中国10 大流域片区径流变化多元驱动因子分析

陆地水循环和水资源变化对全球变化响应研究是当前全球变化、气象水文学研究热点与国际学术前沿。径流是陆地水循环的重要环节和水资源的主要组成，径流变化模拟与归因是水资源高效开发利用和水资源管理中最为基础也是最为核心的科学问题，更是难点问题。

目前，基于Budyko 假设的气候弹性法较传统的统计方法具有明显物理意义，且计算过程相对简单，参数较易获取，在年及多年时间尺度上，是一种理想的分析方法，已被广泛应用于流域径流变化归因研究。

本章（文）基于Budyko 水热耦合平衡方程，并结合FAO 修正的Penman-Monteith公式，系统评估了我国10 大流域片区372 个水文站点径流变化及其驱动因子，推导出最高气温、最低气温、净辐射、风速、相对湿度5 个气象因子对径流变化的弹性系数计算公式，量化气候变化（降水、净辐射、最高气温、最低气温、风速、相对湿度）和其他因子对径流变化的贡献率，得出以下结论。

▲我国气象站、水文站点和主要流域片区分布图

研究搜集了全国水资源10 大流域片区372 个水文站点1960～2000 年月径流数据，另外再收集其中的41 个主要河流代表水文站点2001～2014 年径流数据，径流数据来源于水利部数据中心。

▌ 气候相对干燥的北方地区流域径流变化对各气象因子和其他因子弹性系数明显大于相对湿润的南方地区，北方地区径流变化对气候变化和其他因子较南方地区更为敏感。降水和相对湿度对径流变化有正向驱动作用，最高温度、最低温度、净辐射、风速和其他因子变化对径流变化有负向驱动作用。就全国而言，径流对各因子的敏感度依次为：降水＞其他因子＞相对湿度＞净辐射＞最高气温＞风速＞最低气温。

▲各因子变化对全国372 个水文站点径流变化影响量空间分布

▌ 气候变化通过改变降水、气温、相对湿度等气象因子对径流变化产生影响。1980～2000 年，降水变化总体上增加我国河流径流，平均增加径流深12.1mm。风速变化总体增加各大流域片区径流量，最低气温变化总体减少各大流域片区径流。最高气温和相对湿度变化对北方流域片区以增加径流作用为主，对南方流域片区以减少径流为主。净辐射变化对径流变化影响较小。就全国而言，各气象因子对径流变化影响量绝对值大小依次为：降水＞风速＞最低气温＞最高气温＞相对湿度＞净辐射。

▲各因子变化对我国10 大流域片区径流变化影响量

图中的 · 表示异常值

▌ 1980～2000 年，气候变化在南方流域片区主要表现为增加径流作用，在北方流域片区主要表现为减少径流作用，其他因子以减少径流为主，对径流变化的贡献率为29.0%。2001～2014 年，气候变化以减少径流作用为主，其他因子影响程度大幅增加，气候变化和其他因子对径流变化的贡献率分别为53.5%、46.5%。

▲气候变化和其他因子对径流变化贡献率相对大小对比空间分布

ΔR _hum 为人类活动对径流的影响量；ΔR _clim 为气候变化对径流的影响量

《变化环境下不同时空尺度径流演变及其归因研究》是一本大尺度径流演变评估及其归因研究的开拓与尝鲜专著，对全面而深入探讨变化环境下水循环过程及水资源演变机理、理解气候变化和人类活动对我国各大流域径流演变相对贡献具有重要的理论意义，对于我国水资源规划管理、防灾减灾及保障水资源安全具有重要的现实意义。

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本文摘编自《变化环境下不同时空尺度径流演变及其归因研究》（张强，刘剑宇著.北京：科学出版社，2019.6）一书“第2 章 中国径流变化多元驱动因子分析”，有删减修改，标题为编者所加。

（流域水循环与水资源演变丛书）

ISBN 978-7-03-061453-7

责任编辑：周 丹 沈 旭 石宏杰

本书从关键水循环要素时空变化特征入手，利用多元气候弹性法定量识别全国流域尺度径流变化成因；通过推导PnT 气候弹性法，模拟评估中国未来流域径流时空演变特征；提出气候季节性和非同步性指数（SAI），探讨全球主要大河流域水热耦合平衡对气候年内变化和植被动态的响应；系统评估全球不同时间尺度径流变化成因及主导因子。本书对深入探讨变化环境下水循环过程及水资源演变机理，理解变化环境下不同时空尺度径流演变及其成因具有重要理论意义。

（本文编辑：刘四旦）

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