氣候異常對水資源影響評估的關鍵技術研究

王曉娜　蔡　靜（洛陽水文水資源勘測局，河南　洛陽　471000）

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氣候異常對水資源影響評估的關鍵技術研究

王曉娜蔡靜
（洛陽水文水資源勘測局，河南洛陽471000）

氣候與水資源問題已成為全人類共同關注的一個話題，無論是自然世界，還是人類社會都處在氣候變化的時空格局之下，氣候異常對水資源影響評估，是我國現如今水資源主要的研究方向。基于此，介紹氣候異常對水資源影響評估模型中氣象要素的空間解集技術、分布式水文模型參數網格化技術、地理信息系統應用及系統集成等關鍵技術和方法。

氣候異常；空間解集技術；地理信息系統

水資源受影響的主要原因一般有氣候變化、氣候異常及人類活動等。氣候異常現象一般是氣候短期內發生異常的現象，對于水文水資源來說，氣候異常所造成的影響主要有降水與蒸散發的時空分布及強度變化。研究氣候異常現象對水資源所產生的影響時，所涉及的學科主要有兩方面：水文水資源和氣象學。

1　氣候變化與水資源之間的關系

近年來，我國的社會經濟一直在飛速的發展，各個行業都在不斷發展，工業的發展需要燃燒許多資源，燃燒所產生的二氧化碳氣體不斷排放到空氣中，這也是造成全球氣候變暖的一個主要因素。造成氣候異常的因素非常多，一般可以分為2種：一是自然循環；二是人類破壞。水資源是生命之源，對于人類來說是極其重要的。

在我國，水資源的總量是非常充足的，但是水資源的分布非常不平均，南方多雨非常容易出現內澇，北方干旱水資源非常少，并且我國水資源有著非常明顯的地域性與時間性。全球氣候變暖主要是由于人類的生產活動而產生的二氧化碳不斷排放到大氣中，二氧化碳氣體對太陽輻射可見光有著高度的透過性，并且吸收地球發出來的長波輻射，對紅外線的吸收能力也非常強，使得地球的溫度變暖。全球變暖會使得冰川融化，海平面就會隨之升高，那么沿海的國家、地區及一些小島就會被淹沒。近年來，全球范圍內地質災害不斷增多，洪水、地震、海嘯越來越嚴重，這些都驗證了全球變暖給世界帶來的影響［1］。

2　氣候異常對水資源影響評估中的關鍵技術

2.1氣象要素空間解集技術

在水文模型中，所描述的主要是水分在土壤中及地表面上的運動過程，主要研究了指定流域的水文流動的規律，其研究對象主要是自然流域。氣候模型主要說的是氣象要素在指定好的時間與空間內氣候的變化過程，主要是對某指定好的地方氣候水平方向與垂直方向熱量的傳輸與平衡。在研究過程中，所研究的對象一般是一個比較大的范圍內的氣候情況。單從時間與空間上看，氣候模型要比水文模型大。水文模型與氣候模型要相互套用，先做的事情就是用解集技術把氣候模型中的輸出變量進行解集，滿足水文模型要求。氣候模型的輸出變量分辨率一般為60km×60km，分布式的水文模型網格一般為30km×30km。氣象要素空間解集技術主要有以下幾方面的工作。

2.1.1氣象要素以前的數據庫信息。為了分析氣象要素之間的時空分布與變化規律，對研究范圍內89個站點進行研究，需要45a氣象要素每月的歷史數據信息。

2.1.2對每月降水量空間進行解集與分布類型研究。主要是以每月的降水量為研究對象，月降水量空間的分布比較復雜，變化也較大。主要用主變量正交函數展開與聚類統計相結合的方法來進行分析，由于降水地方的差異，將89個降水點的降水量換算為降水量的距平進行計算分析。主要是計算每年89個降水點每月降水量的距平百分率的分布場，以及與每個向量場相互之間的相關系數與相關概率。并且與每年月降水量距平百分率實際的分布場和特征向量場來研究分析對比，得出每年最好的分布場［2］。

