长江流域气候变化影响脆弱性和适应性.docx
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长江流域气候变化影响脆弱性和适应性
长江流域气候变化影响、脆弱性和适应性
第一章气候变化的观测事实与未来趋势
本章主要对过去100年和50年长江流域的气候变化观测事实、气候变化可能原因做出科学评估，同时对今后50~100年由于人类活动引起的气候变化可能趋势进行初步预估。
首先对全国和长江流域气候的基本特点进行简要介绍，第节阐述长江流域气候变化主要观测事实，第三节描述长江流域极端气候事件的变化情况，最后对长江流域未来温室气体排放情景下的可能气候变化趋势进行初步介绍。
第一节基本气候特点
一．气温和热量
根据1956-2005年气象观测资料，我国年平均地面气温为11.1C，其空间分布受纬度、拔海高度等因子影响较大。
中东部年平均气温整体上由南向北递减，纬向分布明显。
在内蒙古和黑龙江的北部年平均温度低于0C,东北和华北北部
大部分地区10C以下，江淮地区为15〜16C,华南地区超过20C,海南岛24C以上。
西部地势对年平均气温的分布有着显著影响。
在塔里木盆地和吐鲁番盆地为10〜14C，青藏高原大部、阿尔泰山、天山、祁连山等地区年平均气温在0C
以下。
在流域上，珠江流域年平均气温最高，达到21C;松花江流域年平均气
温最低，仅2.5C。
1月是中国全年最冷的月份，南北温度梯度也最大。
在东北最北部的漠河等地1月份平均气温接近-30C，而在海南岛南部超过20C，南北温差达50C左右。
7月是我国多数地区（除沿海和岛屿外）全年最热的月份，东部南北温度梯度变得最小。
我国最南段的珊瑚岛7月平均温度为29C，而最北端的漠河地区也能达到18.4C。
同时，7月份西部地区温差却处于全年最大。
准葛尔盆地、塔里木盆地月平均温度超过24C（吐鲁番盆地达32C），而在青藏高原大部分是8〜16C，在最冷的伍道梁地区仅为5.4Co
长江流域气候温和，多年平均气温高于全国平均，年平均气温一般在12〜17C之间。
年平均气温空间分布呈东高西低、南高北低的分布趋势，中下游地区高于上游地区，江南高于江北。
中下游大部分地区年平均气温在16〜18C，湘、赣南部至南岭以北地区达18C以上，而在汉江上游地区降至14C左右。
上游地区受到地形的影响，由四川盆地的16C降低到源区的-4C。
四川盆地为闭合高温中心区，大部在16〜18°C之间；重庆至万县地区达18°C以上；云贵高原地区西部高温中心达20C左右。
而在海拔500m以上的一级阶梯地区，年均气温在10C以下（图1.1）。
图1.1长江流域年气温空间分布图
长江流域地面气温季节变化比较明显（表1.1）。
夏季受到西太平洋副热带高压和大陆热低压控制，夏季风盛行，全流域平均气温为23.2C,大部分地区平均气温在25C以上，7月达到最高；冬季受蒙古冷高压控制，极地冷空气源源不断入侵大陆，大部地区1月份气温降到全年最低。
7月平均温度在上游地区为21.4C，中下游地区为27.4C；1月平均温度在上游地区为2.7C，中下游地区为3.8C。
表1.1长江流域和全国平均年及四季平均气温（C）
年
春
夏
秋
冬
长江
14.0
14.0
23.2
14.7
4.1
中国
10.9
11.6
22.1
11.6
-1.5
长江流域中下游地处我国亚热带，生长季较长，超过200天，热量资源比较丰富，稳定大于等于10C累积温度达到5000〜6000C以；上游的四川盆地作物生长季多在250天以上，热量资源丰富，但西南和青藏高原地区，生长期较短，只有50天左右，热量资源相对匮乏，稳定大于等于10C累积温度一般在5000C以下，长江源区不足200C,是我国热量资源最贫乏的地区。
二•降水和湿度
