研究方法和存在问题分析

气候变化对水文水资源影响研究基本上都遵从“未来气候情景设计—水文模拟—影响研究”的模式，具体来说可以归纳为[25，28]：

（1）设计或选定未来气候变化情景。

（2）选择、建立并验证水文水资源模型。

（3）以气候变化情景作为水文模型输入，计算并分析区域水文循环过程和水文变量。

（4）气候变化对水文水资源影响评估，提出相适应的对策和措施。

可见，未来气候情景设计是研究气候变化对水文水资源影响的重要内容。

由于人类目前还不能准确预测未来气候将如何变化，气候影响研究工作只能根据各种方法研究制定未来气候构想或称未来气候情景（Scenario）。当前气候变化对区域或流域水文水资源系统的影响研究主要是通过研究流域气温、降水、蒸发等变化对径流可能的增减趋势及对流域供水的影响[29]。归纳已有的研究成果，未来气候情景设计主要有五类[14，25，28，29]：

（1）情景任意假设法。任意给定气温、降水等气候要素的变化值，比如假定未来气温升高1℃、2℃、3℃、4℃等，降水量减少或增加1%、5%、10%等，结合水文模型推算在这些情景组合下的径流变化，分析流域水资源对气候变化的敏感性[42～50]。

（2）时间类比法。根据古气候、历史气候和现代气候资料推测生成未来气候的变化情景，以此分析气候变化对水文水资源系统的可能影响。

（3）空间类比法。将某一相似区域当前的气候状况作为另一区域未来的气候变化情景。(www.xing528.com)

（4）基于GCMs输出法。以GCMs模拟的CO2倍增数值试验结果产生的气候情景作为未来的气候变化情景，结合水文模型来确定水文状况[47，51～53]。

（5）时间序列分析法。利用同期径流与降水、气温等气候资料，并用统计分析方法推测未来气温、降水的变化以生成未来气候变化情景，并建立径流与降水、气温等的相关统计模型，以预测气候变化对流域水资源影响[54～67]。

目前气候变化对水文水资源影响的研究存在以下不足：

（1）采用不同的气候情景生成技术和水文模型预测的气候变化对流域水资源的影响不同，甚至差别很大，原因既与选用气候情景和水文模型的适用性有关，也可能与流域的资源环境数据还不能满足数据使用的要求相关。

（2）研究内容主要集中在气候变化对流域径流平均变化的影响，而对气候变化对水文极端事件的响应、对水质的影响、对农业灌溉的影响和对供水系统的可靠性、恢复性和脆弱性的影响等研究较为薄弱，从而对流域未来水资源持续利用的指导意义不足。

（3）GCMs输出和水文模型耦合的研究方法存在两方面的不足：

1）是精度问题。陆面水文的降水与径流过程都存在很强的次网格不均匀性，而GCMs的空间分辨率低，且大多数GCMs都假定气候模型网格内植被和土壤在水平方面上是均匀的，对水文和陆地表面过程参数定量较简单。科恩SJ在进行哥伦比亚流域气候变化与水资源管理的研究中，通过对由GCM估计的温度和降雨进行内插，以提高其分辨率，建立了1°的经纬度网格水文径流模型，但这样还是不足以准确的反映复杂地形特征和陆面水文过程[68]。

2）是不确定性问题[69]。由于缺乏对水文物理过程和大气系统内部变化等的深刻认识，气候情景的生成、水文模型的结构及其GCMs与水文模型在不同空间尺度的转化等方面的不确定性因素都将导致预测结果的可信度降低。同时，假定气候情景法并不能确定流域将发生的确切情景和确切时间，这也给流域未来水资源管理带来不确定性。然而，尽管GCMs空间分辨率低，只能提供大尺度范围的预测结果，但至今还没有哪种方法能比GCMs提供更多、更有价值的气候要素信息，随着人们对气候系统各种过程认识的深入，对气候要素观测技术的提高和观测资料的累积，GCMs参数化过程的合理化，GCMs将可以提供准确的未来气候变化信息，用GCMs输出生成气候情景无疑是很有前途的方法[28]。嵌套气候模型是解决因GCMs分辨率低引起的精度不高问题的有效途径，该技术使用一个大尺度GCMs的输出数据，作为限制地域高分辨率气候模型运行所需的气象边界条件，换言之，低分辨率GCMs模型模拟大尺度气候特征，而地理和其他地形的影响则通过嵌套区域模型来解决。目前在大气模式中发展更加详尽的陆面过程模式已成为气候研究中的热点问题。发展适合不同大气模式的陆面过程模式并将它们分别耦合于相应的大气模式中是大气模式发展和完善的必然趋势[70]。