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1、气候变化对我国农业影响及应对研讨班,气候变化对西北及内陆河流域水资源(农业水资源)的影响,张 凯,中国气象局兰州干旱气象研究所 2008年9月,1.气候变化下的西北水资源量及变化趋势2.干旱内陆河流域主要水资源问题3.气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响4.气候变化的适应对策探讨,汇报提纲,前 言,近百年来，全球气候正在经历着以变暖为主要特征的显著变化，全球平均温度上升了约0.6以温室气体排放为主要标志的人类无序活动造成了这个严峻的现实。我国的年均气温上升了约0.40.5。甘肃省的观测分析结果表明，从1961到2000年，年均气温上升幅度约为0.8，不仅和全球变暖的趋势相一致，还明显高于全国平
2、均值。在全球气候变化的大背景下，影响生态系统最主要的两个因子降水和气温，在西北主要表现为降水的减少和气温的升高，进而深刻地影响水分循环。引起水资源在时空上的重新分布和水资源数量的改变，进而影响生态环境和社会经济的发展。因而气候变化对水资源的影响是成为全球变化研究的重要部分。,气候变化下的西北水资源量及变化趋势,1.西北地区气候变化特征,特征：西北地区温度总体呈上升趋势，而降水呈下降趋势。,2.气候变化对水资源的影响,气候变化下的西北水资源量及变化趋势,黄河上游,气候变化下的西北水资源量及变化趋势,随着全球变暖的加剧，90年代黄河上游气温显著增加，引起蒸发增大，冻土层减少，水分下渗增大，从而造成
3、流域内产流的减少。对陕、甘、宁、青4省影响较大的黄河流域中上游地区水资源呈明显的下降趋势，特别是最近10年下降幅度最大，比多年平均减少21%，水资源量只略高于最枯的1930s。泾渭河水系水资源对陕西工农业生产及城镇生活影响最大，两河的用水量占该省总用水量的46%，其水资源多年来呈现大幅减少趋势，比多年平均分别减少25%和28%。由于泾渭河水资源的大副减少，使得西安城市用水和关中盆地农业灌溉用水极度紧张，也使主要利用渭河水资源的甘肃天水市的工农业和城市用水非常紧张，与西安的情况不相上下，达到空前水平，在最严重的高温干旱季节，两市部分居民不得不买矿泉水和纯净水做饭。260多年来黄河上游流量的丰枯变
4、化与旱涝时段基本一致。这些都反映出黄河径上游流量与气候变化的一致性。,3.西北地区未来气候变化及其影响,气候变化下的西北水资源量及变化趋势,据国际气候专门委员会2001年综合了国际上的20多个全球气候模式，预测到21世纪末全球平均气温将上升1.4-5.8，其中中国部分约增加2.7，中国西北地区气温将可能变暖0.752.40，降水可能增加的范围在10%35%之间，其中甘肃可能变暖0.752.20，降水可能增加的范围在-0.5%20%之间。根据这种预测，这是过去1000年来温度上升最快的时期。我们又采用了分辨率较高的区域气候模式，将其结果与自然波动因素（如太阳活动、火山等）影响气候变化进行简单的叠
5、加，预测未来50年自然变化可能造成甘肃气候变冷，其变冷幅度大约为-0.3-0.4，而人类活动却造成气候变暖，幅度0.12.2之间，综合预测未来50年甘肃气候仍然持续变暖，特别是后30年增温更加明显。降水的变化不确定性较大，但呈现增加的趋势，有三个大值中心。,气候变化下的西北水资源量及变化趋势,酒泉,陇东,武-兰-甘,上述对未来的预测，从表面上看是比较乐观的，特别是降水的增加，对缺水的甘肃是非常有利的。但随着气温的升高，蒸发量也剧增，同时由于甘肃大部分地区地处干旱、半干旱区，平均降水量也就在100-400毫米，即使转为“暖湿型”气候，也不可能根本改变甘肃特别是极端干旱区干旱气候区的基本状况,对此
6、我们必须有清醒的认识。,干旱内陆河流域主要水资源问题,内陆河流域分布图,疏勒河,黑河,石羊河,干旱内陆河流域主要水资源问题,西北内陆水循环示意图,干旱内陆河流域主要水资源问题,（一）用水主要集中在中游地区，农业用水比例较大,（二）用水量逐年增加,耗水指数,干旱内陆河流域主要水资源问题,（三）地下水下降和泉水资源枯竭,干旱内陆河流域主要水资源问题,民乐,临泽,高台,乌江临泽,（四）水资源有效利用率较低浪费严重,在农田灌溉中，相当一部分灌区仍沿用大水漫灌的方式，造成水资源严重浪费。目前有的地区毛灌溉定额高达1275013500m3/hm2，个别灌区定额仍高达15000m3/hm2。根据灌溉试验资料