（1）降水。
我国1956-2005年多年平均年降水量824mm，降水的水汽主要来源于太平洋和印度洋，降水的时空分布与季风活动密切相关。
年降水量由东南沿海向西北内陆呈递减趋势，等值线大致呈东北西南走向。
秦岭淮河以南地区年降水多在800mm以上。
其中，东南和华南沿海及丘陵地区在1600〜2000mm；
广东、广西和海南部分地区超过2000mm。
秦岭淮河以北，陕西、山西、河北及东北大部年降水量在400〜600mm；大兴安岭、榆林、兰州、拉萨一线西北地区多在400mm以下；新疆天山以北100〜300mm、以南不足100mm，在柴达木盆地、塔里木盆地和吐鲁番盆地更是不足50mm。
流域上，东南诸河流域、珠江流域的年降水量在1600mm以上，而在西北诸河流域则不足300mm。
图1.2长江流域年降水量空间分布图
夏季是我国绝大部分地区降水量最多的季节。
在东北、华北和西部大部夏季
降水量占全年降水的60%以上。
其中，大兴安岭、渤海湾、西部的中部地区比例超过70%;西南雅鲁藏布江以南部分河谷地区比例可达到80%。
冬季是全国大
部分地区降水量最少的季节。
除东南部、新疆大部分和青藏高原西部地区外，各地冬季降水量的比重在5%以下。
受到季风活动影响，春季降水在我国东南部的比重较高。
在鄱阳湖、洞庭湖、武夷山区和南岭等地区占全年降水的35〜45%。
台风影响下，我国海南岛及以南海域的秋季降水也能占到全年降水的30〜45%。
长江流域多年平均降水量为1127mm,属于我国降水量较为丰沛的地区之一。
但受到环流和下垫面的影响，降水量的时空分布非常不均匀，容易形成水旱灾害。
降水的地区分布呈东南多，西北少的趋势。
中下游地区除了汉江水系和下游干流区下游外，降水量均多于1100mm。
在洞庭湖和鄱阳湖水系年降水为
1350mm以上，尤其在东南部的鄱阳湖水系大部降水可达到1600mm，而在汉江
中上游地区减少为800〜1000mm。
上游大部地区降水量在600-1100mm之间。
四川盆地是上游地区的降水高值区，年降水量为1200mm；江源地区降水量最少，为100〜500mm（图1.2）。
表1.2长江流域和中国全国平均年及四季降水量（1956-2005年）（mm
年
春
夏
秋
冬
长江
1126.7
311.9
494.3
227.0
92.1
中国
823.9
191.3
417.1
159.4
55.8
时间分配上，冬季（12〜2月）降水量为全年最少（表1.2）。
月面雨量大于100mm的月份在上游是5〜9月（最大降水月为7月，平均降水量177.9mm）,中下游地区是3〜8月（最大降水月为6月，平均降水量为201.2mm）。
其中，4〜5月是春汛期，在东部地区降水量可达到420〜600mm,但在西部104°E最低
值只有100mm左右；6〜8月是夏汛期，是全年降水量最多的时期，除金沙江、嘉陵江和汉江上游不足400mm以外，大部分地区平均雨量在400〜700mm；9〜11月，各地降水量逐月减少，大部分地区10月雨量比7月减少100mm左右。
9月的秋汛，尽管雨量相对较少，但在嘉陵江和汉江上游地区为全年降水量的次高峰，少数年份秋汛期的雨量能超过夏汛期。
与全国平均比较，长江流域年降水量偏多300mn以上，各个季节的降水量也都比较多，其中春、冬季相对偏高尤其明显（表1.2）。
（2）湿度。
湿度指空气的潮湿程度，水汽压是度量空气潮湿度的常用物理量。
我国年平均水汽压的分布基本上与降水量的分布相一致，呈东南高、西北低的格局。
东部江淮地区以南，水汽压普遍高于16hpa。
其中，两广中南部、福建南部在20〜24hpa；雷州半岛及海南岛高达24〜26hpa。
在黄淮地区水汽压一般为12〜16hpa；到华北平原北部、东北平原降至8〜12hpa；东北北部不足8hpa。
