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气候变化对郑州市水资源承载能力的影响作用研究

涂莹  
【摘要】: 由于水文循环的作用,使得大气系统与水资源系统的关系显得极为密切,同时,由于人类的涉水活动,大气系统变化引起的水资源系统变化又会反射到人类经济社会的发展上。然而这种反射作用的效应有多大,在过去的100年中,尽管有大批的科学家进行了相关的研究,但始终没有一个定论。本文就是在这样的背景下,选取郑州市为研究对象,在分析郑州市历史气候变化规律及其对人类社会内部各用水部门影响作用的基础上,以“水资源承载能力”为桥梁,通过建立降水、温度两大气候因子与水资源承载能力主客体的量化关系,并结合现阶段国际上通用的CGCM和CM大气环流模型A2、B1两种情景下模拟得到的郑州市未来降水、温度预测值,来分析郑州市未来气候变化经过水资源系统反射到经济社会发展上的效应有多大。主要研究成果如下: (1)对郑州市过去58年年均降水量及四季平均降水量变化规律进行分析研究。结果表明:在过去的58年中郑州市年均降水量及四季平均降水量年代际间波动性较强;在年均降水量中,春季、夏季降水量所占比重最大,对年均降水量起到决定性作用;年均温度、春季、秋季及冬季平均温度都表现出增加的变化趋势,特别是进入21世纪以后,升温幅度更加明显,而夏季平均温度并未表现出明显的升温或降温趋势,变化较稳定;经相关分析,春季、秋季平均温度的变化是全市年均温度变化的主要原因。 (2)在线性相关分析的基础上,采用多元线性逐步回归分析的方法,建立郑州市地表水资源量、农业生产单位面积粮食产量及人均生活需水量量化模型。通过对模型决定系数、校正决定系数、F检验,Durbin-Watson统计量的计算及分析,判定各模型的统计学意义显著、模拟精度较高、模型残差相互独立,可用于对郑州市未来年份的地表水资源量、农业生产单位面积粮食产量及人均生活需水量进行预测。 (3)采用加拿大气候模拟与分析中心的CGCM大气环流模型和美国地球物理流体动力学实验室的CM大气环流模型模拟结果平均值并结合Delta降尺度方法,对A2、B1两种背景下郑州市2010~2020年年均降水量、年均温度、四季平均降水量及四季平均温度进行预测。预测结果显示,两种背景下全市未来年均降水量较多年平均值偏少,而温度较多年平均值偏高,说明未来年份,郑州市气候条件整体将趋于干旱。 (4)在对郑州市2010~2020年气候情景进行预测的基础上,结合1999~2006年郑州市气候背景下经济社会发展情况,对A2、B1背景下全市2010~2020年水资源承载能力主客体主要指标进行预测,在此基础上,采用水资源承载能力量化模型,计算A2、B1两种背景下郑州市2010~2020年水资源承载能力,并对计算结果进行分析。主要得到以下结论:A2、B1两种背景下,郑州市2010~2020年始终处于超载状态,并表现出逐年加重的变化趋势,即由轻度、中度超载向重度超载转化;同时由于A2背景下年际间降水、温度波动性更大,全市水资源承载能力较B1背景变化更为剧烈。


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