张建云南京水利科学研究院水利部应对气候变化研究中心 2010 年 3 月 26 日

气候变化对水资源影响初探 张建云南京水利科学研究院水利部应对气候变化研究中心 2010年3月26日

气候变暖—不争的科学事实 （2部影响深远的电影）戈尔：难以忽视的真相！后天 “很显然，我们现在面临着一个逐步加深的全球气候危机，这需要我们尽快地行动起来，减少温室气体排放，以最有效的方式解决问题”。温室效应－》两极冰盖融化，大量淡水改变或阻断北大西洋温盐环流，向北输送的热量骤减，地球进入第二冰期

气候变化— 严重影响自然生态系统 （北极冰盖消退） 1980年 2003年环北极冰盖的变化（NASA，2005）

气候变化－严重影响人类生存和发展 （岛国的灭顶之灾）群岛国家马尔代夫，平均海拔1.２米。全球变暖，“旅游天堂”的马尔代夫可能消失…准备举国搬迁马尔代夫首都马累（Male）海底议会（2009.10.09）

气候变化－国际政治和外交问题 （哥本哈根大会12.7-18）框架公约第15次大会,192成员国，100多国首脑出席四大议题: • 发达国家明确中期减排目标 • 化解发达国家与发展中国家的分歧 • 发展中国家能否自愿提出减排目标 • 明确对发展中国家资金供应

汇报内容 现象——观测到的变化分析——可能影响评价认识——个人观点

1.1 全球温室气体浓度变化 温室气体浓度增加热量平衡改变全球气候变化

1.2 全球气温变化 IPCC-AR4 全球气候在过去百年正经历以全球变暖为主要特征的显著变化 1906～2005，全球平均气温升高0.74℃；美国航天局2010年1月22日：最近十年是有温度记录以来最温暖的十年

1.3 中国气温变化 1.0 温度距平（℃） 0.5 0 -0.5 -1.0 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 中国年均气温变化趋势中国气温变化与全球趋势基本一致,过去百年上升0.8℃ 最近50年，平均升率略高于全球平均水平 : 0.22℃/10a

夏春秋冬 1.3 中国气温变化 1951-2004年月平均气温变化趋势 (℃/10a) 1951-2004年期间季节平均气温趋势系数分布 (℃/10a) 四季均呈升温趋势，其中，冬季节升温显著；春夏季节存在局地降温情势。

1.4 中国降水变化 1956-2002年中国年降水量变化趋势系数 • 西部: 增加较明显 • 华南: 增加 • 华北: 减少 • 东北: 减少

1.4 中国降水变化 两个时段年平均降水量变化情况（1980-2000年与1956-1979年平均降水量之差） • 海河流域: 减少明显 • 长江下游: 增加明显 • 黄河流域: 减少较明显 • 西部内陆河: 增加较明显

1.5 中国暴雨变化 1980年前后60min降雨量比值分布极端强降水事件日数的变化趋势 • 区域性短历时暴雨强度有增加趋势 • 区域性极端强降水日数有增加趋势 • 陕西宽坪，1998.7，1300mm/ 6-7h（调查） • 广东湛江：2007.7，1188mm/24h（实测）

天津升 196mm 福建升 50-60mm 上海升 115mm 广东升 50-60mm 1.5 中国海平面变化全球平均海平面每年上升1-2mm,中国近50年上升130mm 2008年我国沿海海平面为近10年来最高，比2007年上升了14mm

1.6 台风变化 强热带风暴发生频繁呈增加趋势 1970年以来我国登陆台风统计（登陆时最大风速统计）台风浣熊

1.7 河川径流变化 • 总体趋势：减少 • 显著减少趋势：海河、黄河、辽河 • 弱减少趋势：淮河、松辽河、珠江、长江 • 弱递增趋势：长江中下游，淮河上游，嫩江我国主要江河年径流量的变化（1981-2004年相对于1950-1980年）

1.7 河川径流变化 海河流域实测径流量的变化张建云等，我国主要江河近50年河川径流变化，水科学进展，2007（5）

1.7 河川径流变化 黄河流域实测径流量的变化径流减少主要集中在中下游地区（气候变化影响30%左右，人类活动为主要原因）张建云等，我国主要江河近50年河川径流变化，水科学进展，2007（5）