7、，一般灌溉定额为42004950m3/hm2，就可以获得高产因此，灌溉定额越高，无效消耗的水量就越多。水分消耗大而经济效益低。,干旱内陆河流域主要水资源问题,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,1.祁连山区气候变化特征,1.1 温度变化,温度变化在全球气候变化的条件下，内陆河流域气温发生了显著变化，特别是祁连山高寒地区，温度上升的幅度和趋势更加明显。从实测资料计算结果看，1990s上升幅度最大。,东,西,中,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,变暖也呈现出区域性特征，即祁连山区西部的升温要高于东部，中段升温较多，东部的气温变化不大。对比1980和2000年的气温数据，区域最高升温1.8，全
8、区平均升温1.0。,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,1.2 降水变化,山区降水分布也基本与山体走势一致，西段降水较少，降水量在150 mm左右；中段降水在400 mm以上，其中降水高值中心位于山体南侧的湟中(101.6。E，36.5。N)，年降水量为529.3 mm；祁连山东段降水在350 mm 以上。,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,降水也呈现了增加的趋势，东部降水变化不大，而中西部降水相对增加较多。对比1980和2000年的降水数据，全区降水量最大增加了11.4mm，最低增加0.9mm，全区平均降水增加5mm。,2.祁连山区气候变化对水资源
9、的影响,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,2.1 对出山口径流的影响,疏勒河,黑河,石羊河,河西内陆河河流径流量主要来自祁连山的降水，流量与祁连山区的降水关系非常密切，与山前走廊区的气候相关系数却很小。托勒、门源、刚察、酒泉、肃南站汛期降水与疏勒河汛期流量，祁连、托勒、门源、刚察、酒泉、民乐气象站汛期降水与黑河汛期流量以及门源、乌鞘岭气象站汛期降水与石羊河汛期流量之间的相关系数都超过了95%的信度，其中，黑河与祁连、疏勒河与托勒的相关系数最好，超过了99.9%的信度。祁连山区降水的变差系数非常小，托勒、祁连以及门源汛期降水的变差系数分别为0.16、0.11和0.13。河西内陆河流量的稳定主
10、要是祁连山区降水较稳定造成的，非汛期降水形成的冰雪消融也起到了一定的调节作用。,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,气温,降水,径流量,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,总体来看，各出山口流量近60来是趋于增加的，尤以冬季更为显著，其余季节流量也呈上升趋势，但表现不是很明显。黑河流域流量的增加主要是气候向暖湿转变的结果。表现在两个方面：一是祁连山区夏季降水量的增加，二是山区冬春季气温的升高。通过分析莺落峡出山口流量与气温的相关系数，表现为上年10月次年5月为正相关，其中34月，1112月相关尤其显著。冬暖有利于祁连山冰雪消融，产生径流。降水对流量的贡献主要在夏半年(510月)，其中69月
11、显著性水平超过0.01信度检验。冬季降水(雪)与流量相关很差，甚至呈负相关，这是因为冬季降水(雪)先以积雪形式储存于山顶，多降水(雪)天气通常气温偏低，减缓了冰雪消融。总体来看，降水与流量的关系更密切、更直接。,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,2.2 对上游山区冰川的影响,最近两年间,冰川为较大的负平衡,出现强烈亏损。冰川是气候的产物，冰川的萎缩强烈反映了祁连山冰川对全球气候变暖过程的响应。,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,3.走廊平原区气候变化特征,3.1 温度变化,走廊区东部石羊河流域温度上升幅度较大，与1950 s均值相比，平均温度上升幅
12、度达0.5，与19601990年均值相比，上升幅度达0.8，与全球升温幅度相等，可以认为达到显著水平。区内升温幅度最大的是民勤站，达1.0,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,走廊中部黑河流域中下游地区升温幅度最大，与1950 s均值相比，平均温度上升幅度接近0.8；与19601990年均值相比，上升幅度超过0.8，与全球升温幅度相等，可以认为达到显著水平。区内升温幅度最大的是民乐站，达1.1,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,走廊西部疏勒河流域升温幅度最小，与1950 s均值相比，平均温度上升幅度接近0.2；与19601990年均值相比，上升幅度接近0.5，比全球升温0.8幅度小。区内
