[工作范文]气候变化对我国东部季风区陆地水循环与水资源安全的影响及适应对策

[工作范文]气候变化对我国东部季风区陆地水循环与水资源安全的影响及适应对策 项目名称: 气候变化对我国东部季风区陆地水循环 与水资源安全的影响及适应对策 首席科学家: 夏军 中国科学院地理科学与资源研究 所 起止年限: 2010年1月-2014年8月 依托部门: 中国科学院 中国气象局 一、研究内容 1、拟解决的关键科学问题 ,1,气候变化影响下水循环要素时空变异与不确定性 气候变化对季风区陆地水循环及水资源的影响具有复杂性和不确定性。在已经发生和观测到降水、蒸发和径流等水文序列过程及其空间分布的变化中～既有自然变率的影响～又有人类活动包括温室气体排放和下垫面变化的影响。从观测数据入手,正确认识已经发生的自然变率和人类活动的影响,以及它们如何在不同的时间、空间尺度上影响水文过程,这不仅为认识气候变化下水文循环响应机理提供事实基础,也可为正确地预估未来提供事实依据。因此～如何甄别气候变化影响下我国陆地水循环要素时空变异、和减少未来预估的不确定性～是研究气候变化对水资源安全影响～回答过去怎么变和未来怎么变～最重要的关键科学问题之一。 ,2,陆地水文-区域气候相互作用与反馈机理 长期以来～由于气候-水文过程的复杂性和尺度问题～气候变化影响下陆地水循环响应和气候变化对水资源影响的研究～主要采取的是“大气环流变化,区域降水变化,陆地/流域水文变化”单一方向的联系途径～缺少圈层之间水文与气候相互作用机理研究～导致对气候变化条件下的陆地水循环响应机理认识的不足。由于流域水循环包括陆面过程和下垫面人类活动～对区域气候变化有重要的作用～陆地水文与区域气候的联系与反馈及建立“水文-气候”双向耦合模型～是认识气候变化下陆地水循环响应机理～回答变化机理既归因分析的核心问题。 ,3,气候变化影响下水资源的脆弱性与可持续性 气候变化既是环境问题,也是发展问题～但归根到底是发展问题,中国应对气候变化国家方案～2007,。未来气候变化极有可能对我国水资源宏观配臵的体系～包括对南水北调重大调水工程产生显著的影响,增加我国水旱灾害发生的频率与强度～降低现有的防洪安全和水安全体系～加大水资源脆弱性～影响我国农业、经济社会发展和水生态安全。由于未来气候变化不确定性的风险问题～如何在气候变化不确定性条件下分析和评估气候变化对水资源供需关系发生不利影响和水文极端事件风险的程度,如何趋利避害、加强适应性管理和风险对策～通过适应方式和适应能力的分析研究～尽可能地降低气候变化带来的不利影响～最大化地利用气候变化所带来的机遇～促进变化环境下区域可持续发展～成为气候变化对水资源安全影响研究关键的科学问题。 2、主要研究内容 围绕关键科学问题～选择对我国水资源安全有重要意义的东部季风区陆地水文时空分布和变化、南北方典型的水资源问题为切入点～分别从检测与预估、响应与归因、影响与后果、适应与对策四个层面开展工作。 ,1,过去水循环要素演变规律与未来情景预估 以气候变化背景下我国季风区陆地水循环要素,降水、温度、蒸发、土壤水分、径流和地下水,时空演变特征为研究对象～利用长期观测的气象和水文资料～开展水循环格局及水资源情势时空变异的诊断～即过去怎么变问题的研究。揭示我国季风区陆地水循环要素及水资源格局变化的主要控制因素及演化趋势～辨识 为发展新一代分布式陆地水气候自然变化与人为强迫对水循环格局影响的贡献～ 循环模拟系统和区域水文-气候双向耦合模型、研究我国水资源脆弱性与适应对策提供基础科学信息。未来气候变化的情景预估是研究气候变化对水循环水资源未来变化趋势的重要基础。针对IPCC AR4的多个气候动力学模式预估信息量丰富但是不确定性范围大的特点～将研究如何基于贝叶斯,Bayes,定理构建未来气候变化影响预估及其不确定性的定量化方法～回答未来如何变的问题。通过该途径～可使用IPCC AR4所有可用模型的输出资料～来生成降水等水文变量的概率预估。进一步通过降尺度方法～将未来气候变化情景分解到我国季风区陆地及流域尺度水文情景的预估～为研究全球气候变化对区域水资源的影响提供新工具和新的数据集。 ,2,气候变化影响下水循环区域响应与变化归因 将中国自然地理分区的东部季风区与流域,水资源一级分区,结合～以陆地水循环系统为研究对象～基于气候与水文长期台站观测、试验流域观测以及卫星遥感信息～深入开展以季风区为重点范围的大尺度水循环过程对全球气候变化的响应机理及其区域分异规律的研究。建立大尺度陆地水循环模式～通过与区域气候模式-陆面模式嵌套～实现“水文-气候”双向耦合。研究动力-统计降尺度方法～通过水文-气候双向耦合模型～甄别气候自然变率和人为气候强迫对陆地水循环要素变化的贡献～揭示我国陆地降水、蒸发、径流对气候变化的响应机理及时空分异规律。 ,3,气候变化对南、北方典型水资源问题的影响研究 选择我国东部季风区气候变化敏感性高的典型地区(北方农业及生态脆弱 区、南方洪涝灾害高风险区)水问题～重点研究气候变化与水资源安全问题～包括:气候变化对黄淮海平原区和东北松嫩-三江平原区农业灌溉水与作物需水的影响～气候变化与农业干旱关系及其对水资源的影响与后果,气候变化下我国淮河和珠江流域的极端洪涝水文事件发生规律及演变趋势,气候变化下黄土高原地区水保措施与土地利用方式对水循环水资源及水沙耦合关系的影响～我国典型生态脆弱区不同气候带和不同地貌类型区的流域生态水文过程差异规律及其演化机理。揭示气候变化对我国南、北方典型水问题的影响机理～提出对水资源脆弱地区影响的后果。 ,4,气候变化影响下水资源的脆弱性和适应对策 在气候变化与水循环时空变异机理研究以及南、北方典型水资源问题影响研究的基础上～结合我国区域经济社会发展对水资源需求分析、国家层面水资源配臵以及水资源安全保障战略问题的重大需求～研究不同气候变化情景下水资源脆弱性理论与方法～分区评价水资源脆弱性及其阈值～科学评估未来气候变化对水资源脆弱地区供需关系的影响、气候变化可能加剧季风区水文极端事件的程度～以及气候变化对我国重大调水工程的影响。针对影响与后果～开展应对气候变化影响的水资源可持续利用与管理的适应对策研究。 二、预期目标 1、本项目的总体目标 本项目以增强应对气候变化对我国水资源安全影响与适应性对策的基础科学支持能力为总目标～通过气候变化背景下过去50年及更长时间的我国东部季风区联系的流域水循环要素观测的事实分析与陆地水循环演变机理与规律的揭示～为科学应对气候变化和我国水资源安全保障奠定科学基础,通过气候变化情景多模式不确定性分析的贝叶斯体系的构建～发展未来气候变化对水资源影响的概率预测与风险评估的方法,通过对水文与气候相互作用机理的研究～发展变化 气候双向耦合”模拟技术,通过气候变化背景下水资源脆弱性评环境下“水文- 价理论与方法的提出～形成应对气候变化对我国水资源安全影响与适应对策的科学基础支撑体系。 气候变化影响下陆地水循环的时空变异与区域响应及其对水资源安全影响与适应对策研究～是一个典型的跨气候学、地理学和水文学的多学科多领域的交叉科学问题。