流域水文系统产水机制稳定性研究  

作　　者：颜宇 刘智勇 陈晓宏 黄利燕 

机构地区：[1]中山大学土木工程学院水资源与环境研究中心,广州510275 [2]南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海),珠海519082

出　　处：《中国科学：地球科学》2024年第2期503-516,共14页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家自然科学基金项目(批准号:52179031);国家重点研发计划项目(编号:2021YFC3001000);广东省杰出青年基金项目(编号:2023B1515020116);珠江人才计划团队项目(编号:2019ZT08G090)资助。

摘　　要：流域水文系统受下垫面和气候条件的共同作用,研究其产水机制的变异规律,是合理制定变化环境下水资源管理措施、实现水安全保障的基础.本文基于Budyko框架和气候模式的历史及未来数据(CMIP6),利用Budyko全微分分解法探究了下垫面和气候变化对流域产水变异的补偿机制;基于泰勒展开式求解将Budyko各阶敏感系数(一阶到高阶项)表征流域产水率对下垫面与气候的敏感程度;根据流域外部基本特征(产水率、下垫面特征参数及干燥指数)和内部敏感系数,进一步结合联合概率函数和主成分分析方法探究了流域产水机制稳定性及其演变规律.结果表明:(1)在全球各气候分区中,下垫面和气候变化对流域产水率变异互相补偿,即气候与下垫面改变引起的产水率变化可以基本相抵,使未来流域产水率维持稳定.(2)各阶流域敏感系数表明,未来流域对下垫面敏感性增加,对气候的敏感性降低,其中干旱区流域对气候和下垫面敏感性均增加.(3)未来流域水文系统产水机制稳定性逐步下降,即从基准期(1901~1950年)到变化期(2051~2100年),稳定性系数从0.054下降到0.021;其在干旱区改变量最大,可达(−0.347±0.18),而在半干旱地区、半湿润区、湿润区改变量分别为(−0.039±0.010)、(−0.028±0.005)、(−0.005±0.002).上述结果为未来气候变化下全球流域水资源可持续发展提供了参考,即重点关注干旱与半干旱地区流域的水文变异.

关 键 词：水文系统稳定性 产水率补偿机制 敏感系数 Budyko-Fu分解法 全球流域 

分 类 号：P333[天文地球—水文科学]