气候变化对水循环的影响篇1

气候变暖会使企业的生产效率发生改变，但对农业生产的影响会更直接，更突出。研究显示，海拔高度每升高100米，气温就会降低大约0.8度。这大致相当于纬度向北推100公里。而假设未来温度升高1度，现有的作物种植界限就会向南或向北摆动，导致传统种植区域发生很大的改变。例如香蕉以前只能在南方热带种植，气温升高后，以前没有种植条件的北方也可能适合其生长。随着种植界限的改变，作物的产量也会发生变化，喜温的作物可能产量增加，但同时也可能形成一些热害，导致高温、干旱。

另外，气候变化会令能源消耗结构发生变化；生活模式转变亦将影响到各行各业，起码冷气机生产商现在可以考虑拓展北极市场。据香港《文汇报》报道，加拿大魁北克省一个2000多人的村庄，2006年8月底的气温高达31摄氏度，导致当地的爱斯基摩人为25名办公室职员添置了1O部冷气机。为爱斯基摩人争取权益的克卢捷表示，北极地方密闭的房屋用来御寒，但在炎热天气下房里气温非常高，人们借助冷气机降温才能正常工作。

人们的行为方式、生活习惯也会发生改变。在人类的文化活动方面，比如旅游，尤其是比较发达的国外海岸带旅游，在气候变暖后都会有很大的变化。以前冬天冷，人们可能不愿意出门，现在气温升高，冬季的旅游活动会增加。

打破自然界传统平衡

在全球增暖的背景下，中国东南沿海、西南、西北、内蒙古和东北部分地区洪涝灾害增加，黄河中游以南和华北平原干旱增加。北方地区少量的降水增加可能抵不上蒸发消耗，旱灾仍在继续波动扩大，干旱发生频率和强度的增加将加重草地土壤侵蚀，从而将增大荒漠化的趋势，严重的缺水形势将难以缓解。

气温升高导致冰川融化已经是不争的事实。大量的冰川融化使海平面正在升高，各个地区的海岸带也在随着海平面的升高不断变化。海平面上升会导致海岸带的变化，这对全球影响很大，尤其是对沿海国家或者岛屿国家的影响更为明显。比如我国的上海、日本的东京，这些大型沿海城市的海拔高度较低，如果海平面持续上升，这些地区很可能会被逐渐淹没掉。

随着海平面上升，海岸带地区的经济将受到很大冲击。这个地区的居民、工厂需要考虑搬家。另外在海浪防止方面，需要加高和加强防护堤。红树林、草地、湿地等在维持地区生态格局中发挥重要功能的海岸带生物群落，会随着海岸带的变化面临消亡。很多岛屿国家都在担心，海平面升高后人要住到哪里去。

海平面的上升还会导致海水倒灌。这是个很严重的问题，在海水和淡水的交汇处有一个混合区，很多年以来，这个区域海水和淡水的进出是平衡的，海平面升高导致出海口区域的盐分发生变化，从而影响整个区域内人类的生存环境。

例如，在海平面上升50厘米条件下，长江口现在100年一遇的风暴潮将变为50年一遇，珠江口现在50年一遇的风暴潮将变为10年一遇，再考虑到未来台风频率的增加，风暴潮灾害将更加严重。

此外，自然界的降水规律也可能发生变化，水资源的季节性分布和时间分布会有很大改变。这种变化也有两种可能性，有人认为可用水资源总量会增加，也有人预测会减少。但不管怎样，传统的区域间的水量平衡会发生变化，之前水域地区、半干旱地区、干旱地区的界限会被打破。有研究发现，原本气候湿润的地区会出现季节性干旱，比如我国南方地区过去雨量比较充沛，但近年统计数据显示，相对干旱的季节变得更干旱了。

大量研究还表明，传统的降水规律可能会改变，比如我国每年八九月份是降水的高峰季节，每个区域又有其传统的降水分布。新的气候变化条件下，可能会导致一些过去没有出现过的情况。例如暴雨的增加，将直接导致水土流失和土壤侵蚀加剧，进而增加滑坡、泥石流等地质灾害的发生频率和强度。

生态系统遭遇隐形破坏

全球气候变暖对许多地区的自然生态系统已产生影响，自然生态系统由于适应能力有限，容易受到严重的甚至不可恢复的破坏。

气候变暖对生态系统的影响可以说是一种隐形破坏。因为这种变化不易被察觉，却在分分秒秒地改变着整个地球。这其中最典型的是植被的分布格局。这里的植被是广义的，农作物、森林都包括在内。它们传统的分布空间、分布规律相对固定，将来气候变暖后界限温度改变，全球尺度上传统的分布格局就会被打破，植被结构会发生重大变化，从而带动一系列的连锁反应，例如会导致有害生物的增加甚至变异，事实上，目前国内国际都有人专门研究未来的病虫害防治。

