全球變暖背景下的水安全問題

氣候變化與我國的水安全問題

水利部應(yīng)對氣候變化研究中心

南京水利科學(xué)研究院

2008年9月匯報(bào)內(nèi)容觀測到的變化事實(shí)我國的水安全問題氣候變化對水安全的可能影響氣候變化影響研究進(jìn)展需要進(jìn)一步研究的科學(xué)問題全球變暖水農(nóng)林其它領(lǐng)域降水溫度海平面上升冰川雪蓋減少其它變化氣候要素變化…影響領(lǐng)域觀測到的事實(shí)觀測到的事實(shí)-全球氣溫變化全球平均氣溫升高:

0.6±0.2℃，

1990s是最熱的十年。

1850年以來最熱的12年有11年發(fā)生在近期；2001-2005年氣溫距平為：+0.76℃,(基準(zhǔn):1850-1899)（Baseline:1961-1990，IPCC，2001）IPCCTARIPCCAR4TheObservedchange溫度距平（℃

）全球平均地表溫度距平變化與全球氣溫變化趨勢基本一致.過去的100年氣溫上升:0.5－0.8℃

最近幾十年平均氣溫升率略高于全球平均水平:0.22℃/10aTheObservedchange溫度距平（℃

）全國平均氣溫距平變化In:China’sNationalAssessmentReportonCC,2007ChinaBaseline:1970~2000觀測到的事實(shí)－中國氣溫變化觀測到的事實(shí)-全球降水變化TheObservedchangeIncreasingDecreasingIncreasingIncreasingIncreasingDecreasingIn:IPCCTAR,2001全球過去百年降水距平分布1951-2002年全國降水變率西部:明顯增加華南:增加華北:減少東北:減少TheObservedchangeIncreasing

Decreasing

Decreasing

IncreasingIn:China’sNationalAssessmentReportonCC,2007觀測到的事實(shí)-中國降水變化

觀測到的事實(shí)－江河徑流變化總體趨勢：減少顯著減少趨勢：海河、黃河、遼河弱減少趨勢：淮河、松遼河、珠江、長江弱遞增趨勢：長江中下游，淮河上游，嫩江TheObservedchange1981~2004年平均徑流量較1950~1980年徑流量的變化水文站平均流量(m3/s)1981-2004徑流距平百分率(%)1955-20041980之前1980之后1955-20041950-1980觀臺(tái)31.348.910.8-65.4-77.9西峽嶺7-64.2-76.6下會(huì)8.6111.26.68-22.4-40.1張家墳17.425.09.4-45.6-62.2例：海河實(shí)測徑流變化張建云等，《水科學(xué)進(jìn)展》，2006TheObservedchange水文站平均流量(m3/s)距平百分率1981-2004(%)1955-20041980之前1980之后1955-20041950-1980唐乃亥627638617-1.6-3.2花園口12401460978-21.4-33.0利津10201360605-40.5-55.5例：黃河實(shí)測徑流量變化30－40%的減少是由于氣候變化引起的.

