《氣候變化對中國東部季風區陸地水循環與水資源安全的影響及適應對策》是國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)項目“氣候變化對我國東部季風區陸地水循環與水資源安全的影響及適應對策”(項目編號2010CB428400)成果系列專著的綜合篇。《氣候變化對中國東部季風區陸地水循環與水資源安全的影響及適應對策》圍繞陸地水文和氣候變化影響與適應對策關鍵科學問題,選擇對中國水資源安全有重要意義的東部季風區陸地水文時空分布和變化、南北方典型的水資源安全問題為切人點,分別從檢測與預估、響應與歸因、影響與后果、適應與對策4個層面開展了水循環變化和應對氣候變化影響的適應對策研究工作,形成應對氣候變化對中國水資源安全影響與適應對策的科研與應用成果。
《氣候變化對中國東部季風區陸地水循環與水資源安全的影響及適應對策》可供國家相關部門以及水文水資源、全球變化、地理學科研機構研究人員參閱,也可供大專院校相關專業的師生借鑒和參考。
氣候變化與水資源是當代世界性重大課題。中國東部季風區覆蓋了長江、黃河、淮河、海河、遼河、松花江、東南諸河、珠江等八大流域,水循環與水資源變化十分復雜,既受到較強的東亞季風區自然變率影響,也受到高強度人類活動聯系的人為強迫影響,水資源、水災害、水環境、水生態問題十分突出。氣候變化與水資源是“中國應對氣候變化國家方案”重點關注的課題之一。2009年,科學技術部(簡稱科技部)發布了國家973計劃項目中的“氣候變化與水資源”申請指南。在中國科學院、中國氣象局以及水利部和教育部的大力支持下,由中國科學院地理科學與資源研究所主持,以夏軍為首席科學家,聯合中國科學院大氣物理研究所、中國科學院東北地理與農業生態研究所、中國氣象局國家氣候中心、水利部水利信息中心和水利水電規劃設計總院、北京師范大學、武漢大學等單位,通過“產”“學”“研”科研團隊的強強聯合,成功申請到國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)項目“氣候變化對我國東部季風區陸地水循環與水資源安全的影響及適應對策”(項目編號2010CB428400)。
項目研究的總目標:揭示水循環時空變化與響應機理,預估氣候變化影響的不確定性,發展“陸一氣雙向耦合”模型,闡明陸地水循環變化的成因;評估流域水資源脆弱性,提出應對氣候變化的適應性對策;凝聚創新團隊,擴大國際影響力。項目凝煉出國家水資源重大需求聯系的三個關鍵科學問題,即氣候變化影響下水循環要素時空變異與不確定性、陸地水文一區域氣候相互作用與反饋機理、氣候變化影響下水資源脆弱性與適應性等。項目團隊歷時五年,同心協力、團結合作、兢兢業業、科研創新,較為系統地研究了“過去怎么變?未來怎么變?機理是什么?如何應對變化?”四個核心研究內容。在氣候變化背景下東部季風區水循環變化的檢測與歸因、未來氣候變化對中國水資源格局的影響與變化情景預估、針對中國東部季風區和流域以及重大調水工程影響的水資源脆弱性與適應性對策與建議等方面,取得了有重要創新性和系統性的研究成果。
本系列專著是該973計劃項目成果的系統總結,由七冊專著組成。第一冊為綜合卷,主要從項目層面重點闡述取得的核心成果、總的結論與認識以及對策與建議。本系列專著的第二冊到第七冊是該973計劃項目中6個課題更為翔實的研究成果與應用總結,分別為《中國陸地水循環演變與成因》《未來水文氣候情景預估及確定性分析與量化》《陸地水文——區域氣候相互作用》《氣候變化對北方農業區水文水資源的影響》《氣候變化對南方典型洪澇災害高風險區防洪安全影響及適應對策》和《氣候變化影響下中國水資源的脆弱性與適應對策》。
