摘要：气候变化改变了水文循环过程 , 水文作为研究 自然界水的时空分布、变化规律的一门学科，必须正确面对气候变化，迎接气候变化 对人类的水资源开发利用带来的挑战。 气候变化是环境问题，但归根到底是发展问题， 根据国内外最新的研究成果 , 阐述了气候变化对水文水资源的主要影响 , 提出了应对气候变化的水文工作对策。

关键词 : 气候变化水文循环 水文行业 工作对策

1   前言

1 秒钟　全球排放的二氧化碳达 39万立方米。这个排放量是 1950年 4倍，其中的 384吨因无法被吸收而不断地被蓄积起来，致使大气中二氧化碳的浓度增加。这便是使地球产生温室效应的最大原因。

1 秒钟　地球表面的平均气温上升 0.00000000167摄氏度。从 1950年到 2000年的 50年间，地表的平均湿度上升了 0.43摄氏度。这是过去 9000年间没有过的上升幅度。人们认为造成这种现象的最主要原因是由于二氧化碳气体排放量增加的缘故。

平均气温的上升“速度”是一个很大的问题。随着气温上升，许多动植物被迫向海拔高的地区和高纬度地区迁移，而气温上升速度过快时，动植物来不及迁移，这样就会造成物种的灭绝。关于气候变化的政府间讨论会（ IPCC）预测： 1990年到 2100年间，地球平均气温的上升速度比过去还要进一步加快，最高可上升 5.8摄氏度。那就意味着大量动植物将会灭绝。

1 秒钟　格陵兰岛的冰川融化 1620立方米。由于平均气温的上升，格陵兰岛的冰川每年融化 510亿立方米。这个量约相当于大浪淀最大容积的 500倍。

冰川一旦融化，整个地球的海平面将会上升，大片土地就会消失。冰川融化这种现象，不只是在格陵兰岛上有，在阿拉斯加和喜马拉雅山上的冰雪、位于欧洲的阿尔卑斯山脉的冰川等，以及世界各个地方都会发生。

1 秒钟　全球大气中减少了可供 140万人用 1天（ 710吨）的氧气。就在我们一眨眼的瞬间，全球大气中减少了 710吨（ 50万立方米）氧气。这些氧气可供 140万人用 1天！

大气中平均每天减少 224亿吨氧气。主要原因是由于石化燃料和燃烧需大量消耗空气中的氧气。另外，由于森林砍伐和海洋污染，使氧气的供应源也在逐渐减少。

  “气候变化是环境问题，但归根到底是发展问题。”必须以对中华民族和全人类长远发展高度负责精神，进一步增强应对气候变化意识，根据自身能力做好应对工作；坚定不移地走可持续发展道路。

气候变化是事关生态与环境保护、能源与水资源管理、食物安全和人类健康，事关人类社会可持续发展的重大问题，是人类社会生存和发展面临的一个巨大挑战。 水文作为研究 自然界水的时空分布、变化规律的一门学科，更要尽早正确面对气候变化，迎接气候变化 对人类的水资源开发利用带来的挑战。

2   气候变化概况

    目前地球正经历一场以变暖为主要特征的气候变化。 从 1980年到 2005年，作为参考样本的全球 9座山脉的 30个冰川，厚度平均减少 10.56米。自 1860年有记载以来，我国平均气温上升了 0.75摄氏度。其主要因素是人类活动，尤其是过去 50年的人类活动。

我国年平均登陆台风约 7.8次，近年来登陆台风的数量变化不大，强度却一年超过一年。从 1991年到 2007年，年平均气象灾害造成损失为 1928亿元，死亡人数为 4000多人，受灾人口为 3.9亿人，受灾农作物面积近 5000万公顷；水稻、玉米和小麦三大粮食作物，除小麦外都在减产；森林覆盖率下降，草地退化，目前我国几乎全部草场都已退化，主要原因是气候变化和过度放牧；近 50年来，我国海平面上升趋势是 1～ 2.5毫米 /年，高于世界平均值。

全球变暖正在导致自然环境快速变化，冰川水资源的流失必将对人们的饮水及生产用水产生重大影响。 气候变化，全球科学家的共识是：有 90%以上是人类自己的责任，我们今日所作的决定和选择，会影响气候变化的走向。 延缓和阻止气候变暖的进程，是全人类共同的任务，稍有迟疑，哪怕再晚 10年或 20年，人类的生存安全将受到威胁。