in:,Impactsofclimatechangeonhydrologyandwaterresources,J.Y.Zhang,G.Q.Wang,2007.TheObservedchange觀測到的事實(shí)強(qiáng)熱帶風(fēng)暴發(fā)生生頻繁，呈增加加趨勢強(qiáng)度70年代80年代90年代2001－2007臺(tái)風(fēng)12－13級(jí)28222525+4強(qiáng)臺(tái)風(fēng)14－15級(jí)85710+1超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)16級(jí)以上2202今年第14號(hào)強(qiáng)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“黑格比比”于9月24日6時(shí)45分分在廣東電白沿沿海登陸登陸時(shí)中心最大大風(fēng)力15級(jí)洪水和干旱的頻頻率和強(qiáng)度增加加全球平均海平面面每年上升1~2mm非極地冰川大范范圍縮小，雪蓋蓋面積下降，永永久性凍土退退化厄爾尼諾事件更更頻繁和強(qiáng)烈動(dòng)植物生長范圍圍向高海拔移動(dòng)動(dòng)，生長周期和和習(xí)性隨之變化化TheObservedchange觀測到的事實(shí)－－其它要素變化匯報(bào)內(nèi)容觀測到的事實(shí)我國的水安全問問題氣候變化對水安安全的可能影響響氣候變化影響研研究進(jìn)展需要進(jìn)一步研究究的科學(xué)問題我國水安全問題題“四大”水問題環(huán)境變化四大水安全問題氣候變化水多水少水臟水渾人類活動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展防洪安全用水安全水生態(tài)環(huán)境安全水工程安全我國水安全問題題－（1）洪水安安全我國是一個(gè)水旱旱災(zāi)害十分嚴(yán)重重的國家，水旱旱災(zāi)害的損失占占71％；從目前洪澇災(zāi)害害的發(fā)展趨勢看看，我國防洪問問題仍很突出；；1991年江淮大水，1996年海河南系大水水，1998年長江、松花江江、閩江大水，，2003年淮河、渭河、、漢江大水，2005年淮河和漢江大大水，2007年淮河全流域性性大洪水，2007年重慶、南京、、濟(jì)南等城市發(fā)發(fā)生強(qiáng)暴雨。洪澇災(zāi)害WaterSecurityinChina《中國災(zāi)情報(bào)告告》1949-1995年統(tǒng)統(tǒng)計(jì)水旱災(zāi)害2000多年歷歷史資料統(tǒng)計(jì)：：平均每兩年發(fā)發(fā)生一次較大洪洪水洪澇災(zāi)害為心腹之患患1931年長江江大水：長江中下游及及淮河流域的湘湘、鄂、贛、浙浙、皖、蘇、魯魯、豫8省受災(zāi)災(zāi)嚴(yán)重，受災(zāi)人人口5127萬萬(全國人口的的1/4)受災(zāi)災(zāi)農(nóng)田1.46億畝(耕地面面積的28%)，死亡40萬萬余人。漢口大船若蛙半浮水面，小船如蟻漂流四海年份洪澇受災(zāi)面積(萬畝)洪澇成災(zāi)面積(萬畝)洪澇直接經(jīng)濟(jì)損失(億元)旱災(zāi)減產(chǎn)(億公斤)19913689421921749.081181992141356696412.7720919932458112915641.74111199428288172341796.60262199521550120011653.30203199630914189182208.36981997197029771930.11476199833438206782550.901271999144088084930.233332000135678094711.63599平均23748136311258.47254九十年代洪澇旱旱災(zāi)統(tǒng)計(jì)表洪澇災(zāi)害仍為心腹之之患2001年以來來洪澇旱災(zāi)統(tǒng)計(jì)計(jì)表洪澇災(zāi)害仍為心腹之之患2000年以來來，年均洪澇災(zāi)災(zāi)害損失約1100億元，約約占同期全國GDP的1％；；局部洪澇災(zāi)害每每年發(fā)生；2003年、2005年、2007年部分分江河發(fā)生洪水水平均每年有7個(gè)個(gè)臺(tái)風(fēng)登陸，超超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)有增加加趨勢；山洪災(zāi)災(zāi)害嚴(yán)重。年份洪澇受災(zāi)面積(萬畝)洪澇成災(zāi)面積(萬畝)洪澇直接經(jīng)濟(jì)損失(億元)因?yàn)?zāi)死亡人數(shù)（人）2001107076380623.03160520021857611159838.001819200330549195001300.5115512004116736026713.511282200522451123251662.20166020061578383891332.6222762007188234895351123.301230平均42567219021084.741632大江大河綜合防防洪減災(zāi)體系仍仍不完善；蓄滯洪區(qū)安全建建設(shè)滯后、運(yùn)用用難度大；中小河流防洪能能力低；大量病險(xiǎn)水庫尚尚未除險(xiǎn)加固；；沿海地區(qū)風(fēng)暴潮潮頻發(fā)；泥石流、滑坡等等山洪災(zāi)害危害害嚴(yán)重?