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综合篇3

第1章 绪论3

1.1 背景3

1.2 国家重大需求分析4

1.3 国内外研究进展和发展趋势6

1.3.1 国际研究进展和发展趋势6

1.3.2 国内研究现状和水平10

1.4 关键科学问题与框架体系11

1.4.1 科学问题与关注要点11

1.4.2 框架体系11

第2章 气候变化对中国东部季风区水循环水资源影响的检测与归因13

2.1 季风区陆地水循环时空变异的检测与归因13

2.1.1 大气中水汽-降水-径流收支平衡与水循环变化的再认识13

2.1.2 蒸散发的年代际时空变化规律与成因20

2.2 水循环时空变异及其原因22

第3章 未来气候变化影响的不确定性与情景预估27

3.1 贝叶斯理论模型27

3.2 降水预估的共识性与可信度统计方法28

3.2.1 降水季节预报流程28

3.2.2 中国东部季风区降水的季节可预报性29

3.3 贝叶斯多模型统计降尺度方法及应用29

3.4 基本认识32

第4章 “陆-气双向耦合”模式与水循环响应机理33

4.1 区域水循环响应机理研究33

4.1.1 大尺度陆地水循环模型CLM-DTVGM的构建33

4.1.2 考虑取用水、调水和作物生长的区域陆-气耦合模式37

4.1.3 陆气双向耦合的陆面数据同化系统38

4.2 东部季风区过去水循环变化成因探究40

第5章 气候变化对东部季风区北方和南方典型流域水问题的影响41

5.1 气候变化对华北及东北农业水资源的影响41

5.1.1 华北及东北地区干旱强度和频率的演变和趋势41

5.1.2 生态水文关键参数的尺度扩展方法51

5.1.3 华北平原作物种植系统对气候变化的响应52

5.1.4 东北和华北水资源消耗对气候变化的响应56

5.2 气候变化对中国南方典型流域洪涝灾害影响57

5.2.1 非稳态水文极值系列洪水频率计算方法57

5.2.2 适用于洪水预估的气候模式和区域降尺度方法58

5.2.3 气候变化对中国洪涝灾害风险的影响59

第6章 应对气候变化影响的水资源脆弱性与适应性对策65

6.1 变化环境下水资源脆弱性理论与方法65

6.1.1 变化环境下水资源脆弱性分析新的模型与方法65

6.1.2 未来气候变化影响下的水资源脆弱性71

6.2 应对气候变化影响水资源适应性管理的体系与框架78

6.2.1 水资源适应性管理新的概念与定义78

6.2.2 水资源适应性管理的体系与框架78

第7章 结论与对策建议86

7.1 认识与总结86

7.1.1 气候变化对中国陆地水循环影响的检测与归因86

7.1.2 未来气候变化影响的不确定性与情景预估87

7.1.3 平稳水文极值系列洪水频率计算87

7.1.4 气候变化背景下水资源脆弱性88

7.1.5 中国水资源规划及重大工程设计应对气候变化影响的不足89

7.2 对策与建议90

参考文献93

专题篇99

科学基础研究与进展99

课题一：东部季风区陆地水循环要素演变规律分析与成因辨识99

第1章 陆地水循环气候要素多时间尺度变化规律100

1.1 黄河流域水循环气候要素变化规律100

1.1.1 1961～2010年黄河流域降水量及雨日的气候变化特征100

1.1.2 年降水量及雨日减少的成因分析107

1.1.3 流域季节降水的成因分析108

1.2 长江水循环气候要素变化规律109

1.2.1 长江流域春夏季降水量时间变化规律109

1.2.2 长江流域春夏季降水量空间分布规律112

1.2.3 长江流域春夏季水汽输送及收支的气候特征115

第2章 东部季风区蒸散发特征分析118

2.1 松花江流域实际蒸散发时空变化118

2.2 海河流域实际蒸散发时空变化120