3   气候变化的影响因素

从数十亿年的地球历史来看，本身地球上的气候变化是来回变化的，自然因素和人为因素是交错在一起的，太阳辐射、其他的行星运行都会造成气候的波动。往前追溯更长时间，可能是自然因素在起作用。但是近 100年来的气候变化，可能与人类的活动有 90%的关系。

其中温室气体含量的变化，主要是二氧化碳是最重要的因素。科学模拟证明：如果说没有二氧化碳，那么是地球的平均温度是 -18度。因此，二氧化碳的存在，对于人类的生存是非常重要的。但是，除了二氧化碳外，还有许多的因素在影响着地球的气候情况。比如说，对流就可以把地面上温度比较高的物体带到上面去，还有云，可以把太阳的辐射反射回到太空中去。由于现在所掌握知识的局限性，我们不能说现在已经对气候过程全都清楚。根据现在的知识，认为由于大气中的二氧化碳的含量，从 280多个 ppm增加到 380多个 ppm，增加了三分之一，因此地球的温度增加了。这从观测的数据讲，从科学的道理上讲都是可以的。还有很多其他的因素会影响气候变化，但是可以主要分为人类活动和自然（主要是天文）两个方面

3.1 人类活动

	地球大气是多种气体的混合物，其中氮气和氧气占了总量的
			 99%，但是起到温室效应的却主要是一些微量气体，这些气体对太阳辐射的主体部分
			——短波和可见光
			——吸收很弱，而对地面发出的长波辐射吸收强烈。因此当它们在大气中的浓度增加时，大气的温室效应就会加剧，引起地球表面和大气层下部的温度升高。这些气体被称为
			"温室气体
			"。
			"温室气体
			"主要包括二氧化碳、臭氧、甲烷、氯氟烃、一氧化碳等。气候变暖是二氧化碳等温室气体在大气中的浓度大幅度上升的结果。
			 
				

	在实现工业化以前的
			19世纪初，大气中二氧化碳的浓度为
			270ppm，而到了
			 1988年已上升到
			350ppm。大气中二氧化碳浓度增加的原因主要有两个：首先，由于人口的剧增和工业化的发展，人类社会消耗的化石燃料急剧增加，燃烧产生大量的二氧化碳进入大气，使大气中的二氧化碳浓度增加；其次，森林毁坏使得被植物吸收利用的二氧化碳的量减少，造成二氧化碳被消耗的速度降低，同样造成大气中二氧化碳浓度升高。二氧化碳以外的温室气体，如甲烷、氯氟烃（氟里昂）、氧化氮等也在不同程度地增加着。 
			
				

	修建水库、灌溉、人工增雨、城市的扩大等人类活动也影响局部气候的变化。如城市化步伐加速，在初级阶段会在城市中形成大量的热岛中心，使这里的气候受到干扰：城市硬化面积增加—下垫面的热容性差，在夏天草坪
			32℃ 树木
			
				30℃，水泥
			
				57℃ 柏油路面
			65℃；城市上空大气污染，比如氮氢化物，二氧化碳，粉尘……吸收大量热辐射，使城市上空区域形成温室；城市建筑的密集，使空气流动量相对减小，风速在郊区会达到很低的
			
				0.7m
			/s，热岛效应的同时也导致雾岛效应
			……
				

		二氧化碳增强温室效应占的百分比
			,增温效应百分之六十三
			,它的生命期是五百到两百年，即便现在我们不吃不喝
			,不从事生产活动
			,大气当中的温室气体依然存在
			,变暖的趋势将继续延续下去。
		
			

		3.2 
		自然因素
			
				

自然因素，顾名思义，是人们难以去干预的方面。 气候系统所有的能量基本上来自太阳，所以太阳能量输出的变化被认为是导致气候变化的一种辐射强迫，也就是说太阳辐射的变化是引起气候系统变化的外因。引起太阳辐射变化的另一原因是地球轨道的变化。地球绕太阳轨道有三种规律性的变化，一是椭圆形地球轨道的偏心率（长轴与短轴之比）以 10万年的周期变化；二是地球自转轴相对于地球轨道的倾角在 21.6°—24.5°间变化，其周期为 41000年；三是地球最接近太阳的近日点时间的年变化，即近日点时间在一年的不同月份转变，其周期约为 23000年。 这种变化是很典型的自然波动。