；春有顪閰^(qū)病險(xiǎn)水庫泥石流目前洪澇災(zāi)害威威脅經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)發(fā)展洪澇災(zāi)害仍為心腹之之患我國水資源總量量為2.8萬億m3，人均水資源量量不到2200m3，不足世界人均均的1/4；旱災(zāi)的特點(diǎn)是范范圍廣，損失大大?！笆濉逼陂g，農(nóng)農(nóng)田受旱面積年年均達(dá)3.85億畝，平均每年年因旱減產(chǎn)糧食食350億公斤。我國有40%以上的人口生活活在缺水地區(qū)，，全國農(nóng)村有3.2億人飲水不安全全,飲水安全是一個(gè)個(gè)突出問題。。我國水安全問題題－（2）用水安安全供水Supply需水Demand正常年份缺水達(dá)400億方Waterdeficitisupto40billionm3innormalyear水資源短缺嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)社社會(huì)發(fā)展城市缺水問題嚴(yán)嚴(yán)重全國661座城城市有400多多座缺水，其中中110座嚴(yán)重重缺水，1.6億多城市居民民的正常生活受受影響。水資源短缺嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)社社會(huì)發(fā)展地下水平均每年年超采約100億方超采面積達(dá)19萬平方公里，深深層地下水超采采區(qū)面積達(dá)9萬平方公里GroundwatertableinBeijingRegion(1959,1981)BaseRock水資源短缺嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)社社會(huì)發(fā)展！如果不采取有力措施，我國有可能出現(xiàn)嚴(yán)重的水危機(jī)。2030年人口16億水資源短缺嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)社社會(huì)發(fā)展2006年，全全國廢污水排放放總量731億億噸，比2000年增增加111億噸噸。我國水安全問題題－（3）生態(tài)環(huán)環(huán)境安全2005年13.3萬公里評評價(jià)河長水質(zhì)評評價(jià)結(jié)果水質(zhì)四類和劣于于四類的河長占占總評價(jià)河長的的37.7%，，特別是劣五類類水河長占20.3%，比2000年增加加近5個(gè)百分點(diǎn)點(diǎn)。一類水5.7％四類水10.3％三類水27.6％二類水29％劣五類水20.3％五類水7.1％水污染嚴(yán)重趨勢勢未有效控制水土流失及生態(tài)態(tài)環(huán)境問題突出2005年普查查資料：全國水水土流失面積356萬km2，占國土面積的的37%，其中中:水蝕165萬km2，每年江河流失失表土51億t。大量泥沙流流入河道。黃土高原河道斷流，湖泊泊萎縮，灘涂消消失，天然濕地地干涸，土地荒漠化、水源涵養(yǎng)能力和和調(diào)節(jié)能力下降降；牧區(qū)草原沙沙化嚴(yán)重。全國國牧區(qū)33.8億畝可利用草草原，有90％％退化問題突出出干涸的白洋淀土地荒漠化水土流失及生態(tài)態(tài)環(huán)境問題突出惡化的塔里木河牧區(qū)草原沙化我國水安全問題題－（4）水工程程安全1、溫室氣體濃度↑、氣候要素變化化、海平面上升升對水工混凝土土材料碳化程度度、沿海水工鋼鋼筋混凝土建筑筑物的腐蝕破壞壞及防腐蝕；2、極端寒潮低溫對對水工大體積混混凝土與薄壁復(fù)復(fù)雜應(yīng)力結(jié)構(gòu)開開裂的影響分析析，凍融循環(huán)次次數(shù)對水工混凝凝土材料壽命的的影響；3、持續(xù)干旱高溫對對水工混凝土材材料和結(jié)構(gòu)開裂裂影響；4、極端暴雨及超標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)洪水對水利利工程安全的影影響匯報(bào)內(nèi)容觀測到的事實(shí)我國的水安全問問題氣候變化對水安安全的可能影響響氣候變化影響研研究進(jìn)展需要進(jìn)一步研究究的科學(xué)問題Impactsofglobewarmonwatersecurity(IPCCAR4,2007)6.4℃1.1℃氣候模式預(yù)測出出不同排放情景景下的增暖結(jié)果果(本世紀(jì)末全全球平均升溫幅幅度大致為1.1－6.4℃℃。)—地球?qū)⑦M(jìn)入一個(gè)更加加溫暖的時(shí)期氣候變化對水安安全的可能影響響Impactofglobewarmonwatersecurity暴雨洪水氣候變化對水安全的影響氣候變化適應(yīng)對策對水安全的影響水資源安全防洪安全水生態(tài)安全海平面上升風(fēng)暴潮干旱加劇低流量敏感性脆弱性水工程安全氣候變化對水安安全的可能影響響溫室氣體增長通通過對水循環(huán)的的影響