我国西部，四川盆地西部和北部、贵州大部、云南北部水汽压为12〜16hpa；西
北东南部和西藏东南部为8〜12hpa；西北大部、青藏高原大部和内蒙古一般小于8hpa,尤其在青藏高原中西部水汽压仅为2〜4hpa
水汽压的季节分布与降水量基本一致。
夏季，受夏季季风的影响，大量水汽被带入我国，华南南部水汽压高达30〜33hpa,在东南部沿海地区、江南中部和汉江平原水汽压也能达到28〜30hpa。
冬季水汽压为四季最低。
在海南岛和雷州半岛等高值区一般为16〜20hpa,而在东北大部、华北北部、西北中部和青藏高原、内蒙古等地水汽压很小，只有2hpa左右。
春季和秋季，水汽压18〜28hpa高值区位于华南南部、海南南部和东部，低值区位于青藏高原、河西走廊、内蒙古一带，不足4hpa。
长江流域多年平均水汽压一般界于15-5hpa,由东南向西北降低。
中下游的
的两湖地区（洞庭湖和鄱阳湖）年均水汽压在15hpa以上；而在江源地区降低为2-5hpa。
由于位于温暖湿润的季风气候区，长江流域水汽压的年际变率远比北方的黄河流域小。
春季，受到季风影响，水汽压高值区出现在江南的两湖地区，大于15hpa,低值区位于河源区，不足2hpa；夏季，水汽压四季中最高，在长江下游，超过30hpa；秋季与春季相似，但四川盆地成为另一明显高值区；冬季平均水汽压均比较低，一般不足6hpa,四川盆地最高，可达8hpa以上。
三．蒸发
蒸发的变化是气候变化—水循环研究领域不可忽视的重要因子之一。
由于实际蒸散（发）的测定非常困难，而蒸发皿观测资料累积序列长、可比性好，长期以来，一直是水资源评价、水文研究、水利工程设计和气候区划的重要参考指标。
20cm口径的蒸发器安装在距地面70cm的高度上，由于水体面积很小，器壁甚浅，所测出的蒸发量比实际的蒸发量要大得多；而E601型蒸发器面积为3000cm2,仪器埋在土壤中。
顶端距地面7.5cm,所测得的蒸发量比较接近实际水面蒸发量。
但E601型蒸发器观测资料年代相对较短，20cm口径的蒸发皿观测时间序列长，况且它与水面蒸发之间存在很好的蒸发皿折算系数，年折算系数约为0．69，因此20cm口径的蒸发皿蒸发量的变化趋势可以代表水面蒸发的变化趋势。
根据1956-2005年蒸发皿蒸发量，我国大部分地区年蒸发量为1200〜
2000mm东北部的大小兴安岭和长白山地区、四川盆地、湖北西部、贵州东部和北部是我国水面蒸发量的低值区，在1000〜1200mn左右。
西藏中西部、南疆、青海西部、河西走廊、内蒙中西部是水面蒸发高值区，年蒸发量超过2000mm，
在干旱的沙漠地区可高达2400〜3200mm（图1.3）。
我国蒸发量的年内变化很明显，多数地区是夏季蒸发量最大，春秋季次之，冬季最低。
但在东南和华南地区秋季蒸发量大于春季，西南地区春季蒸发量最大。
夏季，我国大部地区水面蒸发为600〜1000mm而在江淮以南地区、东北东部和北部地区蒸发量一般是400〜600mm南疆至内蒙中西部大于1000mm冬季，大部地区水面蒸发量为100〜300mm而在东北北部、北疆及内蒙东部、四川盆地不足100mm在西南的西藏南部、四川西南、云南大部和南部的广东沿海及海南，蒸发量为300〜400mm春季，蒸发量300〜500mm勺低值区位于大小兴安岭、长白山地区、淮河以南地区、青藏高原东部，而蒸发量700〜900mm的高值区主要
位于南疆和青海西北至河西走廊、内蒙古中西部一带。
秋季，蒸发量200〜300mm的低值区主要位于东北北部和东部地区，而蒸发量400〜600mm的高值区位于内
蒙古、甘肃西部、新疆南部、青海西北至西藏中西部地区和广大华南地区。
图1.3中国年水面蒸发空间分布图
长江流域多年平均水面蒸发量较小，平均为960mm,中下游地区更小，西
南和河源地区增大。
