全球变暖背景下的水安全问题

气候变化与我国的水安全问题

水利部应对气候变化研究中心

南京水利科学研究院

2008年9月汇报内容观测到的变化事实我国的水安全问题气候变化对水安全的可能影响气候变化影响研究进展需要进一步研究的科学问题全球变暖水农林其它领域降水温度海平面上升冰川雪盖减少其它变化气候要素变化…影响领域观测到的事实观测到的事实-全球气温变化全球平均气温升高:

0.6±0.2℃，

1990s是最热的十年。

1850年以来最热的12年有11年发生在近期；2001-2005年气温距平为：+0.76℃,(基准:1850-1899)（Baseline:1961-1990，IPCC，2001）IPCCTARIPCCAR4TheObservedchange温度距平（℃

）全球平均地表温度距平变化与全球气温变化趋势基本一致.过去的100年气温上升:0.5－0.8℃

最近几十年平均气温升率略高于全球平均水平:0.22℃/10aTheObservedchange温度距平（℃

）全国平均气温距平变化In:China’sNationalAssessmentReportonCC,2007ChinaBaseline:1970~2000观测到的事实－中国气温变化观测到的事实-全球降水变化TheObservedchangeIncreasingDecreasingIncreasingIncreasingIncreasingDecreasingIn:IPCCTAR,2001全球过去百年降水距平分布1951-2002年全国降水变率西部:明显增加华南:增加华北:减少东北:减少TheObservedchangeIncreasing

Decreasing

Decreasing

IncreasingIn:China’sNationalAssessmentReportonCC,2007观测到的事实-中国降水变化

观测到的事实－江河径流变化总体趋势：减少显著减少趋势：海河、黄河、辽河弱减少趋势：淮河、松辽河、珠江、长江弱递增趋势：长江中下游，淮河上游，嫩江TheObservedchange1981~2004年平均径流量较1950~1980年径流量的变化水文站平均流量(m3/s)1981-2004径流距平百分率(%)1955-20041980之前1980之后1955-20041950-1980观台31.348.910.8-65.4-77.9西峡岭7-64.2-76.6下会8.6111.26.68-22.4-40.1张家坟17.425.09.4-45.6-62.2例：海河实测径流变化张建云等，《水科学进展》，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花园口12401460978-21.4-33.0利津10201360605-40.5-55.5例：黄河实测径流量变化30－40%的减少是由于气候变化引起的.