造成極極端氣候事件變變化的概念模型型氣候變化對水安安全的可能影響響氣候變暖下的極極端事件全球變暖－>地表潛熱增加－－>蒸散發(fā)加強(qiáng)－>高溫?zé)崂思案珊岛凳录l次增加加、范圍擴(kuò)大全球變暖－>空氣溫度升高－－>大氣持水能力增增加－>降水機(jī)率增大、、強(qiáng)度增強(qiáng)，洪洪澇機(jī)率加大臺(tái)風(fēng)和風(fēng)暴潮機(jī)機(jī)率及強(qiáng)度增大大，海岸侵蝕及及致災(zāi)程度加重重全球變暖－>海平面上升－>沿海及河口地區(qū)區(qū)防洪形勢更加加嚴(yán)峻流域大洪水2007南京特大暴雨2006川渝干旱《氣候變化國家家評估報(bào)告》（（2007）隨著地球變暖導(dǎo)導(dǎo)致較高的蒸發(fā)發(fā)和降水速率，，高溫、風(fēng)暴等等極端事件將變變得更為頻繁，，而寒冷極端事事件將會(huì)減少更多的降水將發(fā)發(fā)生在更短的時(shí)時(shí)間內(nèi)，因而降降水的強(qiáng)度將增增加Impactsofglobewarmonwatersecurity氣候變化對水安安全的可能影響響氣候變化對水安安全的可能影響響2007年6月月國務(wù)院發(fā)布《《中國應(yīng)對氣候候變化國家方案案》預(yù)測結(jié)果表明：：中國未來氣候變變暖趨勢將進(jìn)一一步加劇。與2000年相比，2020年中國年平均氣氣溫將升高1.3－2.1℃，2050年將升高2.3－3.3℃。全國溫度升高高的幅度由南向向北遞增，西北北和東北地區(qū)溫溫度上升明顯未來50年中國年平均降降水量將呈增加加趨勢，預(yù)計(jì)到到2020年，全國年平均均降水量將增加加2%－3%，到2050年可能增加5%－7%。其中東南沿海海增幅最大未來100年中國境內(nèi)的極極端天氣與氣候候事件發(fā)生的頻頻率可能性增大大干旱區(qū)范圍可能能擴(kuò)大、荒漠化化可能性加重沿海海平面仍將將繼續(xù)上升青藏高原和天山山冰川將加速退退縮，一些小型型冰川將消失Impactsofglobewarmonwatersecurity氣候變化對水安安全的可能影響響IPCC－SRES－A2情情景21世紀(jì)中中國分區(qū)年降水水變化％來源：《氣候變變化國家評估報(bào)報(bào)告》21世紀(jì)呈增加加趨勢，洪澇災(zāi)災(zāi)害機(jī)率增加；；40年前長江江以北減少為主主，旱區(qū)擴(kuò)大；；40年以后均呈呈逐漸增加趨勢勢年代松花江遼河海河淮河黃河長江東南諸河珠江西南諸河內(nèi)陸河2011至20402－1－1－10－0－02142041至207054345413782071至2100151212141110491211河流斷流，湖泊泊萎縮，水庫蓄蓄水減少，濕地地功能下降海平面上升加劇劇沿海水生態(tài)環(huán)環(huán)境問題干旱范圍擴(kuò)大，水水資源供需矛盾加加劇，地下水超采采增加強(qiáng)暴雨降水增加導(dǎo)導(dǎo)致水土流失加劇劇、北方降水減少少、溫度升高、蒸蒸發(fā)增加導(dǎo)致沙化化、荒漠化部分地區(qū)徑流的減減少，水質(zhì)將進(jìn)一一步惡化黃海赤潮太湖藍(lán