四川盆地、大娄山、武陵山和雪峰山一带为低值区，蒸发量800mm左右。
长江河源区、云南和四川省的西南部，以及江西境内为高值区，发量为1000〜1600mm（图1.3）。
水面蒸发年内分配，夏半年占52%〜73%,冬半年占27%〜48%。
就季节来看，中下游地区夏季水面蒸发量最大，7月一般
可达到75mm以上；冬季蒸发量最低，大部分地区1月在30mm以下。
四．日照时数和辐射
日照时数指当地日照时间的长短，一般用小时数来表示。
我国东南部地区云量多，日照少，而西北和北部地区因云量少而日照丰富。
年日照时数3000h等值线位于锡林浩特、包头、银川、都兰、拉萨一线。
此线东南部年日照时数少于3000h，35°N以南的青藏高原和云贵高原东坡以东地区不足2200h,尤其是都
江堰和彭水等地成为我国日照最少的地区，不足1000h；此线西北部年日照时数
多于3000h，在新疆东部戈壁、内蒙西部、青藏高原东南部等地更在3200h以上。
长江流域平均年日照时数是全国各地区中最少的，一般在1500-2000h。
其中，上游地区四川盆地附近为我国日照最少的地区之一，年日照时数不足1000h。
上游地区日照在1-3月最多，平均每月可达200h以上，而在西南季风盛行的6-9月最少，其东部平均每月不足160h;中下游地区日照时数在2-4月最少，而在伏旱的7-8月最多。
到达地面的太阳辐射由直接辐射和散射辐射组成。
太阳直接辐射由于受到地形的影响，在我国的分布很大程度上偏离纬向分布。
西南诸河源区是我国全年接收到的太阳直接辐射最强的地区，超过170wm-2，而在长江上游的四川盆地附近只有40wm-2。
太阳散射辐射的分布总的来说是南方大于北方，西部干旱区大于东部湿润区。
位于西北诸河流域的塔里木盆地和长江上游的四川盆地，由于上空大气混浊度较高而成为我国太阳散射辐射高值区，中心值超过90wm-2。
而受到
水汽状况的影响，松花江流域和长江流域中下游地区是我国太阳散射辐射低值区，小于70wm-2。
各地太阳散射辐射均表现为冬半年小，夏半年大的特征。
我国年总辐射的空间分布表现为，高原大于平原，内陆大于沿海。
青藏高原是全国年总辐射最大的区域，在雅鲁藏布江流域的最高值超过220wm-2。
其东北部的的河西走廊与内蒙西部由于气候干燥，辐射总量也较高，为180〜220wm-2。
四川盆地及贵州山区为总辐射低值区，中心值小于120wm-2。
长江流域年太阳总辐射界于120~220wm-2，源区由于海拔高，可达到200wm-2以上。
上游地区一般界于120~220wm-2。
四川盆地全年云量较多，太阳总辐射不足130wm-2;中下游地区一般在120~140wm-2左右。
从季节平均状况来看，太阳总辐射在夏季最强，冬季最弱，春季强于秋季。
在四川盆地、贵州、湖南等低值区夏季总辐射为160~180wm-2，春秋季总辐射为80~120wm-2，冬季总辐射为60~80wm-2。
第二节气候变化观测事实
一．全国气候变化背景
1.全国温度变化
由于我国1950年以前观测资料覆盖面不完整，我国学者采用不同方法构建了全国平均温度的百年序列。
各序列的温度变化趋势表明，近100年来中国年平均气温呈现明显的变暖趋势，1906-2005年大约上升了0.34〜12C（表1.3）。
若取各序列的平均值，100年温度的平均变化速率为0.78C。
考虑估计误差，则增暖速率为0.78土0.27C（95汕信度区间），即0.51〜1.05C（唐国利等，2009）
表1.3中国近百年温度变化趋势（C/100a）
1906〜2005年
来自文献
0.34
林学椿&于淑秋（1995）
0.53
王绍武&叶瑾琳（1998）
0.95
唐国利&任国玉（2005）
0.86
唐国利&丁一汇（2006）
1.20