in:,Impactsofclimatechangeonhydrologyandwaterresources,J.Y.Zhang,G.Q.Wang,2007.TheObservedchange观测到的事实强热带风暴发生生频繁，呈增加加趋势强度70年代80年代90年代2001－2007台风12－13级28222525+4强台风14－15级85710+1超强台风16级以上2202今年第14号强台风“黑格比”于9月24日6时45分在广东电白沿沿海登陆登陆时中心最大大风力15级洪水和干旱的频频率和强度增加加全球平均海平面面每年上升1~2mm非极地冰川大范范围缩小，雪盖盖面积下降，永永久性冻土退退化厄尔尼诺事件更更频繁和强烈动植物生长范围围向高海拔移动动，生长周期和和习性随之变化化TheObservedchange观测到的事实－－其它要素变化汇报内容观测到的事实我国的水安全问问题气候变化对水安安全的可能影响响气候变化影响研研究进展需要进一步研究究的科学问题我国水安全问题题“四大”水问题环境变化四大水安全问题气候变化水多水少水脏水浑人类活动经济社会发展防洪安全用水安全水生态环境安全水工程安全我国水安全问题题－（1）洪水安全我国是一个水旱旱灾害十分严重重的国家，水旱旱灾害的损失占占71％；从目前洪涝灾害害的发展趋势看看，我国防洪问问题仍很突出；；1991年江淮大水，1996年海河南系大水水，1998年长江、松花江江、闽江大水，，2003年淮河、渭河、、汉江大水，2005年淮河和汉江大大水，2007年淮河全流域性性大洪水，2007年重庆、南京、、济南等城市发发生强暴雨。洪涝灾害WaterSecurityinChina《中国灾情报告》1949-1995年统计水旱灾害2000多年历史资料统计计：平均每两年发发生一次较大洪水水洪涝灾害为心腹之患1931年长江大水：长江中下游及淮淮河流域的湘、鄂鄂、赣、浙、皖、、苏、鲁、豫8省受灾严重，受灾灾人口5127万(全国人口的1/4)受灾农田1.46亿亩(耕地面积的28%)，死亡40万余人。汉口大船若蛙半浮水面，小船如蚁漂流四海年份洪涝受灾面积(万亩)洪涝成灾面积(万亩)洪涝直接经济损失(亿元)旱灾减产(亿公斤)19913689421921749.081181992141356696412.7720919932458112915641.74111199428288172341796.60262199521550120011653.30203199630914189182208.36981997197029771930.11476199833438206782550.901271999144088084930.233332000135678094711.63599平均23748136311258.47254九十年代洪涝旱灾灾统计表洪涝灾害仍为心腹之患患2001年以来洪涝旱灾统统计表洪涝灾害仍为心腹之患患2000年以来，年均洪涝涝灾害损失约1100亿元，约占同期全全国GDP的1％；局部洪涝灾害每年年发生；2003年、2005年、2007年部分江河发生洪洪水平均每年有7个台风登陆，超强强台风有增加趋势势；山洪灾害严重重。年份洪涝受灾面积(万亩)洪涝成灾面积(万亩)洪涝直接经济损失(亿元)因灾死亡人数（人）2001107076380623.03160520021857611159838.001819200330549195001300.5115512004116736026713.511282200522451123251662.20166020061578383891332.6222762007188234895351123.301230平均42567219021084.741632大江大河综合防洪洪减灾体系仍不完完善；蓄滞洪区安全建设设滞后、运用难度度大；中小河流防洪能力力低；大量病险水库尚未未除险加固；沿海地区风暴潮频频发；泥石流、滑坡等山山洪灾害危害严重重。淮河蓄滞洪区病险水库泥石流目前洪涝灾害威胁胁经济社会发展洪涝灾害仍为心腹之患患我国水资源总量为为2.8万亿m3，人均水资源量不不到2200m3，不足世界人均的的1/4；旱灾的特点是范围围广，损失大。“十五”期间，农田田受旱面积年均达达3.85亿亩，平均每年因因旱减产粮食350亿公斤。我国有40%以上的人口生活在在缺水地区，全国国农村有3.2亿人饮水不安全,饮水安全是一个突突出问题。我国水安全问题－（2）用水安全供水Supply需水Demand正常年份缺水达400亿方Waterdeficitisupto40billionm3innormalyear水资源短缺严重制约经济社会会发展城市缺水问题严重重全国661座城市有400多座缺水，其中110座严重缺水，1.6亿多城市居民的正正常生活受影响。。水资源短缺严重制约经济社会会发展地下水平均每年超超采约100亿方超采面积达19万平方公里，深层层地下水超采区面面积达9万平方公里GroundwatertableinBeijingRegion(1959,1981)BaseRock水资源短缺严重制约经济社会会发展！