2.1.3插值。分布式的水文模型與氣候模型分辨率是不同的，所以，氣候模式輸出的結果都要通過某種插值來進行處理后，才可以用在分布式的水文模型中。插值的準確性對水文模擬會產生很大的影響，能夠直接影響到結果。一般是用實際的數據資料來進行插值研究，插值的研究一般有以下幾點：①把89個測試點的數據資料插值在60km×60km網格上，在此研究中用的是氣候場近幾年的平均值來作為插值的；②把60km×60km網格點上的值內插到30km×30km的網格上，再利用一個理想場中確定好的函數來評價插值的準確性，用插值來處理氣候模式的結果，在我國水文水資源的研究上取得了一定的成果，并作出了一些貢獻。

2.2參數網格化技術

在實際的研究工作中，流域水文模型參數主要是用實測模型的變量系列，比如降水率、蒸散發率、流量率計算出來的。本文研究的是氣候異常對水資源的影響，主要是用30km×30km網格左右分布式的水文模型來模擬計算的。怎樣去模擬與評估不閉合或者無資料的區域，以及指定網格中水資源量研究是其中的技術難點。所以，分布式的水文模型模型參數網格化是非常關鍵的一項技術。在該研究中，首先要做的是在研究區域中選擇近年來有實際檢測資料的且具有代表性的地方來作為研究檢測的區域，并且還要計算制定出各模型的參數。

2.2.1模型參數區域分析。在研究分析中，模型參數區域分析主要指的是按照各網格和試驗流域的地質情況和氣候特點進行對比研究，進而完善各網格模型參數和與相似流域模型參數相互之間的函數關系，并且模型參數還要進行移植。在研究區域中，用參數區域分析方法來確定模型參數模擬效率的系數一般在80%以上，基本上與水文資料的率定結果是吻合的。土壤巖性與氣候特性分析模型的參數能夠滿足對于準確性的需求。

2.2.2等值線插值分析。在實際工作中，有些地方近年來的水資源資料保存比較完好，可以用這些區域的資料來建立模型，在這些地區模型參數已經有著一定的分布。因此，能夠繪制出模型參數等值線圖，并且可以按照參數等值的線圖來決定每個網格上的參數值。

2.3地理信息系統

分布式的水文模型中，參數網格化要有每個網格上細致的地質情況與地理的數據信息方面的資料。定量定性地查閱出每個網格上詳細的地理數據信息，是一項耗時耗力的工作。所以，在開始研究之前要準備好研究區域的詳細地圖及區域內地質方面的資料，用地理信息系統來對每個網格上的地理信息資料進行研究分析，用數據庫作為網絡管理的中心來進行研究分析，使得系統更加便捷且具有靈活性。

3　結語

人類的生產生活給水資源帶來的影響是比較主觀的，也是可以控制的。然而，氣候異常帶給水資源的影響是客觀的，無法完全控制，也不能根據人們的意識而轉移。在日常工作中，要客觀地評價氣候異常給水資源帶來的影響，這對于我國水資源的利用、開發與治理都有著非常重要的現實意義。

［1］張玉梅，郝祥瑞.氣候變化與流域徑流模擬［J］.水科學進展，2014（14）：142-145.

［2］吳金枝，楊于偉.氣候變遷與異常對水文循環影響研究的主要差異［J］.水科學進展，2014（13）：182-184.

Key Technology Research of Climate Anomaly on Water Resources Assessment

Wang XiaonaCai Jing
（Luoyang Hydrology and Water Resources Survey Bureau，Luoyang Henan 471000）

Climate and water resources problem has become a topic of common concern of all mankind，both world natural or human society are under the spatial and temporal patterns of climate change，effect evaluation of abnormal climate on water resources is the main research direction of water resources in China.Based on this，this paper introducted the key technologies and methods of climate anomalies of water resources evaluation model of meteorological elements in the space solution set of technology，integration of distributed hydrological model parameters of grid technology，geographic information system and application system.

climate anomaly；spatial solution set technology；geographic information system

TV213.4

A

1003-5168（2016）04-0148-02

2016-03-05

王曉娜（1979-），本科，中級工程師，研究方向：水文水資源。