通过本项目的研究～提升我国水文水资源和气候变化交叉领域的研究能力和水平～凝聚和造就一支多学科、跨部门、高水平的水循环、水资源和气候变化影响研究队伍～吸引和培养一批从事气候变化与水文水资源交叉研究的青年科技人才～使我国在此领域的研究进入国际先进行列。 2、五年预期目标 ,1,科学目标 , 通过对东部季风区联系的我国主要大江大河流域长期观测的降水、蒸发和径流等水循环要素变化的事实分析与检测、未来情景变化多模式降水预估的不确定性研究～揭示气候变化和人类活动影响下水资源时空演变格局和变化趋势～为认识我国季风区陆地水循环对气候变化的响应机理奠定理论基础。 , 科学认识我国季风区陆地水循环及水资源变化的空间分异性、区域-流域尺度特征和水循环水资源变化的关系～建立多尺度、多过程、多要素水循环变化与响应“陆地水文-区域气候”双向耦合模型～为评估人为气候强迫、自然变异和人类活动对水循环影响的量级和机制创建科学评估工具。 , 提出气候变化影响下水资源脆弱性的定量评估指标体系～科学地分析和判断未来不同气候变化情景对我国水资源时空格局的影响、旱涝灾害极端 事件发生频率与强度的变化、水资源敏感地区的社会经济影响后果与风险。建立气候变化影响下的水资源脆弱性及其阈值和适应性管理的风险评估方法～为应对气候变化影响的适应性国家战略与对策～提供科学依据。 ,2,国家需求目标 揭示我国季风区陆地水循环和“南涝北旱”水资源时空格局变化的趋势和驱动机制～定量评估未来气候变化对我国季风区的水资源时空分布格局产生的影响以及对南水北调重大调水工程的影响。 提出气候变化对水资源供需态势影响～包括气候变化对我国北方粮食主产区水资源的供需关系的影响以及典型生态脆弱区的水生态环境效应与对策措施。 定量评估气候变化背景下我国水旱灾害发生的频率和强度～气候变化对南方典型洪涝灾害高风险区防洪安全的影响评估～提出气候水文极端事件风险管理和应对措施。 完成未来20-50年气候变化背景下我国主要江河流域水资源脆弱性的评估～提出应对气候变化的适应性管理与对策措施～为区域经济社会可持续发展的水资源安全保障提供科学依据。 ,3,科技条件目标 , 通过本项目的实施～可促进我国气候变化与水文学研究的紧密结合～促进气候和水文观测资料的融合与集成～提高气候水文综合与交叉研究的水平。 , 本项目将建设我国东部季风区陆地及流域水循环模拟系统～为水循环水资源变化的模拟与预测提供平台～提高我国在水循环水资源安全研究领域的创新能力。 ,4,人才与队伍建设目标 通过本项目实施～凝聚一支科技创新团队～包括培养一批优秀青年人才,杰青或百人计划3-4名,～博士后,10-12人,和博士及硕士生,45-50人,,跻身气候变化与水科学研究领域的国际前列～其中项目首席及骨干在国际水资源、全球水系统等重要组织或计划中～占有重要地位。 ,5,具体研究成果目标 提交国家重要咨询报告,5-10份,和专项报告的项目成果～在全国流域水资源规划、流域防洪规划以及重大调水工程管理得到实际应用。发表学术论文200篇以上～其中SCI等重要刊物上发表80篇以上～完成学术专著4-6部。 三、研究方案 1、学术思路 面向国家和区域水资源安全研究的关键科学问题～以我国东部季风区陆地水循环系统,即与季风区相联系松花江、辽河、海河、黄河、淮河、长江、东南诸河、珠江八大流域系统组成,及其相关的南、北方重点区域为研究对象～充分利用研究团队在掌握全国水文气象长序列观测资料、实验台站网络和长期科学研究的基础与优势～拟从3个关键科学问题,气候变化影响下水循环要素时空变异与 陆地水文-区域气候相互作用与反馈机理; 气候变化影响下水资源脆不确定性; 弱性与可持续性,、4个研究层次,检测与预估、响应与归因、影响与后果、适应与对策,、6个重点内容,过去50年陆地水循环要素的变化规律甄别～未来气候情景与水文变化预估～陆地水文-区域气候的作用与反馈模型～气候变化对我国南方和北方典型区域水资源的影响～气候变化影响下水资源的脆弱性与适应对策,开展科学研究～实现本项目的科学目标和国家目标,图1,。 通过我国季风区联系的流域水循环要素的长期观测、未来气候变化下降水等水文要素预估以及陆地水文-区域气候双向耦合模式的建立与水循环要素,降水、蒸发、土壤水、地表水以及地下水,模拟分析～深入研究气候变化与水文水资源变化的关系～揭示气候变化下我国东部季风区陆地水循环格局变化的驱动机理～认识气候变化下我国北方和南方典型区域的水资源安全问题～建立气候变化下水资源脆弱性评估指标体系和方法～综合评估气候变化下我国及重点区域水资源脆弱性及时空变化特征～提出应对气候变化水资源适应性管理与对策～为保障我国水安全及区域可持续发展提供科学依据。 适水资源供需水资源安全重大调水工程应与对策 水资源脆弱性与适应性对策 北方农业及生态南方洪涝灾害影脆弱区高风险区响与后果气候变化对典型区域水资源安全的影响 水循环过程时空格局驱动机制响应与归因陆地水文-区域气候双向耦合模型 演变趋势水循环要素情景预估与不确定性 检测与气候变化分析检测人类活动预估 气候变化-陆地水循环-水资源关系 图1 项目学术思想 2、技术途径 项目实施的技术路线如图2。 过去分析陆地水文-气候双向耦合未来预估 C贝蒙统全全E叶特计国国气陆水R斯卡降气水候面文N估罗尺象文模模模观计法度站站式式式测网网陆网 地气候变化情水景与水文预气候-陆面水文估不确定性过去50年水资循过程模式源变化事实环 系未情模 来景式统数物试尺尺情不不理理验度度景确确统模方聚聚预定定计型法解合估性性 机陆气模式人为气候变化气候变化影响下水循环理综合对 比分析区域响应与变化归因分 实际观测气候自然变异析 北方农业及生态脆弱区南方洪涝灾害高风险区典 型生区水需态域区极端沙洪极端水安水事件影水事件耗域全循频率响模风险水与环分析分型分析影驱模析响动型 全 国气候变化影响下水资源的脆弱性与适应对策脆弱性 适应性对 脆弱性分析适应性分析风险评估策 图2 项目研究的技术路线 主要技术途径与思路概述如下: ,1,陆地水循环要素时空变异的检测:以东部季风区主要江河流域过去多年 观测的降水、径流、蒸发和土壤湿度等水循环要素为对象～依据中国气象局国家 气候中心和水利部水利信息中心以及中国科学院在全国尺度掌握的12000多个 长期气象、水文以及实验和历史调查等观测资料～采用水文序列统计分析、非线性扰动模型方法,NLPM,、小波分析、信噪比、周期分析、趋势分析、突变分析等方法～开展我国东部季风区陆地水循环格局和水资源情势的时空演变规律和变化过程的诊断和检测研究。 ,2,水文变化预估不确定性研究:针对未来气候情景尤其是降水预测不确定性突出的问题～开展多气候模式数据信息源的贝叶斯理论研究～并通过降尺度方法～获得中国东部季风区和流域尺度水文情景的预测。 ,3,陆面水循环机理研究与水文-气候双向耦合模拟:依托全国东部季风区 气象观测站网、中国科学院CERN和水循环试验流域～开展陆地水循环相关水文- 过程的观测～并进行加强期观测。