一种气候变化水文响应的研究思路

很久之前读了一篇发在journal of hydrology的一篇文章《The impacts of climate change and land cover/use transition on the hydrology in the upper Yellow River Basin, China》,里面讲到一种关于气候变化水文响应研究的思路很值得借鉴。

研究气候变化的水文响应的研究方法,大概有这么几类。一类是对历史的气象数据进行假定,如温度或降雨增加或减少一个固定值,得到不同的气候变化情景,利用水文模型,分析气候变化的水文响应,更确切的说是分析气候因子对水资源的影响;另一类是利用IPCC发布的气候变化情景,首先分析不同气候情景的差异,然后利用水文模型分析不同情景下气候变化的水文响应;还有一类是利用两个时间段的气候资料,比如1960-1980,1981-2000年,而保持水文模型其它输入数据一致,分析两个时段气候变化的水文响应。

而这篇文章,提出了一种方法研究气候变化的水文响应,它的基本原理:首先根据历史气象数据如1957-2009年,建立两套分别代表1957-2009年这个历史时期的初始和结束时的气候状况的数据集,分别命名为:climate 1957,climate 2009。具体的构建方法很简单,但是我折腾了很久,最终还是折腾出来了,很欣慰,不然对不起这个周末了。

建立这两套数据的基本思路就是通过对历史气候数据(1957-2009年)的趋势进行去除(或叠加),从而得到climate 1957(或climate 2009):去趋势方法如下:

where 0.93 is theprecipitation trend during 1960-2009. PYjis precipitation in 1960 or 2009 condition, Yj= 1960 or 2009, representing 1960 or 2009 climate; Yi= 1960, … 2009; Pi, annual precipitation inthe Yiyear; Pi,d is the subdailyprecipitation in the year Yi)

这里需要强调的是,trend就是趋势线的斜率,具有单位,如下图所示。所以上式中的0.93表示每年增加的降雨量为0.93mm。此外,Yj和Yi表示年份,两者的差表示增加的时段。比如,相对于1957年,1960年增加了3个时段,因此降雨量在1960年相对于1957年的增加量为0.93*(1960-1957),为了去掉趋势,因此需要用1960年实际降雨量减去计算的增加量,从而得到去趋势后的降雨数据。相对于2009年,1957年减少了52个时段,因此降雨量在1957年相对于2009年减少量为(2009-1957)*0.93,为了去掉趋势,需要用1957年实际的降雨量加上计算的减少量。

Temperature/windspeed is easy to adjust, subtract or add the trend to daily airtemperature/wind speed from 1960 to 2009. Usually, the trends in precipitation and air temperature are different for different months.It’s better to write a program to calculate the trends.

利用这两套气象数据驱动水文模型得到两组水文模拟值,通过比较两组模拟值,分析气候变化水文响应。

The impacts of climate change and land cover-use transition on the hydrology in .pdf

致谢: 感谢兰措老师耐心的帮助。

Updated: 2016-06-29 — pm2:34

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