2.3 珠江流域实际蒸散发时空变化123

2.4 长江流域实际蒸散发时空变化127

2.5 季风区流域蒸散发比较分析129

第3章 东部季风区水文循环特点研究132

3.1 水汽通量132

3.1.1 整层大气水汽总量132

3.1.2 水汽收支132

3.1.3 水汽输送影响范围133

3.2 陆地水量平衡135

第4章 不同空间尺度的流域径流预估及其不确定性137

4.1 珠江流域径流预估及不确定性分析137

4.2 淮河流域径流变化及预估139

4.2.1 淮河流域径流变化139

4.2.2 淮河流域径流预估140

4.3 长江和黄河典型流域径流预估142

4.3.1 长江和黄河典型流域径流变化142

4.3.2 长江和黄河典型流域水循环预估143

第5章 东部季风区极端水文事件变化特征150

5.1 降水极值150

5.2 径流极值153

第6章 气候变化和人为活动对陆地水循环影响的相对贡献辨识155

6.1 基于气候模式的归因分析155

6.1.1 模式检验155

6.1.2 人类活动和自然变率的贡献分析158

6.2 基于水文模型的成因分析159

6.2.1 降水量突变检测159

6.2.2 降水对径流变化的贡献161

6.2.3 气候变化和人类活动对径流影响的成因分析163

第7章 东部季风区主要江河流域水文-气候数据分析165

7.1 东部季风区气候数据的均一化及分析165

7.2 格点数据集研制167

7.3 气候-水文数据库建设167

参考文献168

课题二：气候变化背景下未来水文情景预估及不确定性研究170

第1章 全球气候模式适用性评估与预测应用171

1.1 全球气候模式在东部季风区的适用性评估171

1.2 应用贝叶斯多模型平均（BMA）方法气候变化预测172

1.3 应用贝叶斯多模型进行CMIP5极端气候指数预测176

1.4 未来气候变化情景下降水预估的共识性与可信度184

1.5 中国和东部季风区典型流域未来温度和降水的预估186

第2章 统计降尺度方法研究189

2.1 统计降尺度与动力降尺度对比研究190

2.2 STNSRP统计降尺度模型研究190

2.3 基于DCA方法的统计-动力混合降尺度研究191

参考文献194

课题三：陆地水文-区域气候耦合模拟及水循环变化机理分析199

第1章 陆地水文-区域气候耦合模式系统研制与应用200

1.1 大尺度陆地水循环模拟系统构建200

1.2 陆面水文-区域气候双向耦合模式系统构建201

1.3 取水用水和调水对局地陆面过程及区域气候的影响机理201

1.4 取水用水与作物生长过程对区域气候的影响及机理202

第2章 陆面数据同化系统构建203

2.1 显式四维变分同化方法PODEn4Dvar203

2.2 陆面数据同化系统构建203

第3章 东部季风区陆地水循环时空变异204

3.1 东部季风区地表水文变量的变化趋势及对强迫的响应204

3.2 陆表干旱的时空变化与极端降水气温事件204

3.3 大气水循环特征演变及陆气耦合强度模拟与机理分析205

3.4 东部季风区过去水循环变化成因探究206

3.5 中国东部季风区未来50年气候变化情景模拟206

参考文献208

水资源及水旱灾害应用210

课题四：气候变化下我国北方农业及生态脆弱区水文水资源的响应210

第1章 生态水文模型与农业干旱分析211

1.1 试验观测和基础数据整理211

1.2 生态水文模型211

1.3 过去和未来我国北方主要农业区干旱时空变化规律212

第2章 近50年来气候的变化对流域作物产量、蒸散、径流的影响213

2.1 气候变化对作物生产和水分利用的影响213

2.2 气象变化对作物蒸散和产量影响的归因分析215

2.3 气象变化对流域径流影响的归因分析216