收集我国大型地气通量观测计划数据～包括GAME,HEIHE,IMGRASS等试验等～应用现代统计方法～分析气候变化下水循环特征的变化机理。在陆面水文过程-区域气候双向耦合模拟技术方面～以分布式时变增益模型,DTVGM,、VIP生态水文模型和CLM陆面过程模型为基础～耦合模拟地表水、地下水、生态耗水、农业灌溉、跨流域调水和城镇水平衡等过程～发展能够刻画中国主要气候、地理特征的新一代分布式陆地水循环模拟系统,TERWAS,。利用中国区域气候与水文长期台站观测、试验流域观测～以及卫星遥感信息～对我国东部季风区陆地水文模拟系统的关键过程和参数率定、模拟验证和不确定性分析～为陆地水循环对气候变化的响应机理研究提供模型基础。水文-气候双向耦合的关键是发展大尺度水循环模型及其与陆面过程模型和区域气候模式的水循环、能量通量的耦合～系统关系与方法如图3示意。 将以上建立的陆地水文循环模拟系统,TERWAS,～耦合到区域气候模式,RCMs,中～利用次网格的升尺度聚合,upscaling,以及降尺度聚解,downscaling,方法～研究降水、土壤湿度、蒸发、径流等水文要素及关键过程在粗网格与细网格间的尺度转换方法～实现区域气候-陆面过程-水循环的双向耦合模拟,探索人为气候强迫、自然气候变率和人类活动对陆地水循环要素变化影响的分离方法～确定气候变化下流域水循环变化中各因子的贡献。 大气环流模式(GCMs) 区域气候模式 1)动量平衡;2)能量平衡 3)水量平衡;4)其它计算 粗网格:降水、温度、粗网格:土壤湿度、潜 辐射、…… 热、蒸散发、…… 降尺度升尺度陆面水文模式 细网格(子流域):土壤湿水文模型细网格(子流域):降陆面模式1.产流 2.汇流1.通量水、温度、辐射、…… 度、潜热、蒸散发、…… 变尺度3.农业灌溉2.能量1-50km4.水利工程及调水3.动态植被5.城市水量平衡 区域水模型输出:径流、循环模块:土壤水、蒸散发、…… 1.作物模块2.洪水模块3.生态模块4.水沙模块观测数据: 1.遥感信息同化算法2.站点观测 3.模型模拟 细网格(子流域):地表径流、地下径流、流域流量、水资源量、…… 图3 陆面水文-区域气候双向耦合模式关系示意图 ,4,动力-统计降尺度方法:利用多种GCMs的输出作为RCMs运行的初始和边界条件～进行我国东部季风区降水和温度等气候变量的高分辨率概率预测。 ,5,气候变化对我国南方和北方典型水资源安全的影响研究:利用水文气象观测与区域气候-陆面水文双向耦合模式等成果～针对中国南方和北方气候敏感区的农业及生态脆弱区的水资源影响、南方淮河和珠江三角洲洪涝高发区防洪安全问题～重点分析气候变化对农业水资源安全、极端旱涝灾害事件、水生态安全的影响与后果。 ,6,气候变化下区域水资源脆弱性和适应对策研究:气候变化影响下水资源脆弱性的评估及适应性对策～是一个系统分析、调控、处理及利用气候变化影响结果的过程～包括适应性管理与对策问题。水资源脆弱性是气候变化对水资源影响的敏感性和水资源系统可恢复性,水资源供需或承载能力,的函数。基于所掌握的基础数据资料～包括全国三级水资源分区的八大流域的水资源资料～运用典型区域调查的方法～结合陆地水循环模型与经济社会需水预测模型及气候变化对水资源需求影响的成果～进行按流域分区的水资源脆弱性评估～确定其阈值～形成脆弱性分布成果图。重点开展气候变化下水资源供需耦合系统的响应、水旱灾害影响及重大调水工程的影响的分析。在过去工作经验的基础上～结合流域水循环系统模型和水资源脆弱性评价基础～构建一个综合评估工具。评估气候变化 的影响和适应性对策～它能够分析气候变化对水资源的影响程度与后果～阐述应对气候变化的适应性措施与对策。 3、与国内外同类研究相比的创新性与特色 由于全球气候变化影响的大尺度特性～无论从流域还是区域角度评估气候变化对水资源的影响～首先需要研究气候变化背景下陆地水循环时空变异与区域响应机理等科学问题。本项目从我国东部季风区陆地和流域不同尺度层面以及它们相互的联系～对气候变化影响下的水循环变异机理、驱动机制、预测的不确定性以及水资源脆弱性与适应性对策开展系统研究。主要创新性及特色有四个方面: ,1,在我国首次系统开展陆地水循环多要素时空变化的检测与归因研究～揭示气候变化下水循环的响应机理。该研究对正确预估未来变化、保障水资源安全的科学决策起到至关重要的作用。 ,2,研发和创新未来水文情景变化的概率预测理论与方法～对于定量分析气候变化对水资源影响的不确定性、水资源风险管理与决策～具有重要的科学价值。 ,3,发展我国新一代大尺度分布式陆地水循环模拟系统～实现陆-气双向耦合～为揭示气候变化、人类活动、水文循环相互作用机理～提供一种新的途径。 ,4,提出气候变化影响下水资源脆弱性评估理论与方法～针对我国东部季风区水资源供需及洪涝灾害的季节性特点～产出气候变化影响下水资源脆弱性等系列成果图～为应对气候变化的适应性对策制定～做出重要的贡献。 4、项目咨询专家组 项目的实施除了项目专家组之外～成立项目咨询专家组～每年数次对项目实施过程的方向,科学问题与国家需求,把关～提出战略方面的意见与建议。 项目咨询专家组:秦大河院士、徐冠华院士、丁一汇院士、王浩院士、 姚檀栋院士、傅伯杰研究员 5、可行性分析 ,1,具有明晰的突破方向和科学的实施方案。本项目面向国家水资源安全～围绕水循环要素响应气候变化的理论与方法～基于水文站长期观测与实验～综合运用遥感与模型模拟方法～深入研究气候变化、陆地与水系统的关系～揭示气候因素的驱动机理～认识流域尺度和模型尺度的转换方法～综合评估我国区域水资源要素的时空变化特征。研究目标明确、实施方案科学合理～可以取得预期成果。 ,2,具有很好的研究基础。项目承担单位长期从事我国陆地水文循环、气候变化与陆面过程、流域水资源研究～在陆地-水文-气候的相互耦合研究方面取得了一系列研究成果～在全球气候变化和情景预测的不确定性研究、在应对气候变化的水资源管理适应性研究～具备丰富的经验和科研能力。这些研究工作为本项目的实施奠定了坚实的基础。 ,3,具有良好的研究条件。本项目基于中国气象局和水利部以及中国科学院长序列全国范围江河流域的台站资料。这些台站拥有先进、齐全的观测仪器设备和长期定位观测与实验设施～积累了长期、连续、动态的基础数据～能够反映水系统的空间变异。项目承担单位拥有和本项目有关的4个国家重点实验室和4个省部级重点实验室～具有良好的实验条件和仪器设备～为本项目顺利实施提供了有力保障。 ,4,研究队伍组合优势明显。本项目承担单位有中国科学院地理科学与资源研究所、大气物理研究所、东北地理与农业生态研究所、中国气象局国家气候中心、水利部水利信息中心、水利水电规划总院和北京师范大学～均是我国长期从事水文学、气候变化、遥感技术与应用及陆面过程研究的重要科研机构～取得了大量的研究成果～积累了丰富的数据～在国内处于引领地位。项目组成员中有国家自然基金委员会创新研究群体1个～长江学者、中国科学院“百人计划”入选者、首批京师学者及特聘教授等5人～研究员和教授 18人。 