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降水 - 径流系列稳态 - 非稳态变化及检测与归因

区域气候变化检测研讨会. 降水 - 径流系列稳态 - 非稳态变化及检测与归因. 姜 彤 国家气候中心 2011 年 8 月 18 日. - 气候变化影响的检测和归因方法讨论 -. 问题的提出 降水 - 径流序列稳态规律不存在了 降水 - 径流序列的检测和归因. 内容提要. 问题的提出 降水 - 径流序列稳态和非稳态规律打破 降水 - 径流序列的检测和归因. 内容提要. 气候变化 的影响、适应和脆弱性（ IPCC WGII ）. AR4. 20 章（ 500 页）. AR5. 30 章（ 800 页）.

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Presentation Transcript

  1. 区域气候变化检测研讨会 降水-径流系列稳态-非稳态变化及检测与归因 姜 彤 国家气候中心 2011年8月18日 - 气候变化影响的检测和归因方法讨论 -

  2. 问题的提出 • 降水-径流序列稳态规律不存在了 • 降水-径流序列的检测和归因 内容提要

  3. 问题的提出 • 降水-径流序列稳态和非稳态规律打破 • 降水-径流序列的检测和归因 内容提要

  4. 气候变化 的影响、适应和脆弱性（ IPCC WGII） AR4 20章（500页） AR5 • 30章（800页） • 关注生态系统、人类安全，观测到影响更综合/未来影响更具体, 综合运用适应和减缓 RCPs-SSPs情景应用 SRES情景

  5. 问题的提出 • 降水-径流序列稳态和非稳态规律打破 • 降水-径流序列的检测和归因 内容提要

  6. 气候变化观测时间序列 平均状态变化；离差幅度变化；平均状态与离差幅度同时变化； Gamma distrib. Generalized Gamma probability density function 尺度参数b, 形状参数d, 位置参数 k Gamma distribution: d = 1 Weibulldistribution: k = 1

  7. 降水-径流时间序列稳态和非稳态规律： 稳定性已不适用 研究气象-水文极端事件的发生规律、风险及其长期变率特征，尤其是区域尺度上的形态特征及其概率，计算一定设计标准的特征值，对建设各类水利水电、土木建筑等工程，对防灾减灾和经济建设都具有重大意义 。 传统频率分析的前提条件是序列稳定性。 然而在气候变化和人类活动双重影响下，水文气象序列在某种意义上已异于原天然序列，其样本或其统计特性随着时间的推移已发生变化，序列的稳定性假设可能不再成立。

  8. Milly,SCIENCE,Feb.2008 研究气象-水文极端事件的发生规律、风险及其长期变率特征，尤其是区域尺度上的形态特征及其概率，计算一定设计标准的特征值，对建设各类水利水电、土木建筑等工程，对防灾减灾和经济建设都具有重大意义 。 降水-径流时间序列稳态和非稳态规律

  9. 非非稳定性已经出现

  10. JoHy, 2010 降水量的四种分布形式：WAK、GPD、GEV和经验 流域降水-径流时间序列稳态和非稳态规律 四季降水拟合的概率分布(点线为1961-1986年时段,环线为1987-2008年时段,横坐标单位均为mm)

  11. 流域降水-径流时间序列稳态和非稳态规律 长江流域水位极端值函数变化 （吴淞水文站） 91年最高水位序列（1912-2009） 59年最高水位序列（1912-1979）

  12. 洪水（极端值）设计分布 （GPD方法） 选择珠江和淮河两个水文站 JoHy, 2010 AMF, POTQ95 and POTQ99 重现期与洪水流量

  13. 枯水设计分布 （GPD方法） 选择珠江和淮河两个水文站 JoHy, 2010 AMinQ, AM7Q and AM30Q 重现期与枯水流量

  14. 降水-径流时间序列的非稳定性需要进一步研究，创建时间因变概率函数降水-径流时间序列的非稳定性需要进一步研究，创建时间因变概率函数 旬降水分布特征分析：峰度与偏度 时间因变概率函数

  15. 重现期50年一遇年最大降水量预估 （Wakeby分布函数） (2001-2040 相对1961-2000) CC, 2011 周期减小（频率加大） 周期增长 （频率减缓） 最大降水50年一遇. • 96个站年最大降水量分析表明70%个站点Wakeby分布排序为第1 • 50年重现期年最大降水量（Wakeby） 年最大降水量 珠江流域

  16. 问题的提出 • 降水-径流序列稳态和非稳态规律打破 • 降水-径流序列的检测和归因 内容提要

  17. IPCC AR4WGII中的影响的归因和检测

  18. 海平面和风暴 IPCC AR4, 2007

  19. 经济损失与适应关系 IPCC AR4, 2007 波士顿城市地区: Adaptation Investment – A $390 million protective infrastructure. Internal Rate Date of Return 2010 2.0% 2015 3.8% 2020 4.2% 2025 5.2% 2030 6.4% 2035 8.4%

  20. 滦河案例：3个流域分析

  21. 年地表径流 Luanxian MK=-4.18 Beizhongshan MK=-3.68 Ai’xinzhuang MK=-3.5 Change of annual discharge at two stations of haihe river basin during 1960-2007

  22. 滦河流域

  23. 滦河流域气温与降水 <90%(-) 99%（+） 1993

  24. 滦河流域年径流 99%（-） 1996-1997

  25. 滦河流域HBV模拟结果（年径流）

  26. 滦河流域径流突变：5-10月 1980 1997 99%(+) 99%(-) 1973 1997 99%(-) 1997 1991 99%(-) 99%(-)

  27. 滦河水系与大型水库

  28. 滦河水系与大型水库 滦河流域面积：44750km2；主要控制性水利工程有： 潘家口水库：控制面积33700km2（1980年蓄水运用） 大黑汀水库：35100km2 （1980年蓄水运用） 桃林口水库：5060km2（1998年竣工）

  29. 人类活动影响分析：归因

  30. 谢 谢 ！

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