輻射變化、火山噴發(fā)等自然的外部強迫。在外部強迫下，氣候變率的大小取決于強迫的大小及氣候系統(tǒng)對強迫的敏感性。如果外部強迫足夠緩慢，則地球系統(tǒng)的各圈層均維持平衡。如果強迫的變化是瞬時的，或者僅維持較短時間（如火山噴發(fā)），氣候系統(tǒng)則將在多個時間尺度上產(chǎn)生響應(yīng)。人類作為氣候系統(tǒng)中的重要成員，一方面受到氣候系統(tǒng)中各種自然過程的影響，另一方面，隨著人類社會和經(jīng)濟的發(fā)展，人類活動對氣候變化的影響愈加顯著。人類影響氣候的方式有（1）礦物燃料利用及農(nóng)業(yè)和工業(yè)活動排放的二氧化碳等溫室氣體增加大氣中溫室氣體濃度；（2）人類活動排放導(dǎo)致大氣中氣溶膠濃度的變化；（3）人類社會的發(fā)展不斷改變土地利用方式及下墊面的性質(zhì)。這些活動基本都直接或間接地改變了地球輻射平衡，氣候?qū)@些輻射平衡改變直接響應(yīng)，同時又通過反饋機制的變化對這些響應(yīng)進行放大或縮小。223氣候變化的主要影響氣候變化已經(jīng)對全球的主要經(jīng)濟部門、自然生態(tài)系統(tǒng)和區(qū)域都產(chǎn)生了影響。未來氣候變暖的趨勢將進一步加劇，極端天氣氣候事件