5、课题设置 各课题间相互关系 围绕要解决的关键科学问题、研究重点和预期目标～本项目设臵6个研究课题。各课题的设臵及关系如下图4所示 科学研究 课题设置 问题 内容 气候变化 课题1:季风区过去水循课题2:气候变影响下水陆地水循环要化背景下未来水环要素演循环要素文情景预估及不素演变规律分变规律与时空变异确定性研究 析与成因辨识 未来情景与不确定 预估性 课题3:陆地水文-区域气 气候变化影响候耦合模拟及水循环变化 下水循环区域机理分析 陆地水文 响应与变化归-区域气 候相互作因 用与反馈 机理 气候变化对 课题4:气候变化对课题5:气候变化南、北方典型 北方典型农业及生对南方典型洪涝水资源问题的态脆弱区水资源的灾害高风险区防 影响研究 影响 洪安全的影响 气候变化 影响下水 资源脆弱 性与可持 续性 气候变化影响 下水资源的脆 课题6:气候变化影响下我国水资源脆弱性弱性和适应对 与适应对策 策 图4 科学问题、研究内容及各课题之间关系 课题1、季风区陆地水循环要素演变规律分析与成因辨识 预期目标: 本课题以增强应对气候变化对我国水资源安全影响与适应性对策的基础科学支持能力为目标～发挥课题承担单位掌握全国长期、动态、连续水文气象观测资料以及长期研究基础积累的优势～通过对气候变化背景下过去50年或更长时间的我国东部季风区主要流域水循环要素观测的事实分析与陆地水循环演变规律的揭示～提出气候变化背景下我国东部季风区主要流域水循环变化的完整图像～正确辨识已经发生的人为因素和气候变化对陆地水循环各分量的影响～为科 学认识气候变化下水循环响应机理～为发展未来气候变化对水资源影响的概率预估与风险评估方法～为发展气候变化背景下“水文-气候双向耦合”模拟技术以及水资源脆弱性评价理论与方法～并最终为应对气候变化对我国水资源安全影响与适应对策制定及南水北调等重大调水工程科学设计和安全运营提供科学基础信息和事实依据。 研究内容: 本课题以全球气候变化背景下我国东部季风区陆地水循环要素,降水、温度、蒸发、土壤水分、径流和地下水,时空演变特征为研究对象～利用中国气象局和水利部的长期气象和水文观测资料～开展陆地水循环格局和水资源情势的时空演变规律和变化过程的检测及诊断研究,揭示陆地水循环要素和水资源格局的主要控制因素及其演化趋势～辨识气候变化和人为活动因素对陆地水循环格局和水资源情势影响的相对贡献～为建立大尺度陆地水循环模拟和数据同化系统、实现“陆地水文-区域气候”双向耦合模拟以及研究区域水资源脆弱性与适应对策提供基础科学信息。主要研究内容包括: 1、陆地水循环气候要素多时间尺度变化规律 研究我国东部季风区及主要江河流域,松花江、辽河、海河、黄河、淮河、长江、东南诸河、珠江八大流域系统～下同,陆地水循环气候要素各种时间尺度的变化和变异～包括年代际变化、周期、突变和趋势。利用经过质量控制的气象资料～采用降雨径流系数、降雨蒸发系数、水汽收支、水循环强度指数以及时间序列的突变、周期和趋势统计分析以及大尺度水汽收支诊断分析和非线性动力学分析方法等工具～重点分析近50，100年东部季风气候区和主要江河流域地面气温、降水、土壤水分和潜在蒸发变化的时空规律～特别是长期趋势变化和年代际、周期变化规律。 2、我国东部季风区的主要江河流域径流和蒸发变化特征及其成因辨识 研究我国东部季风区的主要流域地表和地下径流的年代际变化、周期、突变和趋势特征～并进行地表径流和水资源量变化的成因分析。利用降雨径流变化趋势法、降水径流模式法,径流双累积曲线法,、流域蒸发差值法、分项调查还原法以及分布式水文模型的一致性修正方法等多种方法～对地表径流和水资源量进行还原分析,利用时间序列突变、周期和趋势统计分析工具～重点分析近50，100年主要流域地表径流和水资源量变化规律～近30年海河等典型流域地下水位变化规律,此外～通过对东部季风区内主要流域的年径流模数空间分析～开展不同流域间的径流比较分析。利用基于降雨，径流关系的数理统计模型和考虑土地利用和覆被变化的流域水文模型等成因分析法～开展对主要江河流域代表站近50年实测及天然地表径流量变化的气候与人为驱动机制研究～甑别出人类活动 ,如土地利用和土地覆盖变化、修建水利工程等,和气候自然变异,如降雨变化,对径流的影响。 3、极端气候与水文事件的变化特征 研究适合我国东部季风区特点的气象与水文相协调的极端事件指标与评估方法,进行东部季风区及主要江河流域近50，100年极端降水事件,包括干旱和强降水、暴雨,变化特征的分析,研究东部季风区主要江河流域近50年洪水和极端枯水事件变化特征～以及近100年典型流域,淮河、长江中下游,洪水和极端枯水事件变化特征。通过设定洪水阈值和枯水阈值～统计每年超过洪水阈值和低于枯水阈值的天数～将其作为极端事件变化特征要素,也可以将年最大流量和年最小日平均流量分别作为洪水、枯水极端水文事件变化特征要素,利用概率密度函数、噪音比、突变和趋势等统计分析工具～重点分析长期趋势变化和多年代变化频率和强度的转折特征。 4、我国东部季风区主要江河流域水文-气候数据分析 建立我国东部季风区主要江河流域水文-气候数据库～并进行质量控制、均一化处理、空间插值和图解,mapping,～包括主要江河流域过去50年和未来50年站点和格点的气候和水文数据库。气候站点资料为东部季风区国家级台站地面气温、降水、蒸发皿蒸发量日观测～约200站土壤水含量逐旬观测记录,格点资料为基于全国2500个台站观测资料获得的季风区主要流域0.5?×0.5?经纬度网格点上的日、月平均气温、降水记录。水文资料为东部季风主要江河流域主要控制水文站的日流量观测记录。模式模拟资料将具有1.0?×1.0?经纬度网格分辨率～典型流域具有0.5?×0.5?经纬度网格分辨率。 经费比例:15.4% 承担单位:国家气候中心、水利部水利信息中心 课题负责人:罗勇 学术骨干:刘志雨、王永光、王金星、唐国利、许红梅、杨建青、任玉玉、张艳武 课题2、气候变化背景下未来水文情景预估及不确定性研究 预期目标: 依据IPCC最新评估报告提供的多GCMs模式的情景信息集合～研究我国东部季风区未来气候变化多模式预估的不确定性,提出未来气候变化下降水等水文预估的概率预测体系～发展多模式共识性预测的贝叶斯理论与方法～提高预测可信度,通过统计和动力学降尺度～应用到区域和流域尺度水循环与水资源未来时空变化的预估～为研究气候变化对我国东部季风区水循环的影响提供科学依据。 研究内容: 未来气候变化的情景预估是研究气候变化对水循环水资源未来变化趋势的重要基础。由于IPCC AR4的多个气候模式预估的不确定性～如何减少未来输入到水文模式中计算的降水等水文要素预估的不确定性～获得可信度比较高的情景和预估范围～以及通过适当的降尺度技术途径～获得高分辨率的气候-水文解集信息是本课题重要的研究问题。主要研究内容包括: 1. 