)藻黃河斷流氣候變化對水安全全的可能影響Impactsofglobewarmonwatersecurity匯報(bào)內(nèi)容觀測到的事實(shí)我國的水安全問題題氣候變化對水安全全的可能影響氣候變化影響研究究進(jìn)展需要進(jìn)一步研究的的科學(xué)問題氣候變化影響研究究進(jìn)展WCIP(WorldClimateImpactProgram):1979GEWEX(GlobalEnergyandWaterCycleExperiment，GEWEX):1988,GAME(GEWEXAsianMonsoonExperiment):1988IGBP(InternationalGeosphere-BiosphereProgram):1990IHP-IV(InternationalHydrologyPlan):IPCC(IntergovernmentalPanelonClimateChange):1988ProgressonCCResearch國際開展的主要項(xiàng)項(xiàng)目與計(jì)劃IPCC評價(jià)報(bào)報(bào)告IPCC的目標(biāo):（1）歸因認(rèn)識(shí),（2）影響評評價(jià),（3）適適應(yīng)對策FAR(1990):過去百年全球升溫溫：0.3~0.6℃。SAR(1995):(1)全球變暖不可能完完全是自然變化的的結(jié)果.(2)若不限排排，未來百年將升升溫：1~3.5℃TAR(2001):(1)自1861以以來,全球平均升升溫0.6℃,(2)20世紀(jì)紀(jì)90年代，最暖暖的十年，(3)1998年，最熱的一年年，(4)全球變暖，66%的可能性是人類類活動(dòng)的結(jié)果。AR4(2007):(1)1906~2005,全全球平均升溫：：0.74℃,(2)全球變暖，90%的可能性是人類類活動(dòng)的結(jié)果.ProgressonCCResearch1、八·五”國家家科技攻關(guān)：氣候變化對水文水水資源的影響及適適應(yīng)對策研究應(yīng)用集總式水文模模型對海河、黃河河中游、贛江等流流域進(jìn)行了影響分析析評價(jià)，以典型流域?yàn)閷ο笙?，分析了氣候變變化對河川徑流的的影響及敏感性分析，，初步探討減緩氣候候變化影響的適應(yīng)應(yīng)對策氣候變化影響研究究進(jìn)展2、九·五”國家家科技攻關(guān)氣候異常對我國水水資源及水分循環(huán)環(huán)評估模型研究基于地理信息系統(tǒng)統(tǒng)，建立分布式水水文模型，解決大大范圍水文模擬問問題，評價(jià)了不同模擬情情景和假設(shè)情景下下的區(qū)域水資源情情勢分析模型參數(shù)與地地理信息的關(guān)系，，解決無資料地區(qū)區(qū)模型參數(shù)識(shí)別問問題空間解集技術(shù)術(shù)，解決GCM與水文模型的耦合合問題氣候變化影響敏感感性分析研究流域：淮河、、海河、黃河中游游、長江漢江及贛贛江氣候變化影響研究究進(jìn)展影響及敏感性（“九五”科技攻關(guān)關(guān)項(xiàng)目成果）：（1）徑流對降水水的敏感性遠(yuǎn)大于于氣溫。（2）變化相同的的幅度，徑流對降降雨增加比對減少少敏感。