闻新宇&王绍武等（2006）
与全球所观测到的趋势基本一致，中国近百年来的气候变暖也有明显的纬度差异。
比较我国30°N以南纬度带和40°N以北纬度带可知，高纬度带的变暖速率比低纬度地区大得多。
1951〜2005年的实测资料显示，我国大部地区呈现增温趋势，但增温显著的地区主要在北方。
特别是在34°N以北地区，增温速率普遍在0.3C/10a之上；34°N以南大部分地区温度有不同程度的增加趋势，增温最小的地区主要集中在中国的西南部。
云南东部、贵州大部、四川东部和重庆等地在上世纪后半叶甚至表现为弱降温趋势。
我国温度变化的季节特征非常明显，各季的增温差异较大。
冬、春、秋季的温度上升速率分别为1.91T/100a,1.55C/100a和0.58C/100a。
而夏季的增温最不显著，变率仅为0.06T/100a。
1990s和1940s同为温度偏高年代，但前者的最大季温度距平出现在冬季，而后者的出现在夏季。
根据1951〜2004年的实测资
料，春季和夏季的变化较相似，两个季节均在上世纪后半叶相当长的时间内变化幅度并不大，只是从1997年开始呈现明显增暖的态势。
而秋季和冬季的气温都是以1987年为转折，呈现了加快增暖的迹象（任国玉等，2005）。
最近的50年
内，全国平均2月和1月增温趋势最明显，其中2月达到0.5C/10a，夏季的8月和7月增温最弱，接近0.1C/10a（图1.4）0
图1.41951-2004年全国平均各月气温变化趋势「C/10a）
2.全国降水变化
研究中国降水量长时间尺度的变化趋势，面临早期观测资料相当不足的困难。
王绍武等（2000）建立了中国东部35站季降水量距平序列，濮冰等（2007）将测站数量扩展到71站，建立了较完整的近百年降水量序列。
资料显示，1880-2007年间中国东部的降水量没有如温度一样呈现明显的单调变化趋势，但有较显著的年代际波动。
1901-2003年近百年月平均地表气候要素数据集一CRU资料显示，上世纪头20年全国降水相对充沛；1920S转为偏旱；1930S是个相对湿润期；1940S前5年全国连年干旱，而后5年降水显著增多（闻新宇等，2006）
近50年来，中国年平均降水的阶段性变化特征比较明显。
1950s到1960s和1970s降水由多到少，进入1980s降水增多，但1990s降水量仍少于1950s（任国玉等，2000，2005）。
进入21世纪以来，中国平均年降水量又再次表现出减少的迹象。
从近50年降水的季节变化来看，夏季降水呈现增加趋势，1950s为丰
水期，1960s-1980s为偏旱期，1980S中期以后进入新的丰水期，尤其在1990s夏季降水大幅增加；春季和秋季降水则呈现了明显下降趋势，尤其在1983〜1999
秋季降水下降非常显著；冬季降水量变化不很明显，但1980s末以来有一定增加趋势（任国玉等，2000，2005）。
我国多雨区在1950s〜1960sS位于华北，1970s〜1980s位于黄淮、江淮地区，1990s位于江南。
雨区位置的南移，造成了华北地区近50年的降水减少趋势和南方大部地区1990s降水显著增多的格局（王小玲等，2002）。
研究也表明，北
方地区年降水量的减少趋势主要归因于降水日数的显著减少，而长江中下游和华南沿海地区年降水量的增多则主要是降水强度增加造成的，西部地区年降水量的增多则是降水频率和平均降水强度共同增加的结果（Zhai等,2005；Yan＆Yang,
2000）。
3.其他气候要素变化
1961〜2005年间，我国年平均太阳辐射以每年1.02MJ.m-2的速率呈减少趋势。
1960s年太阳辐射量最高，从1970s一直呈下降趋势，到1980s末到了最低点，在1992年附近发生由少向多的转折。
全国年平均日照时数的变化与太阳总辐射的变化相似，呈明显的下降趋势，速率为3.54h.m-2。