气候变化多情景下水文变量概率预测的贝叶斯理论与方法 研发贝叶斯,Bayes,统计理论与方法～使之能够使用IPCC-AR4所有可用的GCM模型的输出资料～来生成降水等水文变量未来变化的概率预测。重点探讨贝叶斯模型加权平均,BMA,方法～研究如何根据模型预测值和观测值之间统计的一致性来确定贝叶斯模型加权的权重。研究更为有弹性的概率预测方法～即可以分别单独用到水文变量～例如当前和将来的降雨或当前和将来的温度～也能扩展到同时包括当前和将来降雨和温度的概率预测的分析途径。同时～研究和提出任意概率分布情况下的蒙特卡罗马尔可夫链,MCMC,方法～其中包括研究参数的先验分布确定的随机抽样策略和计算后验概率分布等。 2. 未来气候变化情景下降水预估的共识性与可信度研究 研究贝叶斯理论体系上的降水等水文变量不确定性预估的共识性问题～其中包括BMA 共识的预测和变异特性分析～量化气候变化情景降水等水文要素预估的不确定性～解释相互之间的分歧～确定整体可靠性目标求解途径。设法充分利用IPCC第四次评估报告给出的丰富的未来情景数据～提高概率预估的可信度～减少水文预测的不确定性。 3. 面向陆地水文过程及流域系统的降尺度技术研究 开展气候变化与水循环研究面临的尺度问题分析。研究降水、温度等水文气象变量预测的动力降尺度问题与方法～分析GCM的系统误差或偏差应用到RCM过程中的传播～分析RCM本身的偏差以及来自GCM偏差的非线性相互作用,探讨统计降尺度方法～研发统计-动力降尺度技术与方法。与水文变量概率预测的贝叶斯理论方法结合～研究和分析未来气候变化情景下当地尺度流域降水概率预测及其在水资源影响评估的应用。获得东部季风联系的八大流域未来20-50年全国1?×1?网格,典型流域0.5?×0.5?网格,的日平均气温和降水量估计值。 经费比例:15.2% 承担单位:北京师范大学 课题负责人:段青云 学术骨干:徐宗学、郑小谷、叶爱中、彭定志、庞博 课题3、陆地水文-区域气候耦合模拟及水循环变化机理分析 预期目标: 阐明气候、人类活动和陆地水循环的相互作用机理～建立中国东部季风区陆 区域气候模式～实现“水地水循环模拟系统～以及考虑对气候反馈的陆地水文- 文-气候”的双向耦合模拟～甄别过去50年气候变化和人类活动对我国东部季风区陆地水循环要素变化的贡献,揭示未来20-50 年中国东部季风区陆地降水、蒸发、径流和可再生水资源量对气候变化的响应机理及时空分异规律,揭示重大调水工程水量配臵对区域气候和水循环的影响～为中国水资源脆弱性评估和适应性对策提供科学依据。 研究内容: 以中国东部季风气候区的大尺度陆地水循环系统为研究对象～基于气候与水文长期台站观测、试验流域观测以及卫星遥感信息～分析典型流域水循环过程的动力学机制～建立大尺度陆地水循环模型～以及考虑陆地水文过程反馈的陆地水文-区域气候模式～实现“水文-气候”的双向耦合模拟,探讨气候变化和人类活动对陆地水循环影响的分离方法,研究未来气候均值、年际和极端事件的变化对陆地水循环的影响机理～重大调水工程对区域气候和水循环的影响～揭示气候变化下中国东部季风区陆地降水、蒸发和径流等水循环要素的时空分异特征～为中国水资源脆弱性评估和适应性对策提供科学依据。主要研究内容包括: 1.大尺度分布式陆地水循环模型研制 以课题承担单位自主研发的流域水文过程模型,分布式时变增益模型、植被界面过程模型和陆面过程模型,为基础～集成地表水、地下水、地气相互作用、农业灌溉、跨流域调水等过程参数化方案～发展能够刻画中国东部季风区主要地理、水文特征的新一代大尺度分布式陆地水循环模拟系统,TERWAS,;利用研究区域地气通量观测计划数据库、试验流域水文观测、中国生态网络观测～以及卫星遥感信息～改进对陆地水文模拟系统关键过程的参数化～验证模型的模拟精度～并分析模型的不确定性,构建数据与模型的同化系统～基于中科院和气象局的超级计算机对所开发的新一代大尺度分布式陆地水循环模拟系统进行大规模并行化计算方面的研究和实现～提高模拟的精度和时空分辨率。 2.陆地水文-区域气候双向耦合模式研究 基于研制的大尺度分布式陆地水循环模型～结合区域气候模式～采用次网格的升尺度聚合以及降尺度聚解方法～研究降水、土壤湿度、蒸发、径流等水文要素及关键过程在粗网格与细网格间的尺度转换方法～实现陆地水文-区域气候的双向耦合模拟～构建自主知识产权的考虑土壤水、地下水、地表水之间相互作用、以及农业灌溉、跨流域调水对气候反馈作用的陆地水文-区域气候双向耦合模式,并利用水文气象观测资料、重力卫星遥感信息、野外实验站点信息～对陆地水文 -区域气候双向耦合模型进行验证。 3.基于耦合模拟的气候变化下水循环时空变异与响应的机理 利用所构建的陆地水文-区域气候双向耦合模式～对我国东部季风区内各流域过去50 年水循环要素变化格局进行模拟～从物理成因上研究气候-陆地水循环耦合强度变化的调控因子～揭示过去50 年气候变化下我国东部季风区陆地水循环的响应机理和反馈机制～甄别气候变化和人类活动对陆地水循环要素变化的贡献～为气候变化下区域水资源安全影响分析提供科学依据。 4.陆地水循环过程对未来气候变化的响应格局研究 采用陆地水文-区域气候双向耦合模式进行气候变化情景的动力降尺度～ 给出中国东部季风区未来20-50 年气候变化情景,利用陆地水循环模拟系统,对气候变化情景进行订正后～模拟未来20-50 年中国东部季风区陆地及流域水资源分区的降水、蒸发和径流等水文要素的时空分布格局～划分气候变化影响敏感区～ 2给出不同气候情景下我国东部区联系流域系统30×30km的陆地水循环中的降水量、蒸发和径流深估计值～分析未来水循环要素的演化趋势。给出未来气候变化下重大调水工程供水区和受水区水量平衡的变化～以及极端气候事件下可供调水量～为气候变化和水资源脆弱性评估提供水资源变化情景依据。 经费比例:17.5% 承担单位:中国科学院大气物理研究所、中国科学院地理科学与资源研究所 课题负责人:谢正辉 学术骨干:林朝晖、马柱国、田向军、王爱慧、杨宏伟、占车生、秦佩华、朱芮芮 课题4、气候变化对北方典型农业及生态脆弱区水资源的影响 预期目标: 开发适用于北方农业及生态脆弱区的生态水文过程模型～并在遥感和地理信息支撑下扩展到区域尺度,依据过去50 多年的模拟分析～揭示我国北方典型农业及生态脆弱区,黄淮海平原、松嫩-三江平原和黄土高原,水循环过程对气候变化的响应机理及其对农业生产、地下水均衡和生态环境的影响,揭示极端水文和农业干旱的成灾机理～提出减灾和抗灾的措施～建立旱灾的农业损失评估方法,预估未来20-50 年气候变化下北方典型农业及生态脆弱区水资源供给、农作物耗水和灌溉需水的变化趋势～揭示农业干旱频率和强度的变化对农业生产、粮食安全和生态环境的影响机理～评估气候变化对研究区水资源安全、粮食安全和生态安全的效应。研究成果为北方农业及生态脆弱区水资源保障、农业发展和生态环境建设提供科学依据。 研究内容: 以我国北方华北的黄淮海平原、东北的松嫩-三江平原及黄土高原生态脆弱区为研究区～研究气候变化背景下区域水循环的响应机理、干旱导致的缺水以及水资源变化对农业生产、粮食安全和生态环境的影响。