如果不采取有力措施，我国有可能出现严重的水危机。2030年人口16亿水资源短缺严重制约经济社会会发展2006年，全国废污水排排放总量731亿吨，比2000年增加111亿吨。我国水安全问题－（3）生态环境安全2005年13.3万公里评价河长水水质评价结果水质四类和劣于四四类的河长占总评评价河长的37.7%，特别是劣五类水水河长占20.3%，比2000年增加近5个百分点。一类水5.7％四类水10.3％三类水27.6％二类水29％劣五类水20.3％五类水7.1％水污染严重趋势未有效控制水土流失及生态环环境问题突出2005年普查资料：全全国水土流失面面积356万km2，占国土面积的的37%，其中:水蚀165万km2，每年江河流失失表土51亿t。大量泥沙流入入河道。黄土高原河道断流，湖泊泊萎缩，滩涂消消失，天然湿地地干涸，土地荒漠化、水源涵养能力和和调节能力下降降；牧区草原沙沙化严重。全国国牧区33.8亿亩可利用草原原，有90％退化问题突出出干涸的白洋淀土地荒漠化水土流失及生态态环境问题突出恶化的塔里木河牧区草原沙化我国水安全问题题－（4）水工程安全1、温室气体浓度↑、气候要素变化化、海平面上升升对水工混凝土土材料碳化程度度、沿海水工钢钢筋混凝土建筑筑物的腐蚀破坏坏及防腐蚀；2、极端寒潮低温对对水工大体积混混凝土与薄壁复复杂应力结构开开裂的影响分析析，冻融循环次次数对水工混凝凝土材料寿命的的影响；3、持续干旱高温对对水工混凝土材材料和结构开裂裂影响；4、极端暴雨及超标标准洪水对水利利工程安全的影影响汇报内容观测到的事实我国的水安全问问题气候变化对对水安全的的可能影响响气候变化影影响研究进进展需要进一步步研究的科科学问题Impactsofglobewarmonwatersecurity(IPCCAR4,2007)6.4℃1.1℃气候模式预预测出不同同排放情景景下的增暖暖结果(本世纪末全全球平均升升温幅度大大致为1.1－6.4℃。)—地球将进入入一个更加加温暖的时时期气候变化对对水安全的的可能影响响Impactofglobewarmonwatersecurity暴雨洪水气候变化对水安全的影响气候变化适应对策对水安全的影响水资源安全防洪安全水生态安全海平面上升风暴潮干旱加剧低流量敏感性脆弱性水工程安全气候变化对对水安全的的可能影响响温室气体增增长通过对对水循环的的影响造造成极端气气候事件变变化的概念念模型气候变化对对水安全的的可能影响响气候变暖下下的极端事事件全球变暖－－>地表潜热增增加－>蒸散发加强强－>高温热浪及及干旱事件件频次增加加、范围扩扩大全球变暖－－>空气温度升升高－>大气持水能能力增加－－>降水机率增增大、强度度增强，洪洪涝机率加加大台风和风暴暴潮机率及及强度增大大，海岸侵侵蚀及致灾灾程度加重重全球变暖－－>海平面上升升－>沿海及河口口地区防洪洪形势更加加严峻流域大洪水2007南京特大暴雨2006川渝干旱《气候变化国国家评估报报告》（2007）随着地球变变暖导致较较高的蒸发发和降水速速率，高温温、风暴等等极端事件件将变得更更为频繁，，而寒冷极极端事件将将会减少更多的降水水将发生在在更短的时时间内，因因而降水的的强度将增增加Impactsofglobewarmonwatersecurity气候变化对对水安全的的可能影响响气候变化对对水安全的的可能影响响2007年6月国务院发发布《中国应对气气候变化国国家方案》预测结果表表明：中国未来气气候变暖趋趋势将进一一步加剧。。与2000年相比，2020年中国年平平均气温将将升高1.3－2.1℃，2050年将升高2.3－3.3℃。全国温度度升高的幅幅度由南向向北递增，，西北和东东北地区温温度上升明明显未来50年中国年平平均降水量量将呈增加加趋势，预预计到2020年，全国年年平均降水水量将增加加2%－3%，到2050年可能增加加5%－7%。其中东南南沿海增幅幅最大未来100年中国境内内的极端天天气与气候候事件发生生的频率可可能性增大大干旱区范围围可能扩大大、荒漠化化可能性加加重沿海海平面面仍将继续续上升青藏高原和和天山冰川川将加速退退缩，一些些小型冰川川将消失Impactsofglobewarmonwatersecurity气候变化对水水安全的可能能影响IPCC－SRES－A2情景21世纪中国分区区年降水变化化％来源：《气候变化国家家评估报告》21世纪呈增加趋趋势，洪涝灾灾害机率增加加；40年前长江以北北减少为主，，旱区扩大；；40年以后均呈逐渐渐增加趋势年代松花江辽河海河淮河黄河长江东南诸河珠江西南诸河内陆河2011至20402－1－1－10－0－02142041至207054345413782071至2100151212141110491211河流断流，湖泊泊萎缩，水库蓄蓄水减少，湿地地功能下降海平面上升加剧剧沿海水生态环环境问题干旱范围扩大，，水资源供需矛矛盾加剧，地下下水超采增加强暴雨降水增加加导致水土流失失加剧、北方降降水减少、温度度升高、蒸发增增加导致沙化、、荒漠化部分地区径流的的减少，水质将将进一步恶化黄海赤潮太湖