十大流域干旱面积长期变化趋势(1951-2007） 1.8 干旱情况变化斜体及下划线为通过0.05信度检验

干旱发生频率的变化 1979-2007年和1951-1978年年平均干旱日数之差 1.8 干旱情况变化 • 干旱频繁增大区域 • 辽河流域 • 海河流域 • 淮河流域北部 • 黄河流域大部 • 珠江流域大部 • 西南诸河干旱频率减少

1.8 干旱情况变化 • 建国以来，我国干旱灾害的严重程度不断加深； • 与建国初相比，21世纪以来的平均受旱率、平均成灾率和粮食减产率分别是原来的2.3倍、4.3倍和2.6倍； • 2008年，全国耕地累计受旱面积367亿亩，农作物受灾面积182亿亩，成灾102亿亩；因旱造成粮食损失161亿kg。不同年代我国干旱灾害情况统计

1.9 冰川雪盖变化 • 冰川大范围缩小，雪盖面积下降，永久性冻土退化《中国冰川资源及其变化调查》项目显示：与第一次冰川普查相比，面积缩小比例为7.4％青海高原多年冻土面积的减少和冻土下界的升高，20世纪60年代与90年代相比，高原多年冻土下界分布高度上升约71米，季节性冻土厚度平均减小19cm。

1.10 湖泊萎缩 20世纪50年代以来，全国有142个大于10km2的湖泊萎缩，总计面积减少9574km2，占萎缩前湖泊总面积的12%，蓄水量减少516亿m3，占湖泊总蓄水量的6.5%。我国不同类型湖泊萎缩情况统计

1.11 湿地退化 区域暖干化导致湿地资源减少、抗干扰能力减弱生物多样性减少，濒危物种增加、自然退化加重

汇报内容 现象——观测到的变化分析——可能影响评价认识——个人观点

气候变化产生的可能影响 全球变暖气候要素变化温度降水海平面其它影响领域水资源农牧业林业生态海岸带其它

对水的影响 气候变化（水）防洪水资源水工程生态

2.1 对防洪安全的可能影响 • 全球变暖空气温度升高大气持水能力增加降水机率增大、强度增强，暴雨发生机率加大 • 全球变暖海平面上升（2007年国家评估报告：2100年中国沿海海平面平均可能上升0.6-0.74m） • 沿海及河口地区防洪形势更加严峻 • 全国平均降水量增加（国家应对方案：2020年，全国年平均降水量将增加2-3%，2050年增加5-7％)，将增加洪涝灾害发生机率。气候变化对极端事件的影响

2.1 对防洪安全的可能影响 我国极端气候事件发生呈频率增加强度增大趋势 91江淮洪水 98长江、松花江、闽江洪水 2003、2005、2007淮河洪水 2005、2008西江洪水淹没房屋

2.2 对水资源的可能影响 全球变暖地表潜热增加蒸散发增强高温热浪及干旱事件频次增加、范围扩大气候变化加剧区域干旱

2.2 对水资源的可能影响 • 2006年,川渝百年一遇大旱 2009年春,北方百日无雨雪，15省干旱严重自去年9月份以来，近半年的时间内，西南很多地区降水量不到200毫米，不到正常年景的一半，西南5省致百年不遇大旱：6130万人受灾，1807.1万人饮水困难， 503.4万公顷农作物受灾，111.5万公顷绝收，直接经济损失达236.6亿元。。

2.2 对水资源的可能影响 侧重经济发展（A2）情景的2050年水资源分布:北方缺水情势可能进一步加剧。 • 我国洪涝干旱灾害发生机率可能增加 • 南涝北旱的的格局可能不会有明显改变 • 随着社会经济的发展，北方缺水情势可能会进一步加剧

2.2 对水资源的可能影响 农业灌溉用水量增加蒸散发增加作物需水变化灌溉需水变化气温升高生长期变化利用有效降水变化降水变化

2.2 对水资源的可能影响 全球变暖－>温度升高－>需水增加 • 初步分析： • 农业:增加2.7%（相对情景：气温＋1℃，降水＋3%） • 工业:气温每升高1℃将导致冷却需水增加1~2% • 生活:气温每升高1℃，生活用水量增加1.0%左右 • 生态:水面蒸发加大－>生态用水增加 • 供需矛盾更加突出。