通过田间/野外和小流域生态水文试验、遥感信息反演～建立耦合主要农作物生长过程、土壤-植被-大气系统水分能量传输、土壤水-地下水交换和人工侧支水循环等过程的区域生态水文模型。通过对过去50多年黄淮海平原、松嫩-三江平原、黄土高原水循环过程及水资源变化的模拟分析～识别气候变化对研究区水文过程、农作物及生态环境需水、水资源安全的影响机制。研究和评价气候变化与区域极端干旱事件的关系～预估未来20-50 年气候变化情景下研究区农作物需水、水资源、干旱强度和频率的变化及其生态环境效应。基于水土平衡～分析黄淮海、松嫩平原粮食生产安全的水资源保障机制～为区域水资源调配、农业生产布局和生态环境保护提供科学依据。主要研究内容包括: 1. 北方农业及生态脆弱区水资源的时空格局和演变规律 基于研究区内中国生态研究网络试验站,禹城站、栾城站、三江站、海伦站,和典型试验流域～开展主要作物和植被类型的生态和水文过程试验观测～结合长时间序列的历史观测数据～研究主要农作物和植被类型的需水规律和关键参数～分析生态水文关键过程对气候变化的响应机理。 在已建立的植被界面过程模型,VIP,的基础上～ 研制主要农作物生长和产量形成过程、降水-地表水-土壤水-地下水交换过程模块～基于遥感和地理信息系统技术～建立区域尺度的生态水文模型。并针对不同地区、作物类型分析模型的适用性和不确定性～确定模型的关键参数。 结合长时间序列的气象观测数据和不同时期的土地利用数据～分析主要农作物的生态水文过程对气候波动/变化的响应机理～模拟分析过去50 多年黄淮海平原、松嫩-三江平原水循环时空格局及其演变规律～揭示气候波动/变化对区域农业生产和生态需水、灌溉用水、地下水采补平衡和水资源安全的影响。 研究百年尺度上东亚夏季风强度演化与黄河中游地区,黄土高原,径流时空变化规律～分析水资源时空演变与气候要素之间的非线性关系～揭示东亚夏季风强度变化对黄河中游降水量、天然径流量和径流可再生性及人类用水行为的影响。通过研究黄河中游天然径流模数区域变化特征及其成因～分析气候变化情景下黄河中游不同区域水资源演化的影响～揭示典型区气候-水文-地貌-植被耦合关系及其反馈和调整机制。 2. 未来气候变化对北方农业和生态脆弱区水资源供需影响的预测和评估 基于多个IPCC 未来气候变化情景～利用流域生态水文模式模拟未来 20-50 年研究区水循环和水资源供需的时空格局和变化特征,研究气候变化对农作物和 生态环境需水、地下水均衡和区域水平衡的影响机制和量级,预测未来20-50 年气候变化下研究区水资源供给、农业耗水、灌溉用水量以及水资源亏缺量～提出粮食生产安全的水资源保障措施,评估气候变化和人类活动对生态脆弱区水土保持和生态恢复的影响～提出应对气候变化的水资源可持续利用、农业发展和生态建设的措施和政策建议。 3. 气候变化下干旱频率和强度对区域农业生产的影响 研究极端水文和农业干旱的成灾机理和评价指标～及其对区域水资源安全、粮食安全和生态安全的影响,分析未来 20-50 年多个气候变化情景下干旱频率、强度、影响范围的变化趋势,模拟分析研究区农业干旱频率和强度的时空分布规律～及其对流域水循环过程、粮食产量和植被生产力的影响。基于旱灾的脆弱性和风险评估～分析提高应对极端干旱事件的我国北方典型地区的适应性管理机制。 4. 气候变化下生态脆弱区水生态环境效应及调控 针对黄淮海平原和松嫩-三江平原的农业等经济用水过度挤占生态用水导致地下水漏斗、河道干涸沙化、湿地严重退化问题～重点研究生态环境需水、湿地生态系统退化的生态水文机制～预测未来气候变化下湿地生态需水的演变趋势～评估湿地变化引起的水环境效应～提出湿地生态需水和农业需水相协调的水资源配臵方案～为湿地保护和粮食安全生产提供水安全保障。 分析气候变化下黄河中游不同地貌类型区水利水保措施、土地利用、灌溉用水等对流域水循环的影响～揭示典型区气候-水文-地貌-植被耦合关系及其反馈和调控机制～阐明气候变化下水利水保措施对黄河中游水资源的影响规律,探索为适应未来气候变化下生态系统稳定的水土保持措施空间配臵模式。 经费比例:17% 承担单位:中国科学院东北地理与农业生态研究所、中国科学院地理科学与资源研究所 课题负责人:苏红波 学术骨干:莫兴国、章光新、师长兴、林忠辉、方海燕、王随继、尹雄锐 课题5、气候变化对南方典型洪涝灾害高风险区防洪安全的影响 预期目标: 面对国家应对气候变化对南方洪涝灾害高风险区防洪安全影响的重大需求～开展气候变化对洪水频率、强度以及时空分布研究～评价气候变化对我国南方重大水利工程、区域防洪和城市防洪安全影响～为制定应对气候变化对洪涝灾害高风险区防洪安全影响的适应性措施提供科学支撑。 研究内容: 以我国东部季风区频繁发生暴雨洪水的珠江流域和淮河流域为研究对象～建立水文循环模拟系统,TERWAS,区域水循环洪水模块,基于长期水文监测及未来气候情景～开展气候变化对洪水的强度、频率及时空分布影响研究～分析洪涝极端事件对区域和城市的防洪工程设计和运行等防洪安全方面的影响～揭示气候变化背景下我国洪涝灾害高风险区洪水发生、演变及极端事件发生的规律～为我国应对气候变化对区域防洪安全影响而采取的适应性措施提供科学依据。主要研究内容: 1.区域水循环洪水模块研制与气候变化对极端洪涝水文事件的影响分析 研制区域水循环洪水模块～嵌套到水文循环模拟系统,TERWAS,中,建立气候变化对区域防洪安全影响评估模式平台,基于长期水文监测及未来气候情景～预估未来20,50 年淮河、珠江流域汛期径流量以及主要干支流控制站径流过程～着重分析极端洪涝事件发生强度、频率和时空分布变化趋势～探究气候变化对流域内洪涝时空格局变化的长期影响。 2.气候变化对洪水频率变化影响分析的方法研究 研究国内外洪水频率分析理论和计算方法～建立考虑气候变化的适合中国国情的洪水频率分析计算方法～分析淮河、珠江流域洪水频率和洪峰流量对气候变化的敏感性。 3.气候变化对区域防洪安全体系影响的分析评估 基于长期水文观测事实及未来气候情景水文预估成果～以洪涝灾害高风险区淮河流域和珠江流域内的重要大型水库、蓄滞洪区等重大水利工程为研究对象～分析灾害性洪水发生的规律和演变趋势～研究气候变化下灾害性洪水对其工程设计、运行等防洪安全影响～分析气候变化对区域防洪安全体系影响的阈值～评估 气候变化对区域洪水灾害风险的影响。 4. 气候变化对典型城市防洪安全的影响评价 以淮河流域和珠江流域内的典型重大城市为研究对象～基于长期水文观测事实及未来气候情景水文预估成果～分析灾害性城市暴雨洪涝灾害发生的规律和演变趋势～开展极端洪涝水文事件对城市防洪安全的影响评价～为气候变化下城市防洪排涝规划、防洪工程设计提供科学依据。 