蓝藻黄河断流气候变化对水安安全的可能影响响Impactsofglobewarmonwatersecurity汇报内容观测到的事实我国的水安全问问题气候变化对水安安全的可能影响响气候变化影响研研究进展需要进一步研究究的科学问题气候变化影响研研究进展WCIP(WorldClimateImpactProgram):1979GEWEX(GlobalEnergyandWaterCycleExperiment，GEWEX):1988,GAME(GEWEXAsianMonsoonExperiment):1988IGBP(InternationalGeosphere-BiosphereProgram):1990IHP-IV(InternationalHydrologyPlan):IPCC(IntergovernmentalPanelonClimateChange):1988ProgressonCCResearch国际开展的主要要项目与计划IPCC评价报告IPCC的目标:（1）归因认识,（2）影响评价,（3）适应对策FAR(1990):过去百年全球升升温：0.3~0.6℃。SAR(1995):(1)全球变暖不可能能完全是自然变变化的结果.(2)若不限排，未来来百年将升温：：1~3.5℃TAR(2001):(1)自1861以来,全球平均升温0.6℃,(2)20世纪90年代，最暖的十十年，(3)1998年，最热的一年年，(4)全球变暖，66%的可能性是人类类活动的结果。。AR4(2007):(1)1906~2005,全球平均升温：：0.74℃,(2)全球变暖，90%的可能性是人类类活动的结果.ProgressonCCResearch1、八·五”国家科技攻攻关：气候变化对水文文水资源的影响响及适应对策研研究应用集总式水文文模型对海河、、黄河中游、赣赣江等流域进行了影响分分析评价，以典型流域为对对象，分析了气气候变化对河川川径流的影响及敏感性分析析，初步探讨减缓气气候变化影响的的适应对策气候变化影响研研究进展2、九·五”国家科技攻关关气候异常对我国水水资源及水分循环环评估模型研究基于地理信息系统统，建立分布式水水文模型，解决大大范围水文模拟问问题，评价了不同模拟情情景和假设情景下下的区域水资源情情势分析模型参数与地地理信息的关系，，解决无资料地区区模型参数识别问问题空间解集技术术，解决GCM与水文模型的耦合合问题气候变化影响敏感感性分析研究流域：淮河、、海河、黄河中游游、长江汉江及赣赣江气候变化影响研究究进展影响及敏感性（“九五”科技攻关关项目成果）：（1）径流对降水的敏敏感性远大于气温温。（2）变化相同的幅度度，径流对降雨增增加比对减少敏感感。（3）地表径流比总径径流对气候变化敏敏感。（4）干旱地区径流对对气候变化敏感（张建云等，2000年）气候变化影响研究究进展3、十·五国家科技攻关关气候变化对我国淡淡水资源的影响阈阈值及综合评价在GIS环境下，应用具有有物理基础的VIC模型，对IPCC－SRES－A2和B2变化情景下水资源源的响应和敏感性性进行计算分析初步进行流域水资资源脆弱性和阈值值分析评价区域：全国范范围气候变化影响研究究进展气候变化可能增加加我国洪涝干旱灾灾害发生机率，加加剧北旱南涝的现现状A2情景气候变化影响研究究进展人类活动和气候变变化影响定量分析析-流域水文模拟法WT为径流变化总量WH为人类活动对径流的影响量WC为气候变化对径流的影响量WB为天然时期的径流量WHR为人类活动影响时期的实测径量WHN为人类活动影响时期的天然径流量，由天然条件率定的模型参数和建立的水文模型计算得出。H、C分别为人类活动和气候变化对径流影响百分比。气候变化影响研究究进展张建云、王国庆，，《气候变化对水文水水资源影响研究》，2007定量分析初步成果果（1）气候变化和人类活活动对径流的绝对对影响量呈现增加趋势（2）就1970－1995年的平均状况而言言，在黄河中游气气候因素对径流减减少的贡献率为40％左右，在汾河流域域，气候因素与人人类活动对径流的的影响量分别占径径流减少总量的38.7%和61.3%（张建云、王国庆庆等）。人类活动是黄河中中游径流减少的主主要因素。气候变化影响研究究进展汇报内容观测到的事实我国的水安全问题题气候变化对水安全全的可能影响气候变化影响研究究进展需要进一步研究的的科学问题问题1：气候变化及其其不确定性(变？如何变？)如何变（T，P）？变化幅度（⊿T,⊿P）？不确定性？（各种种模式差异很大，，T扫帚现象,P可能相反结论）需要研究的科学技技术问题问题2：气候变化对水水文水资源影响评评估（如何影响？）评估模型（基于GIS的分布式水文模型型）陆－气相互作用及及耦合技术参数识别（大范围围、无资料、序列列代表性变化）尺度耦合及其影响响（陆气模式差异异）敏感性及脆弱性分分析模型不确定性及其其降低技术需要研究的科学技技术问题问题3：人类活动和气气候变化对水文水水资源影响评估（谁之影响？）水资源时空分布变变化（蓄水工程和和调水工程）资料系列代表性变变化（PUB问题，分布式水文文模型）科学定量评价气候候变化和人类活动