	去年盛夏重庆的特大干旱和我国发生的多种极端天气事件，主要都是由引潮力共振的异常叠加而引起。
			
				

另一个影响气候变化的自然因素是火山爆发。火山爆发之后，向高空喷放出大量硫化物气溶胶和尘埃，可以到达平流层高度。它们可以显著的反射太阳辐射，从而使其下层的大气冷却。 火山爆发是不以我们人的意志为转移的 ,也是迄今为止没有被认识的自然现象之一。

		3.3 
		两种因素的关系
			
				

自然原因和人为因素的影响结果也截然不同，前者有一定可逆性。气候系统的异常性经过一定时期的 “振荡 ”，最终会回到原来的平衡点人，人们可以做的是适应，或是不去加剧这样的变化。但是人为因素引起的气候变暖一般来说不可逆转，影响也更大。现在的研究重点集中在人为因素上，对天文影响的研究还比较少。在气候变暖机理分析时，人们更倾向于温室效应增强。温室效应是全球气候变暖的影响因素之一，也是主要的因素，是人类干扰地球气候系统、使之发生剧烈变化的主要过程。同时，温室效应与全球气候变暖的关系也是很复杂的。

4 、气候变化对水循环的影响

水循环是联系地球各种水体的 “纽带 ”，是 “调节器 ”，它调节地球的能量分布，对冷暖气候变化起到重要的作用。水循环是 “雕塑家 ”，它通过侵蚀，搬运和堆积，塑造了丰富多彩的地表形象。水循环是 “传输带 ”，它是地表物质迁移的强大动力，和主要载体。更重要的是，通过水循环，海洋不断向陆地输送淡水，补充和更新新陆地上的淡水资源，从而使水成为了可再生的资源。

水循环既受气候系统的制约 , 又对气候系统进行反馈。，气候变化必然引起水循环的变化。流域水循环在相当大程度上是由所处的气候条件所决定的，流域的气候条件在客观上决定了流域的水循环背景。气候因子对水循环过程的影响是复杂的、 多层次的 , 气候系统通过降水、气温、 日照、 风、 相对湿度等因子直接或间接地影响着水循环过程。气候系统的输出—降水对水循环的影响是最为直接的。对某一特定的区域而言 , 一定程度上可以说降水是水循环的开始。除了直接影响以外 , 气候因子还通过发生在陆面和土壤中控制陆面与大气之间水分、热量和动量交换的陆面过程间接地影响水分循环。如气温、日照、 风和相对湿度对陆面蒸散发过程的影响等。分析气候变化下的水循环演变特征是评估未来气候变化对流域水文水资源影响的基础。

4.1 对降水的影响

全球变暖，相当于地球自然环境的一次重新 “洗牌 ”，全球变暖打破了以往的降水的区域分布平衡状况，使得有的地区年降水量较常年增加了，而有的地区年降水量较常年减少了，造成降水异常。

从中国范围来看 , 近 100 年来 , 中国的年降雨量呈现出明显的年际和年代振荡 , 但是趋势性变化不明显。近 50年 , 中国东北部、华北中南部的黄淮海平原和山东半岛、 四川盆地以及青藏高原部分地区出现不同程度的下降趋势 , 海河流域 1980~2000年系列平均年降水量比 1956~1979年约减少了 10.5%。全国的其余地区年降水量都出现不同程度的增加 ,其中长江下游、 华南沿海和西北地区的增加比较显著 , 西部大部分地区、东北北部和内蒙古大部分的年降水量也有增加趋势 , 20 世纪 90 年代以来黄河中下游流域和华北平原的持久干旱及长江中下游地区的频繁洪水均有其深远的长期降雨气候变化背景 [2]。

4.2 对径流的影响

近 50 年我国六大江河 (长江、黄河、珠江、松花江、海河、淮河 )实测径流量都呈下降趋势 , 下降幅度最大的是海河流域 ,全流域 1980 年以来的径流量与 1980 年以前相比减少了 40%~70%,地下水位也明显下降 ;对于大部分流域 , 径流对降水的变化较对温度的变化更为敏感。

当然，日益增强的人类活动对径流下降的贡献远远大于气候因素。以沧州市为例：自 1975年开始系统观测地下水位以来的 28年中，地下水埋深从 2.87m增加到 7.33m，年均增加 0.16m，地下水埋深的增加使降雨补给地下水量增加，地表径流量减少。