本冊是系列專著的第一冊,共分兩大部分。第一部分是綜合篇,分為7章。第1章是緒論,主要闡述氣候變化與水資源國內外研究現狀與進展,973計劃項目的主要內容和框架體系,由夏軍、占車生撰寫;第2章重點論述氣候變化對中國東部季風區水循環水資源影響的檢測與歸因,由羅勇、姜彤等撰寫;第3章闡述未來氣候變化影響的不確定性與情景預估,由段青云、徐宗學等撰寫;第4章論述變化環境下“陸一氣雙向耦合”模式與水循環響應機理,由謝正輝、夏軍、占車生等撰寫;第5章闡述氣候變化對東部季風區南、北方典型流域水問題的影響,由莫興國、章光新、劉志雨等撰寫;第6章論述應對氣候變化影響的水資源脆弱性與適應性對策,由夏軍、李原園等撰寫;第7章是973計劃項目研究成果取得的總體結論與對策建議,由夏軍、占車生撰寫。
第二部分是該973計劃項目6個課題研究成果的提要篇,重點簡介課題研究成果與關鍵性的認識與結論,分別由課題組組長羅勇、段青云、謝正輝、莫興國、劉志雨、夏軍完成。全書由項目首席夏軍統稿。
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綜合篇
第1章 緒論
1.1 背景
1.2 國家重大需求分析
1.3 國內外研究進展和發展趨勢
1.3.1 國際研究進展和發展趨勢
1.3.2 國內研究現狀和水平
1.4 關鍵科學問題與框架體系
1.4.1 科學問題與關注要點
1.4.2 框架體系
第2章 氣候變化對中國東部季風區水循環水資源影響的檢測與歸因
2.1 季風區陸地水循環時空變異的檢測與歸因
2.1.1 大氣中水汽-降水-徑流收支平衡與水循環變化的再認識
2.1.2 蒸散發的年代際時空變化規律與成因
2.2 水循環時空變異及其原因
第3章 未來氣候變化影響的不確定性與情景預估
3.1 貝葉斯理論模型
3.2 降水預估的共識性與可信度統計方法
3.2.1 降水季節預報流程
3.2.2 中國東部季風區降水的季節可預報性
3.3 貝葉斯多模型統計降尺度方法及應用
3.4 基本認識
第4章 “陸-氣雙向耦合”模式與水循環響應機理
4.1 區域水循環響應機理研究
4.1.1 大尺度陸地水循環模型CLM-DTVGM的構建
4.1.2 考慮取用水、調水和作物生長的區域陸-氣耦合模式
4.1.3 陸氣雙向耦合的陸面數據同化系統
4.2 東部季風區過去水循環變化成因探究
第5章 氣候變化對東部季風區北方和南方典型流域水問題的影響
5.1 氣候變化對華北及東北農業水資源的影響
5.1.1 華北及東北地區干旱強度和頻率的演變和趨勢
5.1.2 生態水文關鍵參數的尺度擴展方法
5.1.3 華北平原作物種植系統對氣候變化的響應
5.1.4 東北和華北水資源消耗對氣候變化的響應
5.2 氣候變化對中國南方典型流域洪澇災害影響
5.2.1 非穩態水文極值系列洪水頻率計算方法
5.2.2 適用于洪水預估的氣候模式和區域降尺度方法
5.2.3 氣候變化對中國洪澇災害風險的影響
第6章 應對氣候變化影響的水資源脆弱性與適應性對策
6.1 變化環境下水資源脆弱性理論與方法
6.1.1 變化環境下水資源脆弱性分析新的模型與方法
6.1.2 未來氣候變化影響下的水資源脆弱性
6.2 應對氣候變化影響水資源適應性管理的體系與框架
6.2.1 水資源適應性管理新的概念與定義
6.2.2 水資源適應性管理的體系與框架
第7章 結論與對策建議
7.1 認識與總結
7.1.1 氣候變化對中國陸地水循環影響的檢測與歸因
7.1.2 未來氣候變化影響的不確定性與情景預估
7.1.3 平穩水文極值系列洪水頻率計算
7.1.4 氣候變化背景下水資源脆弱性
7.1.5 中國水資源規劃及重大工程設計應對氣候變化影響的不足
7.2 對策與建議
參考文獻
專題篇
科學基礎研究與進展
課題一:東部季風區陸地水循環要素演變規律分析與成因辨識
第1章 陸地水循環氣候要素多時間尺度變化規律
1.1 黃河流域水循環氣候要素變化規律
1.1.1 1961~2010年黃河流域降水量及雨日的氣候變化特征
1.1.2 年降水量及雨日減少的成因分析
1.1.3 流域季節降水的成因分析
1.2 長江水循環氣候要素變化規律
……
索引
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