经费比例:15.4% 承担单位:国家气候中心、水利部水利信息中心 课题负责人:章四龙 学术骨干:姜彤、李岩、陈树娥、孙春鹏、苏布达、胡健伟、刘绿柳、张冬峰 课题6、气候变化影响下我国水资源的脆弱性与适应对策 预期目标: 面向国家应对气候变化影响的重大需求～依据气候变化背景下我国东部季风区陆地水循环时空变异与响应机理的认识～开展气候变化背景下水资源脆弱性与适应性对策研究～提出气候变化对我国东部季风区重点流域水资源供需态势影响及脆弱性的系列成果图～为应对气候变化影响的水资源适应性管理与对策～提供科学依据。 研究内容: 本课题重点研究气候变化下水资源脆弱性和适应性。结合我国东部季风区经济社会发展对水资源需求分析～研究气候变化情景下水资源影响与水资源供需耦合响应关系～分区评价水资源的脆弱性及其阈值～分析气候变化对南水北调重大调水工程的影响和对区域水资源安全的影响评估～提出应对气候变化影响的适应性对策。主要研究内容: 1.水资源脆弱性理论与方法 界定水资源脆弱性的基本概念～探讨气候变化背景下水资源脆弱性的理论与方法。在分析我国东部季风区流域水资源变化的基础上～构建水资源脆弱性评价指标体系及其阈值分析～研究气候变化背景下水资源脆弱性的评估模型与途径。 2.气候变化对水资源供需态势影响及脆弱性评价 分析我国东部季风区经济社会发展对水资源需求变化的事实～研究气候变化对水资源供给和需求的影响机理～探讨气候变化对水资源供需态势的影响。依据水资源脆弱性评价指标体系～结合课题1、2和3的研究成果和需水预测研究～以全国水资源综合规划中确定的水资源三级区为单元～评价我国东部季风区重点 流域水资源的脆弱性,研究未来社会经济发展对区域水资源安全保障需求～分区确定气候变化背景下水资源安全阈值。 3.气候变化对南水北调重大调水工程的影响研究 在南水北调水源区和受水区陆地水循环要素变化和预估的基础上～结合南水北调工程总体规划～研究气候变化背景下调水区和受水区的水文丰枯遭遇及其水资源情势～研究气候变化对南水北调中线工程水资源保障的风险～提出不同气候变化情景下水资源配臵方法和方案～研究实现南水北调工程效益优化的适应性对策。 4.气候变化对我国水资源安全影响的适应性对策研究 在我国东部季风区水循环要素演变历史和未来变化预估的基础上～结合流域防洪规划、水资源综合规划～研究气候变化下干旱对供水安全、水生态安全以及极端气候事件对防洪安全的影响,研究气候变化下水资源影响适应性管理对策,评估我国目前应对气候变化适应性措施的适应效能～分析实施适应性措施的成本收益与制约因素～探讨气候变化下水资源适应性管理的、模式及保障途径。 经费比例:19.5% 承担单位:中国科学院地理科学与资源研究所、水利部水利水电规划设计总院 课题负责人:夏军 学术骨干:张继昌、王金霞、乔云峰、张永勇、柳文华、刘小勇 四、年度计划 研究内容 预期目标 , 成立项目专家组 , 项目与课题任务分解, , 成立项目办公室 , 各课题制定出课题详细野外考, 召开项目启动会 察计划、观测试验计划, , 落实各课题任务与详细工作计, 获得部分野外观测数据, 划 , 第二年全面野外工作仪器、装第 , 各课题收集相关资料 备、交通、临时用工准备就绪, , 野外考察仪器、装备定购、调试 , 完成收集到的水文、气象、遥感、 , 气候-水文双向耦合模型的研制 专业图件、社会经济数据、文献, 开展部分野外考察工作 等资料的整理工作～建立项目内一 , 根据前期研究积累～开展与水循资料共享机制, 环水资源有关的气候、水文和生, 若干初步研究成果, 态等研究工作 , 培养杰青1名, , 召开亚洲气候变化对水文水资, 课题组长在国际水资源学术组年 源影响学术会议、我国东部季风织中担任重要职务, 区气候水文研讨会～为项目全, 发表论文20余篇,SCI论文3-5 面、高效开展提供交流平台和基篇,～培养研究生5-8名。 础背景 1、在过去水循环要素演变规律与未, 各课题野外观测、调研、试验进 入全面观测和调查阶段～获得一来情景预估方面: 批野外实测调研数据 , 我国东部季风区主要江河流域, 初步建立相关机理研究模型～获 极端事件变化分析检测方法研得一些模型分析结果 究～研究我国北方主要江河流域, 全面获得一批野外考察数据～分 近50，100年极端降水事件与近析完成部分相关成果 50年洪水和极端枯水事件变化第 , 发展改进应用适合于我国东部 特征, 季风区主要流域极端事件变化 , 研究我国南方主要流域陆地水的分析检测诊断理论方法, 循环气候要素和水文要素各种, 初步完成典型流域降尺度计算, 时间尺度的变化和变异, 二 , 初步建立跨流域调水对陆面水, 对贝叶斯方法在大尺度区域进文过程及区域气候影响的陆地 行初步测试～并基于动力区域气水文-区域气候耦合模式系统～ 候模式～初步开展大尺度动力降并探讨跨流域调水的气候效应, 年 尺度测试。 , 弄清气候波动/变化对区域农业 和生态需水、灌溉用水、地下水2、在气候变化影响下水循环区域响采补平衡和水资源安全的影响应与变化归因方面: 机制。 , 提出气候变化下区域防洪安全, 开展以季风区为重点范围的大体系影响评价指标体系。 尺度水循环过程对全球气候变, 提出气候变化对我国南水北调 化的响应机理及其区域分异规 研究内容 预期目标 律的研究～开展遥感解译工作, 中线工程影响的评估成果,气候, 陆地水循环模拟系统的建立、验变化背景下针对南水北调工程 证与陆面同化系统的建立, 影响的适应性对策。 , 陆地水文-区域气候耦合模式系, 初步提出我国东部季风区各重 点流域现状条件下和未来气候统的建立与验证。 影响下水资源需求变化的分析3、在气候变化对南、北方典型水资成果, 源问题的影响研究方面: , 提交项目中期研究报告, , 发表核心期刊论文30余篇,SCI, 过去50年来气候变化对黄淮海论文12-18篇,～培养研究生 平原、松嫩—三江平原作物耗8-10名。 水、灌溉用水的影响～分析农业 干旱、水文干旱与区域农业生产 和农业水资源保障关系。 , 1873年以来东亚夏季风强度变 化对黄河中游降水量特征值的 影响～分析其非线性变化与阈 值, , 开展气候变化下洪水频率、强度 和时空分布的分析, , 研究气候变化下区域和城市的 防洪安全评价指标体系。 4、在气候变化影响下水资源的脆弱 性和适应对策方面: , 开展东部季风区重点流域水资 源脆弱性评估的基础理论与方 法研究, , 研究气候变化对南水北调中线 工程水资源保障的风险～提出不 同气候变化情景下水资源配臵 方法和方案～研究实现南水北调 工程效益优化的适应性对策, , 初步开展水资源供需预测研究。 4、召开气候变化对水文水资源影响 国际研讨会，参与第九届中国水论坛 大会 研究内容 预期目标 1、在过去水循环要素演变规律与未, 发展改进应用适合于我国东部 季风区主要流域水循环变化的来情景预估方面: 分析辨识理论方法, , 研究我国南方主要江河流域近, 给出我国南方主要江河流域近 50，100年极端降水事件与近5050，100年极端降水事件与近50 年洪水和极端枯水事件变化特年洪水和极端枯水事件变化特 征～并开展我国北方主要流域径征, 流和蒸发变化的成因辨识研究, , 揭示我国北方主要流域径流和, 继续开展贝叶斯多模式分析方蒸发变化的检测成因, 法研究, , 建立陆地水文-区域气候耦合模, 采用A2情景及2-3个GCMs作为式系统～并揭示人类活动与气候 边界～在大尺度流域上开展动力变化对陆地水循环要素变化影 降尺度方法研究与测试。 