4.3 蒸散发变化

蒸散发既是地表热量平衡的组成部分 , 又是水量平衡的组成部分 , 是水循环中受土地利用和气候变化影响最直接的 ; 反过来 , 蒸散发又可减小辐射向感热的转化 , 对气候进行反馈。

1960~2000 年中国蒸发皿蒸发量呈明显下降趋势 , 年蒸发皿蒸发量在 20 世纪 80~90 年代较 60~70 年代下降了 99.8 mm,下降幅度为 5.8%。但是 ,蒸发皿蒸发量只代表蒸发的潜在能力，反映气候因子。流域陆面实际蒸发量更多的是受土壤供水能力的影响。自 1980年代以来，沧州市年均超采深层地下水 4.6亿立方米，年超采浅层地下水 2.2亿立方米，这些地下水如果不是人为从地下抽出来，基本不会蒸发掉。 29年间折合多蒸发 1000毫米，相当于两年的降水量。蒸发是要消耗热量、降低气温的，所以蒸散发增加抵消了气候变化的升温因素。

此外海平面水位变化、冰川退缩等对水文规律的影响也必须提起高度重视。

5   区域水文水资源对气候变化的响应特征

5.1 非线性

黄河流域下游花园口站以上流域， 90年代比 50年代年均降雨减少 8.6%, 但同期天然径流深却减少了 39.9%, 相差很大 , 呈现出一种非等比例的变化。说明在全球气候变暖的背景下 ,降水、气温等气象要素的变化引起了径流的变化 , 但是径流对降雨、气温变化的响应并不是呈现简单的线性关系。

5.2 区域差异性

水资源对气候变化的响应因区域而异 , 从全国来看 , 我国六大江河年径流量都呈减少趋势 , 但是新疆内陆河流域 1998 年到 2005 年 , 实际上经历了一个暖湿期 , 气温上升 , 降水和径流也在增加 , 新疆以东地区降水和径流却仍然减少 , 这个现象展现出不同地区在当今全球气候变化下水资源的变化因气温与降水的不同而出现区域响应的差异性。因此我们不能对水资源对气候变化响应一概而论。我们应该进一步研究水资源响应的区域差异性 , 并与时间演化密切结合。

5.3 极值化和不确定性特征

在气候变暖的背景下 ,洪涝与干旱等极端事件发生的程度和频率上呈现干旱或洪涝的程度增加 , 出现时间比过去更长的趋势。近 50 年来中国主要极端气候事件的频率和强度出现了加强的趋势 , 特别是进入 90年代以来 , 我国多次发生流域性大洪水和大范围干旱 , 如 1991 年江淮大水 , 1998 年长江、松花江大水 , 2003 年淮河大水 , 2005 年西江和淮河大水 , 2006 年川渝百年不遇的大旱和 2007 年淮河仅次于 1954 年的大洪水 , 2008 年南方地区大雪 , 旱涝灾害给我国的社会经济发展带来重大损失。气候变化下这种极端事件发生的频率与强度变化是一个科学难题 , 需要进行长期深入的基础研究。此外气候的复杂性和资料的有限性决定了气候模拟越来复杂，其不确定性越来越明显。

6 面对气候变化水文行业的应对措施

在全球变暖的背景下 , 研究水文、水资源对气候变化的适应性对策是必要的。现行的水文、水资源规划和管理 , 较少考虑气候变化的动态影响 , 2008年中国南方的雨雪冰冻灾害证明了加强适应性管理的重要性。面对 21 世纪中国发展的战略目标对水资源可持续性的要求和全球气候变暖的大背景 ,可以从以下几个方面着手 , 加强水文、水资源对气候变化的适应性。

6.1 认真领会“大水文观”思想

目前北方地区大部分河流干涸，少数河流有水，但长年流的却是污水，传统水文所具有的以监测河流水文要素为主的任务在逐渐萎缩，为社会服务的效果，也逐渐减弱。践行“大水文”观，不能只局限于目前的业务范围，必须改变工作方式、增加与水资源、水环境、防洪抗旱和水资源调度管理有关的工作内容。大水文的落实一定程度上决定着北方水文的生存和发展。北方水文如何发展？如何拓展水文业务？如何更好的去为社会服务？管理模式和工作模式如何转变？怎样更好的为社会服务？一系列问题都需要我们去摸索去实践。通过区域水资源精准测量工作的开展，争取为北方水文的发展寻求一条适合社会发展的大水文之路是当前急需解决的课题。