1960s〜1970s为日照
时数较多时期，从1980s以来处于下降阶段。
1993年以后略有增加态势。
在有观测资料的近50年，太阳总辐射在四川盆地和内蒙西部有增加趋势外，其他地区全部呈现减少趋势；类似的，日照时数在青藏高原东部、甘肃、内蒙西部呈增加趋势，而在全国其他地区大部为减少趋势为主。
中国大部分地区的云量在上世纪后半叶呈减少趋势，可能主要是由于高、中云量下降引起的。
1961〜2000年间，总云量的减少主要发生在1970s末〜1990s中期，大约减少了4流右（江滢等，2007）。
全国只有个别地区，如30°N以南、新疆和西藏的局部地区呈现轻微增加趋势。
在季节上，只有冬季云量减少趋势的置信度水平为80%，春、夏、秋季云量变化的置信度水平达到98%以上。
尤其是
秋季总云量的减少趋势最明显，每10年减少了1.3%。
中国总云量变化趋势的时空分布特征与降水量的变化基本一致，总云量减少明显的地区，特别是华北大部和东北东南部地区，降水量下降和气候变干最显著（王绍武等，2002，2005）。
对小型蒸发皿蒸发量观测资料的分析揭示，近50年中国年平均水面蒸发量呈现明显下降趋势。
1956〜2000年间，我国冬季平均蒸发量有微弱的减少趋势，春季蒸发量呈明显的减少趋势。
而夏季蒸发量的减少最为显著，秋季也以减少趋势为主。
年和四季蒸发量大体上从1960S的最高值持续下降，到1980S末期达到低谷后，1990S呈微弱的上升趋势。
全国范围内，蒸发量呈增加趋势的地区仅局限在东北地区、甘肃南部、西藏西部及四川、云南、西藏交界区（任国玉等，2006；曾燕等，2007）。
1956〜2005年中国年平均风速呈显著的减少趋势，速率为每十年0.124m/s。
在中国北方、东部、沿海和云南等年平均风速比较大的区域，减少速率均在0.1m/s之上。
而在青藏高原的东部和东南部等年平均风速较小的地区，年平均风速无明显的线性变化趋势。
从季节变化来看，冬季平均风速减少趋势最为显著，其次是春季，夏季平均风速减少趋势最小。
年和各季平均风速的变化趋势均通过了0.001显著性检验。
二．长江流域气候变化趋势
1．长江流域近100年气候变化
1900〜2000年的长江流域年平均气温序列的变化趋势表明，长江流域年平均
气温变化趋势与北半球大致相同。
近百年来出现了两个变暖期，第一个在20世纪20年代，气温开始出现明显的上升，但仍有下降过程，第二个变暖期开始于80
年代后，此时气温显著上升，目前仍在升温过程中。
长江流域的降水变化与全球气温变化呈正相关性。
总体上当全球气温上升时，长江流域降水量也呈上升趋势；当全球气温下降时，长江流域降水量呈下降趋势（何丽等，2007）。
以长江中下游上海、南京、安庆、九江、汉口等有长序列观测资料的5站为
代表，计算1885〜2000年线性趋势得出，近100年以来长江中下游四季气温都是正的趋势，春、夏、秋冬各季气温平均以0.87r/100a,0.71C/100a,0.59C/100a,0.92C/100a的速率呈现增加趋势，年平均气温增温速率也达到0.79C
/100a左右。
图1.5表示长江中下游地区年降水量的变化情况。
可以看到，降水有明显的多年代尺度波动，显示较明显的40年左右准周期，但不存在明显的线性趋势变化，仅有微弱的增加现象（王绍武等，2000）。
近百年长江中下游地区四季降水变化
也存在弱的正趋势，其中春、夏、秋冬各季降水量平均以3.9mm/10a，2.7mm/10a，0.2mm/10a,0.8mm/10a勺速率呈现增加趋势，年降水增加速率为7.6mm/10a（陈辉等，2001）。
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