第1章 绪论

1.1 流域水文过程对极端气候事件敏感性研究的重要性和必要性

当今世界，全球气候变化深刻影响着人类的生存和发展，是各国共同面临的重大挑战。2009年年底结束的哥本哈根气候大会利益之争仍然占据着会场的主题。但这足以证明，气候变化的问题严重性，越来越多地影响到人类的正常生活，成为全人类共同面临的生存问题。水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源，是生态与环境的重要控制性要素，同时也是受全球气候变化影响的重点领域。全球气候变化使中国水资源时空分布不均问题更加突出，暴雨洪涝灾害更加频繁，持续干旱现象更加严重，水利工程体系薄弱问题更加显露，应对水旱灾害的复杂性与难度更加凸显。加快水利发展，夯实水利基础，增强应对气候变化的能力，提高复杂条件下防灾减灾水平，最大限度地减少全球气候变化对中国经济社会的影响，既是一场现实的严峻挑战，也是一项长期而艰巨的任务。

极端气候事件是指天气状态严重偏离其平均态时所发生的事件，可以认为是异常或很少发生的事情，在统计意义上成为极端事件。随着全球气候的变暖，温度平均值的升高不仅直接影响气候极端值的变化，而且使得水循环加剧，导致高温干旱和暴雨洪涝等极端气候事件发生强度与频率出现加剧的趋势。20世纪后期，我国水文气象和气候极端事件明显增加，90年代无论异常程度还是频率均比80年代更为频繁和突出（周国良和岳智慧，2004；高煜中等，2006），1991—2000年的10年里，全球每年受到气象水文灾害影响的平均人数为2.11亿人，是因战争冲突影响人数的7倍。根据统计，全球气候变化及相关的极端气候事件所造成的经济损失在过去的40年平均上升了10倍（丁裕国等，2008）。随着全球气候变暖，极端灾害性天气频频发生，给人类生命财产和国民经济发展带来巨大损失，对我国公共安全构成重要威胁，防灾减灾的任务艰巨和迫切。1997年、1999—2001年，我国北方地区严重干旱；1998年，长江流域、松花江及嫩江流域遭遇特大洪水灾害；1999年，长江中下游及其以南地区再次受到大洪水的影响；2003年6月下旬到7月中旬，淮河流域又发生了比1991年更严重的洪水灾害；2007年2月5日，北京气温高达16℃，创下了167年来的同期最高纪录；2008年，南方出现雪灾；2008年8月25日，上海市出现入汛后最强暴雨天气，为1872年有气象记录以来所未遇；2009年，受台风“莫拉克”的影响，福建、浙江、安徽、江西部分站点过程雨量超过50年一遇，台湾阿里山过程降水量为3139mm，连续两天超1000mm，强降水造成重大人员伤亡和财产损失；2009年，华北局地最高气温打破夏季极端最高气温纪录，河北南部、河南北部、山东等地局部最高气温达40～43℃；2009—2012年，云南连续3年干旱；2013年，全国多地持续遭受暴雨袭击，一些江河部分河段发生超保证水位洪水，部分城市内涝严重，还有一些地方发生山洪、泥石流、滑坡等灾害，造成重大人员伤亡和财产损失；2014年6月，南方暴雨9省489.6万人受灾，26人因灾死亡，3人失踪；2014年8月，全国12省（自治区）遭遇严重干旱，部分地区已断水3个月。这些极端气候事件迫切要求我们回答这样的问题：诸如气候变化、极端气候事件和人类活动对流域的地表水、地下水、生态环境以及洪水和干旱等极端事件发生产生怎样的影响？径流、地下水位及人类活动的改变将产生怎样的生态和气候效应等？对这些科学问题的研究也就成为全球气候变化与水文学及水资源研究的前沿课题。

气候、人类活动与水，无论从科学层面或从经济社会发展的层面上看，都是处于相互依从相互制约之中，而气候变化与人类活动因素不是孤立的，它们之间的相互作用既可能是正反馈也可能是负反馈。近20年来，气候变暖、人口增长和经济社会发展的共同影响致使一些地区或流域的水循环发生了明显的变化，也致使短期暴雨—径流关系发生变化，也引起了年际和年代际降雨—径流关系的变化。地表径流、土壤水和地下水的变化、土地利用覆被变化对气候因子的响应是陆气相互作用中的重要物理过程，它们影响土壤含水量进而影响流域蒸散发，低层大气感热和潜热通量的分配，陆面与大气水分和能量平衡，从而对生态系统和气候产生重要的影响（刘春蓁，2004；杨传国等，2007）。因此，气候、植被、地表水、土壤水与地下水之间有着重要的相互作用，应用气象气候学、土壤学、生态水文学和遥感等学科原理，研究流域水文过程对极端气候事件的响应有助于提高大气模式和水文模式的预报精度及延长水文模式的预报期，并可用于研究流域水文过程对气候变化的响应，对于实时洪水干旱预报预警、防灾减灾、水资源可持续利用、缓解水资源供需矛盾及促进区域经济规划和发展等方面具有重大的科学意义和广阔的应用前景。