13、升温幅度最大的是敦煌、安西站，达0.6,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,3.1 降水变化,降水略有增加,但不明显,3.走廊平原区气候变化对农业灌溉的影响,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,在走廊区，温度上升对水环境的影响，主要表现在使灌溉农业耗水量增加.根据黑河山区50年温度、径流、降水资料计算，气温每增加1，山区陆面蒸发蒸腾量增加21.5mm，相当于使莺落峡断面减少2.152108m3/a出山水资源。而走廊区温度上升引起的蒸发蒸腾增加更加显著，对莺落峡和正义峡区间农田灌溉耗水资料计算，温度每增加1，农田蒸发蒸腾量增加184.2mm，按张临高灌区
14、现有161.73103hm2农田和林草灌溉面积计算，相当于每年多消耗2.979108m3/a水资源量。可见温度上升对河西走廊区的水资源消耗影响之大，按走廊区现状耕地面积和分布状况，温度每上升1，可使走廊区水资源消耗增加13108m3/a左右。农业消耗水量的增加，进一步使生态用水量减少，从而导致生态环境退化、恶化。,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,走廊区温度上升对灌溉农田消耗水量的影响,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,4.气候变化造成水质恶化,农业用水的短缺,4.1河水水质变化：出山口河水矿化度主要受气候因素的影响，山区气候高寒、降水丰沛，多形成HCO3-Ca2+型淡水，随流程加长，
15、气温升高，降水减少，岩石物理风化、化学风化作用强烈，水的矿化度增高，水体化学类型由碳酸盐型向碳酸盐硫酸盐型再向硫酸盐氯化物型过渡。内陆河又是得到冰川补给的河流，河川径流量的大小除决定于山区降雨量外，还与冰川消融有关，当夏季气温升高，冰川消融量大，这时降雨亦丰，河水径流量大，河水矿化度就低；反之，冬季河水径流量小，矿化度就高。4.2湖泊水质变化：内陆河下游多是尾闾湖。东居延海历史上曾经是淡水湖，盛产鲤、鲫、白鱼、草鱼等淡水鱼类，1960年湖水矿化度为2.3g/L。历史上湖水面积最大曾达120km2，随着入湖水量减少，气温升高，湖水不断浓缩矿化，1979年湖水矿化度平均值为5.188g/L，198
16、0矿化度进一步升至7.10g/L以上，鱼类几乎全部死亡。1982年湖水矿化度为7.434 g/L，1985年为9.74g/L。其盐化速度之快远远超过了新疆博斯腾湖，25a来湖水矿化度平均每年升高0.3g/L,1996年6月湖水矿化度竟增至34.5g/L。,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,气候变化对干旱内陆河流域水资源的影响,气候变化的适应对策探讨,1.开发空中云水资源,气候变化的适应对策探讨,研究表明,祁连山区增雨(雪)有着优越的自然条件,空中水汽资源相对丰富,据计算,山区空中水汽约有15%左右形成降水。除了水汽丰富有利于增加降水外,祁连山区独特的地理条件使其成为人工增雨(雪)的极佳地区
17、。首先,祁连山区的高大地形容易截获过境的空中水汽,地形又处于迎风坡的位置,气流爬坡作用形成的辐合上升运动会进一步激发云和水汽上升凝结过程,非常有利于人工催化后的云在地形抬升的作用下凝结成雨;其次,祁连山区全年云量丰富,具备全年候人工增雨(雪)的良好条件,冬季人工增雪加大祁连山区冰雪蓄积,其融化产生的径流可有效调和补充少雨节季的用水;再之,祁连山区地表温度低,地面蒸发量弱,本地无效消耗较小,人工增加降水的利用效率较高。根据在祁连山区人工增雨实验所得出的初步结论,我们大体推算可为祁连山-河西走廊内陆河流域增加降水10%15%,约每年可增加降水7 亿m3。,气候变化的适应对策探讨,2 调整农业结构,
18、发展高效节水农业 一是压缩高耗水作物种植面积。进一步压缩带田和小麦、玉米等普通粮食作物种植面积,扩大牧草、经济作物种植面积,大力发展低耗水耐旱优质作物的种植,以减轻水资源的承载压力。二是发挥比较优势,加快配置优势主导产业。应大力发展草畜、制种、果蔬、花卉和啤酒花、酿酒葡萄、双低油菜、中药材等轻工原料生产,并逐步把它们培育成主导产业。此外要大力推广先进的灌溉技术,如滴灌、喷灌等。已有实践证明,地膜与滴灌技术相结合可较常规灌溉省水40%50%,增产10%20%,增加综合经济效益40%以上。,气候变化的适应对策探讨,3 加强流域虚拟水研究 虚拟水不是真实意义上的水,而是以“虚拟”的形式包含在产品中的“看不见”的水,因此也被称为“嵌入水”和“外生水”。虚拟水战略是指缺水国家或地区通过贸易的方式从富水国家或地区购买水密集型农产品(尤其是粮食)来获得水和粮食的安全。虚拟水贸易提供了水资源的一种替代供应方式,能更好的解决干旱缺水地区水资源短缺的问题,以减轻局地水资源紧缺的压力。,谢谢大家！,