响规律, , 预测和评估未来20-50年极端干2、在气候变化影响下水循环区域响旱对黄淮海平原、松嫩-三江平应与变化归因方面: 原农业水资源供需平衡状况的 影响。 , 我国东部季风区主要江河流域第 , 建立夏季风强度变化等指标与 水循环变化的成因分析辨识方天然径流变化之间的统计模型～ 法研究, 反演1873年以来天然径流的变, 利用已建立的陆地水循环系统化, 与区域气候模式进行耦合～建立三 , 提出气候变化下区域防洪体系 考虑土壤水地下水相互作用、调防洪安全影响评价, 水影响的区域气候模式, , 初步提出我国东部季风区重点, 利用已收集的水文气象观测资流域水资源的脆弱性分析与评 料对模拟结果进行验证～并探索年 估成果, 人类活动与气候变化对陆地水, 提出气候变化下水资源脆弱性 循环要素变化影响。 的安全阈值初步研究成果。 , 发表核心期刊论文50-60篇,SCI3、在气候变化对南、北方典型水资论文19-25篇,,培养研究生源问题的影响研究方面: 10-15名。 , 未来20-50年气候变化下极端干 旱对主要农区农业生产和水资 源保障的影响, , 1873年以来夏季风强度变化对 黄河中游天然径流的变化的影 响, , 开展气候变化下对珠江流域飞 来峡水库防洪安全影响评价～开 展气候变化下淮河流域蒙洼蓄 洪区防洪安全影响评价, , 综合开展气候变化对区域洪水 研究内容 预期目标 灾害风险评价。 4、在气候变化影响下水资源的脆弱 性和适应对策方面: , 系统开展东部季风区重点流域 水资源供需及预测工作～研究考 虑气候变化因素影响的水资源 量变化～需求量变化, , 初步评价我国东部季风区重点 流域水资源的脆弱性, , 初步构建水资源脆弱性评估与 适应对策决策支持系统。 5、召开气候变化对水文水资源影响 国际研讨会，参与第九届中国水论坛 大会 1、在过去水循环要素演变规律与未, 给出近100年我国典型流域,淮 河、长江中下游,洪水和极端枯来情景预估方面: 水事件变化特征, , 研究近100年我国典型流域,淮, 揭示我国南方主要流域径流和 河、长江中下游,洪水和极端枯蒸发变化的检测成因, 水事件变化特征, , 得出海河流域地下水位变化规, 研究近30年海河等典型流域地律及成因, 下水位变化规律。 , 获得并验证A2情景下～不同GCM, 采用IPCC不同情景及GCMs作为模式动力降尺度模式结果～并完第 边界～继续研究动力降尺度方成比较分析, 法,采用现在及未来气象数据运, 获得A1B与B1情景下初步动力 行动力降尺度方法, 降尺度结果和A2情景下统计-动, 在A2情景下～采用现在及未来力降尺度模式输出测试结果, 四 气象数据测试统计-动力降尺度, 揭示过去50 年气候变化下我国 方法。 东部季风区陆地水循环的响应 机理和反馈机制～甄别气候变化2、在气候变化影响下水循环区域响和人类活动对陆地水循环要素年 应与变化归因方面: 变化的贡献, , 完成对未来20-50年气候变化情, 开展我国南方主要流域径流和景的预估, 蒸发变化的成因辨识研究, , 提交气候变化对典型城市防洪, 利用已建立的陆地水文-区域气安全影响评价, 候双向耦合模式～对过去50年, 初步提出气候变化对我国水资 水循环要素变化格局进行模拟, 源时空格局的影响、水资源敏感, 利用IPCC中GCM模式预估气候地区的社会经济影响的分析和 情景～采用陆地水文-区域气候 研究内容 预期目标 双向耦合模式～对未来20-50年判断, 气候变化情景进行预估～给出中, 提出气候变化对我国东部季风 国东部季风区未来20-50年气候区重点流域水资源供需态势影 响及脆弱性的区域分布成果图, 变化情景。 , 初步提出应对气候变化的我国3、在气候变化对南、北方典型水资东部季风区水资源适应性管理源问题的影响研究方面: 体系, , 发表核心期刊论文60-80篇,SCI, 未来20-50 年气候变化对黄淮论文25-30篇,,培养研究生 海平原、三江平原水安全状况变12-15名, 化对粮食安全和生态安全的影, 咨询报告1-2份～专著2-3部。 响, , 未来20-50 年气候变化对径流 可再生性的影响～以及水利水保 措施对黄河中游水资源的影响 程度变化, , 开展灾害性城市暴雨洪涝灾害 规律和趋势演变研究, , 开展气候变化下城市的洪水安 全影响评价研究。 4、在气候变化影响下水资源的脆弱 性和适应对策方面: , 系统研究未来社会经济发展对 区域水资源安全保障需求～分区 确定气候变化背景下水资源安 全阈值; , 初步开展气候变化对我国水资 源安全影响的适应性对策研究, , 结合流域防洪规划、水资源综合 规划～研究气候变化下干旱对供 水安全、水生态安全以及极端气 候事件对防洪安全的影响, , 评估我国目前应对气候变化适 应性措施的适应效能～分析实施 适应性措施的成本收益与制约 因素。 研究内容 预期目标 , 建立典型流域,北方海河、南方, 全面完成项目各预定目标～提交 淮河,水循环演化驱动因子概念相关成果 模型～分析总结陆地水循环要素, 揭示我国东部季风区陆地水循 和水资源格局的主要控制因素环格局和水资源情势的时空演 及其演化趋势, 变规律和变化过程～阐明陆地水, 完成统计-动力降尺度模型针对循环要素和水资源格局的主要 不同GCM不同情境的结果分控制因素及其演化趋势～辨识气 析, 候自然变率和人为活动对陆地, 利用陆地水循环模拟系统及未水循环格局和水资源情势影响 来20-50年气候变化情景～进行的相对贡献, 陆地水循环过程对未来气候变, 完成陆地水循环过程对未来气 化的响应格局模拟分析及总结, 候变化的响应格局模拟～给出未, 分析总结气候变化、面向农业安来水循环要素的演化趋势, 全生产和生态保护的全流域水, 完成统计-动力降尺度方法报告 第 资源可持续利用的对策和措施, 及最终结果, , 评估我国现有应对气候变化对, 提出应对气候变化、面向农业安 水资源影响管理措施效能～包括全生产和生态保护的全流域水 成本与收益分析、制约因素等, 资源可持续利用的对策和措施。 五 , 探讨气候变化下水资源适应性, 提出黄土高原水利水保措施适 管理的制度、模式及保障途径, 应气候变化保障生态安全的对 , 研究气候变化影响下水资源安策 全保障体系。 , 针对我国东部季风区水资源供 年 , 全面总结 需及洪涝灾害的季节性特点～提 出未来20-50年气候变化情景影 响下水资源脆弱性区域分布图, , 系统提出应对气候变化的适应 性管理与对策措施, , 提交应对气候变化影响的适应 性国家战略与对策的咨询报告 1-2份,其他咨询报告2-3份～专 著2-4部, , 发表核心期刊论文50-70篇,SCI 论文21-30篇,,培养研究生 12-15名, , 培养杰出人才2-3名。