2.2 对水资源的可能影响 温度升高水体富营养化水质恶化水质性缺水影响供水安全

2.3 对水工程安全的可能影响 气候变化对工程安全的影响：（1）中国气候区的变化，工程设计标准问题（2）极端低温对水工材料特性的影响（3）长历时干旱高温对工程安全的影响

2.3 对水工程安全的可能影响 气候变暖会导致大量海水蒸发，大气中水汽增多，容易导致极端事件增多。就温度而言，全球变暖指全球范围内平均温度上升，同时温度变化幅度增加，发生低温寒流和高温热浪的可能性增加。近几年，发生3次明显寒流： 1、2004年到2005年冬季，我国出现了两次大范围寒潮过程，造成长时期的降温和严寒天气； 2、2008年1月南方冰冻雨雪天气 3、今年冬季华北等地寒潮暴雪天气因此：年平均气温可能继续升高也可能发生极端低温寒潮

2.3 对水工程安全的可能影响 冻融破坏的影响 DL/T 5082-1998 《水工建筑物抗冰冻设计规范》根据最冷月平均气温 T确定我国气候分区：严寒区：T<-10℃ 寒冷区：-10℃≤T≤-3℃ 温和区：T>-3℃

区寒严区分界线冷寒温和区我国1月份平均气温分布图 2.3 对水工程安全的可能影响水工建筑物抗冰冻设计规范水工混凝土试验规范修订？

2.3 对水工程安全的可能影响 极端低温寒潮影响寒潮寒潮混凝土内部温度较高 F F F F F F F 混凝土内部温度较高遭受寒潮，混凝土表面迅速降温内外温差形成拉应力拉应力大于抗拉强度，出现裂缝

2.3 对水工程安全的可能影响 水工混凝土的抗冻性能试验 F100抗冻等级混凝土 -25℃～8℃冻融制度下的抗冻性能： C20水工混凝土，75次冻融循环后，质量损失率已大于5%、相对动弹性模量已下降至初始值的61% C30水工混凝土，100次冻融循环后，质量损失率为5.6%、相对动弹性模量下降至初始值的53%

2.3 对水工程安全的可能影响 冻融对水工建筑物的破坏冻融导致建筑物表面剥落冻融导致建筑物骨料外露

2.3 对水工程安全的可能影响 持续高温干旱对水工建筑物的影响气候干旱导致混凝土内部水分散失表面开裂混凝土体积干燥收缩当混凝土干燥收缩受到某种约束混凝土无法产生收缩变形

1978年该坝遭遇百年不遇的长期高温干旱气候 使坝体长期处于空库＋自重＋温升荷载组合下运行 6＃坝出现80.0m裂缝右岸12＃坝出现29.35m裂缝 2.3 对水工程安全的可能影响持续高温干旱对水工建筑物的影响丰乐混凝土双曲拱坝

2.3 对水工程安全的可能影响 海平面上升影响全球气候变暖海平面上升海水腐蚀的影响我国沿海港口分布示意图

2.3 对水工程安全的可能影响 气候变暖海平面上升海水盐浓度变化海水入侵内陆（无盐蚀区变为有盐蚀区）低盐浓度区变为高盐浓度区腐蚀区域面积扩大腐蚀强度增加

2.3 对水工程安全的可能影响 钢筋混凝土腐蚀经济损失统计

2.3 对水工程安全的可能影响 北仑港10万吨级矿石码头轨道梁

2.4 对生态影响－水体污染 河流湖泊变暖，热力结构和水质变化，藻类和浮游生物增加太湖2007年4月平均水温19.56℃，为25年来最高，为藻类暴发提供了适宜的条件太湖蓝藻暴发

2.4 对生态影响－水土流失 气候干旱植被退化水土流失加重极端暴雨增多冲蚀加强 2005年普查资料：全国水土流失面积357万km2，占国土面积的37.6%，其中：水蚀161万km2，每年江河流失表土50亿t。大量泥沙流入河道。

张建云南京水利科学研究院水利部应对气候变化研究中心 2010 年 3 月 26 日