长江流域气候变化影响脆弱性和适应性.docx

1、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 50100 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

2、 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1516C,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1014C，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 21 C ;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

3、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 1618C，湘、 赣南部至南岭以北地

4、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1618C之间；重庆至万县地区达 18C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

5、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14.014.023.214.74.1中国10.911.622.111.6-1.5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10 C累积温度达到50006000C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10 C累积温度一般在5000 C 以下，长江源区不

6、足200 C,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 16002000mm；广东、广西和海南部分地区超过 2000m m。秦岭淮河以北，陕西、山西、河北及 东北大部年降水量在400600mm ；大兴安岭、榆林、兰州、拉萨一线西北地区 多在400 mm以下；新疆天山以北100300mm、以南不足100mm，在柴达木盆

7、 地、塔里木盆地和吐鲁番盆地更是不足 50m m。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

8、的 3545%。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 3045%。长江流域多年平均降水量为 1127m m,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 1100m m。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 8001000mm。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120

9、0 mm；江源地区降水量最少， 为 100500mm （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1126.7311.9494.3227.092.1中国823.9191.3417.1159.455.8时间分配上，冬季（122月）降水量为全年最少（表1.2）。月面雨量大于 100 mm的月份在上游是59月（最大降水月为7月，平均降水量177.9mm）, 中下游地区是38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 420600mm,但在西部104 E最低值只有100 mm左右；68

10、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 400 mm以外，大部分地区平均雨量在400700mm； 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

11、。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2024hpa；雷州半岛及海南岛高达 2426hpa。在黄淮地区水汽压一般 为1216hpa；到华北平原北部、东北平原降至 812hpa；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 1216hpa；西北东南部和西藏东南部为 812hpa；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 24hpa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 3033hpa,在东南部沿海地区、江南中部和 汉江

12、平原水汽压也能达到2830hpa。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1620hpa,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

13、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 6 hpa,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。 20 cm 口径的蒸发器安装在距地面70 cm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

14、多；而 E601 型蒸发器面积为 3000 cm2,仪器埋在土壤中。顶端距地面 7.5 cm,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， 20 cm 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 069，因此 20 cm 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 12002000mm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 10001200mn左右。西藏中西部、南疆、 青

15、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 24003200mm（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 6001000mm而在江淮以南地区、东北东部和 北部地区蒸发量一般是400600mm南疆至内蒙中西部大于1000mm冬季，大 部地区水面蒸发量为100300mm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3004

16、00mm春季，蒸发量300500mm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 700900mm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 200300mm 的低值区主要位于东北北部和东部地区，而蒸发量 400600mm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 960m m,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

17、及江西境内为高值区， 发量为10001600mm （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

18、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

19、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 90 wm-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70 wm-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

20、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 180220wm-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 120220wm-2，源区由于海拔高，可达到 200 wm-2以上。上游地区一般界于120220wm-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120140 wm-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160180 wm-2，春秋季总辐射为80120 wm-2，冬季总辐射

21、 为 6080 wm-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 0.3412C（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0.511.05C （唐国利等，2009）表1.3中国近百年温度变化趋势（C /100a）19062005 年来自文献0.34林学椿&于淑

22、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。19512005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

23、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1.91 T /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 19512004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

24、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1.4 1951-2004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C

25、RU 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 1

26、990s 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19831999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1950s1960sS位于华北，1970s1980s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

27、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19612005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 3.54 h.m-2。1960s1970s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

28、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。19612000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

29、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。 19562000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

30、南、西藏交界区（任国玉等， 2006；曾燕等， 2007）。19562005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 1 00年气候变化19002000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

31、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 18852000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 0.87 r /100a , 0

32、.71 C /100a , 0.59 C /100a, 0.92 C /100a的速率呈现增加趋势，年平均气温增温速率也达到 0.79 C/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）。