2.4 华北平原、松嫩平原作物耗水和土壤水的时空变化格局218

第3章 未来气候变化对典型区域径流、农业耗水的影响223

3.1 未来气候变化下黄淮海平原作物产量、蒸散、灌溉需求变化223

3.2 未来气候变化下东北松嫩-三江平原径流、农业需水、灌溉需水变化228

3.3 利用夏季风指数预测未来气候变化下黄河中游径流230

第4章 保障粮食安全的区域水资源安全适应措施与对策232

4.1 基于华北平原水资源安全的农业适应性对策232

4.2 应对气候变化的松嫩-三江平原水资源适应性对策233

课题五：气候变化对南方典型洪涝灾害高风险区防洪安全影响及适应对策235

第1章 未来二十年到五十年洪水情势预估236

1.1 从CMIP5筛选可用的全球环流模式（GCMs）236

1.1.1 CMIP5模式对当前珠江流域降水模拟能力评估236

1.1.2 模拟结果相似性检验239

1.1.3 模式筛选240

1.2 洪水预估不确定性的等级划分241

1.3 珠江和淮河流域未来20～50年洪水预估241

1.3.1 汛期年最大流量与日流量（径流深）相关分析241

1.3.2 基准期及未来20～50年日流量过程模拟242

1.3.3 极端水文事件对未来气候变化的响应243

第2章 气候变化条件下洪水频率计算方法研究262

2.1 气候变化下的洪水频率计算262

2.1.1 水文极值与气候影响因子关系的初步分析262

2.1.2 淮河流域水文极值统计预测模型264

2.2 非稳态洪水极值频率计算方法270

2.2.1 降水强度增大下洪水频率计算方法270

2.2.2 降水频次增加下洪水频率计算方法273

2.2.3 洪水历时缩短下洪水频率计算方法276

第3章 气候变化对区域防洪安全的影响279

3.1 研究方法279

3.2 气候变化对重要水库工程和区域防洪安全风险的影响279

3.2.1 飞来峡流域VIC模型构建与评估279

3.2.2 极端水文事件对未来气候变化的响应280

3.3 气候变化下极端洪水对工程设计、运行等防洪安全影响283

3.3.1 未来情景极端入库洪水平均预估283

3.3.2 气候变化下防洪适应对策与建议283

3.4 气候变化对淮河典型区域防洪安全风险的影响284

3.4.1 基准期及RCPs情景下王家坝断面流量过程模拟284

3.4.2 极端水文事件对未来气候变化的响应284

3.4.3 气候变化下极端洪水对蓄滞洪区运用及区域防洪安全的影响286

第4章 气候变化对城市防洪安全的影响288

4.1 方法与途径288

4.2 雨潮联合分布函数构建——广州市288

4.3 雨洪组合风险概率模型——蚌埠市292

4.4 气候变化对广州市城区内涝风险概率影响292

4.4.1 广州未来气候情景预估292

4.4.2 广州未来海平面变化预估294

4.4.3 广州雨潮组合风险概率对气候变化的响应295

4.5 气候变化对滨河城市外洪与城市暴雨遭遇概率影响296

4.5.1 历史城市暴雨洪水遭遇概率分析296

4.5.2 未来情景下外洪与城市暴雨遭遇概率趋势分析297

参考文献298

适应与对策300

课题六：气候变化背景下我国水资源脆弱性与适应对策300

第1章 未来气候变化影响下的水资源脆弱性301

1.1 未来水资源来水量变化301

1.2 未来水资源需水量变化302

1.3 变化环境下中国水资源脆弱性评估303

第2章 变化环境下中国东部季风区水资源适应性对策与效益分析306

2.1 适应性水资源管理指标体系与调控变量306

2.2 水资源适应性管理与决策集的分析方案307

2.3 水资源脆弱性与可持续发展态势307

2.4 水资源适应性管理与对策的情景与效益分析311

2.5 总的认识与几点建议320

参考文献322

索引324