6.2 调整水文观测站网 高度重视水文测验

现在制约水文学发展的一大难题不是理论和技术上的 , 而是最基本的水文资料严重不足和可信度不高。水文资料是水文的基础 , 基础资料搞不好 , 其他的都是在虚假的基础上作出来的。无论水文科学如何发展，都必须增加水文信息的数量和质量，水文测验是得到水文资料的唯一手段。因此 , 必须加深对水文测验工作重要性的认识。

水文站网是水文工作的基本单元。各单位要在稳定现有水文站网的基础上，根据防洪、水资源统一管理和城市建设等方面的需要，调整发展站网，重点完善防洪重点流域的水文站、水位站、雨量站，增设省（区）际、重要取水和退水口的水资源水量、水质监测站，建设重要城市水文监测站网。

水库大坝的兴建 , 水土保持生态工程的修建、 灌溉系统的运用、城市化等都会改变水文循环从而影响到河川径流。定量的界定气候变化和人类活动对河川径流的影响不仅是气候变化影响研究领域中的科学问题 , 而且也是目前流域管理者所关心的难题。

6.3 加快 站队结合和水文巡测步伐

由于气候变化和人类活动严重影响，流域下垫面变化剧烈，水资源分配层次多，三水转化关系复杂。而传统的水文监测站网布设又是基于自然河流状态或人类活动影响轻微的状态，在站网布局上往往只重视河流地表水监测，而忽视了对大气水和地下水的监测（从另一个角度讲，是由于部门管理职能的划分，人为将水循环过程割裂，造成了水资源监测的不完整和不统一），且监测技术手段落后。因此，传统水文监测无论是从理念还是到站网布局、方法手段都难以真正满足流域水资源监测评价的需要。

加快站队结合和水文巡测步伐，制定《全国水文站队结合及巡测规划》，纳入国家水利发展规划，各省、自治区、直辖市应尽快审定并积极实施《水文站队结合及巡测规划》，对于符合巡测条件的水文站全部实现巡测。

6.4   加快新技术新方法的运用

科学技术迅速发展，遥测、雷达、遥感等新技术都比较成熟，要利用这些技术获取更多更精确的水文气象信息和森林植被、土地利用、水库塘堰等下垫面信息；提高降水预报的精度，以弥补观测手段之不足 ,并提高水文预报预见期。影响水文模拟精度的第一因素是水文气象信息不足，尤其在北方地区更是如此。掌握不住降雨的时空分布，再好的水文计算方法也无能为力。

人类活动对流域下垫面的影响日益增大，用过去的观测资料率定的集总式模型参数，显然难以正确模拟当前的水文过程了，因此，人们建立了分布式模型，试图藉以模拟在降水空间分布不均和下垫面及土壤含水量存在空间差异条件下的水文过程。分布式模型大体有两类，一是将流域分成若干个自然单元，即所谓的分块；另一是将流域分成许多小网格，如 1*1 km² 一格。然后用水动力学法或水文学法，对每个分块或网格进行产汇流计祘，并演祘、集合成流域出口断面的流量过程线。分块分布式模型国内外早已流行，网格分布式模型只是在发展了计祘机技术和 GIS等技术，才得以显示其巨大功能并推广使用。任何事物都是一分为二的，分布式模型能较真实地反映流域降水和流域下垫面的变化；同时也因划分单元过多，而带来产汇流计祘的复杂性，而且在雨量站点稀少时，内插到网格内的雨量并不会提高雨量输入的精度。

在全球变暖的背景下 , 水文循环过程会加快 , 极端降水事件和干旱出现的频率会加大。我们应采取人水和谐的措施 , 坚持 "人与自然和谐相处 , 避免所谓的人定胜天 "的原则 , 要尊重自然、 因地制宜 , 加强研究人与水的协调。我们需要充分协调人与水之间的关系 ,完善洪、旱的治水思路与减灾的规划 , 同时要重视防灾、 减灾内涵发挥 , 实现抗灾软件与硬件、 及非工程性与工程性措施的结合 , 特别是要加强对突发水旱大灾、 水污染暴发应急管理和预警、急救与对各种灾害事先预报 , 做好预案。