守護黃河安瀾：黃河流域徑流演變規律及洪澇風險評估

由于多種大氣過程和人類活動的影響，全球氣候正在發生變化。在過去的一百年里，全球地表氣溫日益升高已經被大量的研究結果所證實。政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）在第六次評估報告中指出，2011～2020年近地表均溫比1850～1900年超出約1.09℃（0.95～1.20℃），并進一步預估2021～2040年近地表均溫比1850～1900年超出約1.5℃。此外，2015年12月為避免危險氣候的影響，《聯合國氣候變化框架公約》制定了一個目標，將全球氣候變暖限制為比工業化前水平高1.5～2.0℃。在全球氣候變暖的大背景下，預計水文循環將會加速，造成區域水文形勢的改變，這對人身安全、農業發展和水環境調控等均有負面的影響，進而影響生態環境的高質量發展。氣候變化主要通過降水和潛在蒸散量的變化來影響產流，尤其是極端徑流。在全球氣候變暖的大背景下，世界上200條主要河流中約有三分之一的河流流量發生了重大變化。自21世紀以來，中國海河、黃河和遼河的徑流顯著減少，加劇了流域水資源供需矛盾。此外，洪水量級通常會因全球氣候變暖而增加，盡管一些區域的洪水量級有所下降。全球氣候變暖下流域河川徑流演變規律已然成為當前研究的前沿熱點問題。

大量模擬研究已經證實，全球氣候變暖將導致極端水文氣候事件更加頻繁發生，在未來變暖的情況下，預計世界各地，特別是南美洲、中東亞、南非和中國的極端降水風險將顯著增加。在過去幾十年中，中國各地極端水文氣候事件的增加已導致數千人死亡，如1998年長江流域的洪水、2013年中國東部的熱浪、2018年青藏高原東北部的極端降雪異常和2021年7月20日鄭州極端暴雨事件等。此外，黃河網（http://www.yrcc.gov.cn）報道稱2021年8月黃河流域干流及部分支流受強降雨的影響水位持續上升，花園口的天然洪水量超過249億m3，共歷時47天，形成1949年以來最嚴重的秋汛洪水。隨著全球變暖程度的加劇，世界人口安全、健康、生計和水資源可用性將面臨越來越多的危險。Hirabayashi等預計全球潛在的洪水風險與變暖程度成正比，隨著人口的增加，會有更大的威脅。相較于過去幾十年，近年來極端氣候事件帶來的經濟損失十分嚴重。

長期的氣候變化是影響流域水文循環的主要原因，而短期的人類活動對流域水文循環也有一定的影響，人為干擾對徑流的影響主要包括人為干擾對徑流的直接影響和土地利用/覆被變化（land-use and land-cover change，LUCC）對徑流的間接影響。其中，直接影響主要包括生活用水、農業耗水、流域間調水和水利工程建設；間接影響包括城市化、植樹造林、退耕還林還草和耕地開墾對徑流的影響，它們通過改變地表植被的截流、土壤滲透能力和地表蒸發等方式對流域水資源的形成、轉化和時空配置產生影響，最終改變天然徑流和極端徑流的持續時間和/或強度。此外，水文循環過程是非線性的，并且人類活動的直接影響在很大程度上改變了天然徑流和極端徑流變化特征，降水量的變化很難轉化為徑流的變化，從而很難將水文變化和氣候信號充分地聯系在一起。為更好地理解黃河流域水文循環的變化，僅通過分析觀測到的降水量和徑流特征的統計分析方法顯然是不全面的，需要一種新的方法或工具。可變下滲容量（variable infiltration capacity，VIC）模型可以獨立計算流域內任意柵格點的產流，在流域尺度上的水文循環、水旱災害防治、水資源評價與開發利用、氣候變化和下墊面變化對水資源和水環境的影響等領域有廣泛的應用。因此，基于水文模型開展氣候變化和LUCC對徑流和極端徑流的定量影響研究，對于量化洪澇風險，適應和緩解未來風險至關重要。

本書的整體框架包含7個相互聯系的章節

第1章，提出問題，明確研究背景和意義，通過梳理文獻明確研究的主要內容與研究框架，并介紹黃河流域區域概況以及本書采用的數據基礎和理論基礎。

第2章，基于Cygwin軟件，通過氣象資料、植被資料和土壤資料等建立黃河流域VIC模型，并驗證其在黃河流域的適用性。

第3章，通過數據分析，基于Budyko假設對黃河流域實測徑流變化進行歸因分析。

第4章，考慮到黃河上游氣象站分布不均的缺陷，基于統計評估的貝葉斯平均模型構建黃河流域多源降水融合產品，該產品能夠更好地模擬黃河上游徑流演變規律。

第5章，通過數據分析，分析黃河流域氣候變化的時空分布特征，然后基于第2章構建的黃河流域VIC水文模型，分析黃河流域（極端）天然徑流的時空分布規律，并采用控制變量法探究氣候變化和土地利用/覆被變化對黃河流域天然徑流及極端徑流的影響。

第6章，基于最新的CMIP6全球氣候模式預估全球變暖背景下黃河流域的氣候變化。

第7章，綜合氣候變化和土地利用/覆被變化對黃河流域天然徑流的影響，基于VIC水文模型預估全球變暖和LUCC共同影響下的黃河流域徑流演變規律，結合社會經濟資料揭示未來不同SSP情境下黃河流域的洪澇風險。

本文摘編 自 《 黃河流域徑流演變規律及洪澇風險評估 》一 書， 有刪減 ，圖片來源于該書。

《黃河流域徑流演變規律及洪澇風險評估》

ISBN 978-7-03-079690-5
孫 鵬 張 強 馬梓策 姚 蕊 程 鮚 著

責任編輯：周 丹 沈 旭

審圖號： GS 京（2024） 2429 號

全球氣候變暖和土地利用 / 覆被變化的共同影響導致黃河流域水文循環發生顯著改變，進而引起水資源供需矛盾、洪澇災害頻發，制約了黃河流域生態保護和高質量發展。 本書以黃河流域為研究區， 綜合運用地理學、氣象學、水文學和災害學等多學科方法，借助水文模型和統計方法等，系統地研究氣候變化和土地利用 / 覆被變化對黃河流域徑流變化的影響，通過開展全球變暖背景下黃河流域氣候變化預估， 探究黃河流域未來洪澇風險，旨在為黃河流域水資源配置及洪澇災害風險應對提供科學依據。
本書適合地理學、水文水資源、資源環境等相關專業的研究者使用，亦可供有關院校本科生和研究生閱讀。

（本文編輯：洪弘）

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