（3）地表徑流比比總徑流對氣候變變化敏感。（4）干旱地區(qū)徑徑流對氣候變化敏敏感（張建云等，2000年）氣候變化影響研究究進(jìn)展3、十·五國家家科技攻關(guān)氣候變化對我國淡淡水資源的影響閾閾值及綜合評價(jià)在GIS環(huán)境下，應(yīng)用具有有物理基礎(chǔ)的VIC模型，對IPCC－SRES－A2和B2變化情景下水資源源的響應(yīng)和敏感性性進(jìn)行計(jì)算分析初步進(jìn)行流域水資資源脆弱性和閾值值分析評價(jià)區(qū)域：全國范范圍氣候變化影響研究究進(jìn)展氣候變化可能增加加我國洪澇干旱災(zāi)災(zāi)害發(fā)生機(jī)率，加加劇北旱南澇的現(xiàn)現(xiàn)狀A(yù)2情景氣候變化影響研究究進(jìn)展人類活動(dòng)和氣候變變化影響定量分析析-流域水文模擬擬法WT為徑流變化總量WH為人類活動(dòng)對徑流的影響量WC為氣候變化對徑流的影響量WB為天然時(shí)期的徑流量WHR為人類活動(dòng)影響時(shí)期的實(shí)測徑量WHN為人類活動(dòng)影響時(shí)期的天然徑流量，由天然條件率定的模型參數(shù)和建立的水文模型計(jì)算得出。H、C分別為人類活動(dòng)和氣候變化對徑流影響百分比。氣候變化影響研究究進(jìn)展張建云、王國慶，，《氣候變化對水水文水資源影響研研究》，2007定量分析初步成果果（1）氣候變化和人類活活動(dòng)對徑流的絕對對影響量呈現(xiàn)增加趨勢（2）就1970－1995年的平均狀狀況而言，在黃河河中游氣候因素對對徑流減少的貢獻(xiàn)獻(xiàn)率為40％左右，在汾河流域域，氣候因素與人人類活動(dòng)對徑流的的影響量分別占徑徑流減少總量的38.7%和61.3%（張建云、王國慶慶等）。人類活動(dòng)是黃河中中游徑流減少的主主要因素。氣候變化影響研究究進(jìn)展匯報(bào)內(nèi)容觀測到的事實(shí)我國的水安全問題題氣候變化對水安全全的可能影響氣候變化影響研究究進(jìn)展需要進(jìn)一步研究的的科學(xué)問題問題1：氣候變變化及其不確定性性(變？如何變？？)如何變（T，P）？變化幅度（⊿T,⊿P）？不確定性？（各種種模式差異很大，，T掃帚現(xiàn)象,P可能相反結(jié)論））需要研究的科學(xué)技技術(shù)問題問題2：氣候變變化對水文水資源源影響評估（如何影響？）評估模型（基于GIS的分布式水水文模型）陸－氣相互作用及及耦合技術(shù)參數(shù)識(shí)別（大范圍圍、無資料、序列列代表性變化）尺度耦合及其影響響（陸氣模式差異異）敏感性及脆弱性分分析模型不確定性及其其降低技術(shù)需要研究的科學(xué)技技術(shù)問題問題3：人類活活動(dòng)和氣候變化對對水文水資源影響響評估（誰之影響？）水資源時(shí)空分布變變化（蓄水工程和和調(diào)水工程）資料系列代表性變變化（PUB問題題，分布式水文模模型）科學(xué)定量評價(jià)氣候候變化和人類活動(dòng)動(dòng)對河川徑流影響響以便針對不同的影影響，提出具體的的適應(yīng)性對策突出問題：人類活動(dòng)影響顯著著期的確定資料系列一致性和