有科学家认为，气候变暖很可能对物种及其生活环境产生重大影响。尽管对气候变化如何影响生物多样性的了解还很有限，但最新的研究确定了一些由气候变暖带来明显改变的地区。其一就是所谓的“生态系统分界线”(ecosystemboundaries)，例如把草很高的草原和混合草原分隔开来的过渡地带。降水和温度的改变可以使这些分界线发生移动，某些生态系统扩展到新地区，而其他生态系统则因气候变得不再适宜原有物种生存而缩小范围。

此外，科学家们还发现，气候变化也急剧加快了物种的灭绝速度。对全球5个地区的最新研究表明，如果气候持续变暖，濒临灭绝的物种数量将显著增加。从事该项研究的科学家们预测，由于气候变化，这5个地区到2050年有24％的物种行将灭绝。

研究还指出，气候变化对许多物种生存造成的威胁要比破坏它们自然栖息地的威胁更大。种群本身的结构也会发生改变，主要的物种间形成新的竞争关系，传统的生态结构发生变化，而这些变化带来的影响是相当复杂的。

此外，气候变暖对生态系统更大的影响可能表现在两个方面，一个是地球的化学循环，另一个是地球表面的能量交换。地球的化学循环是指生命元素的地球化学循环，主要包括碳、氮、磷的循环。而地球表面能量交换是指地表每年释放、吸收多少能量。气温升高带来的植被结构和物种种群发生的变化，也同时引起地球化学循环的形势发生变化，最终导致能量平衡的变化，引起全球的热量平衡场变化，从而使大气环流发生改变。

此外，人类是生态系统中的一员，气候变化对人体健康的影响也显而易见：热浪冲击频繁加大，导致死亡率及心脏、呼吸系统等疾病发病率增加；疟疾、登革热等对气候变化敏感的传染性疾病，其传播范围也可能增加；随着居住环境的变化，人的机体抵抗力和适应能力下降，伤寒、痢疾等传染病就成为常见病。

俄罗斯科学家的最新研究也认为，全球气候变暖会改变居住环境，从而导致人的健康状况恶化。研究发现，在降水比较多的部分陆地地区，由于水位上升，人们饮用最多的是靠近地表的水。而地表水的水质会因地表物质污染而下降，人饮用这样的水，就会惠上皮肤病、心血管、肠胃病等各类传染性疾病。

气候变化对水循环的影响篇2

关键词：气候变化；减缓和适应；城市森林；空间规划

Abstract：Theextremeweathercausedbyclimatewarminghasastrongimpactonhuman’slife，andleadstoourreflectiononurbanplanningandmanagementmethods.Urbanforestasoneoftheurbangreeninfrastructurecanmitigateandadaptglobalclimatechangeswithitsadverseeffectthroughappropriateplanning.Thispaperrethinksurbanforestplanningpatternswiththegoalofmitigationandadaptionofclimatechangethroughcognizingthebeneficialfunctionofurbanforestonclimatechanges，referencingdomesticandinternationalpracticalexperienceofurbanforestplanning，combinedwithdomesticissuesofurbanforestplanningandconstruction.Theplanningstrategies，spatialconfiguration，andregulationmethodsiselaborated，hopedtominimizetheimpactofclimatechanges，maximizecomprehensivebenefitsofurbanforest，andmaintainurbansustainableecologicalenvironment.

Keywords：climatechange；mitigationandadaption；urbanforest；spatialplanningreflection

中图分类号：C912文献标识码：A

文章编号：1674-4144（2017）-01-46（7）

受到气候变化的影响，日趋频繁的极端温度、强降水、强台风等多种极端天气严重影响着城市，引发洪涝、高温、沙尘暴等灾害。在城市规划领域，国内外学者都做了较多应对气候变化的规划理论探索，如新城市主义、气候变化影响评估、低碳生态城市、适应性规划等[1-3]。城市森林作为城市的绿色基础设施能在应对气候变中发挥重要作用，如减少城市排放的二氧化碳，减小雨洪冲击和污染，减缓城市热岛效应，调节城市局部微气候，降低极端气候事件发生频率，最小化灾害损失。然而目前城市森林规划的内容相对单薄，重指标轻服务，未重视其内在生态适宜性，难以缓解气候变化给城市带来的不利影响，发挥综合的生态社会经济效益。笔者试图梳理城市森林与气候变化的相互作用，借鉴国内外城市森林理论研究与规划实践经验，结合国内城市森林规划建设的现实问题，重新思考城市森林规划模式、规划策略、空间布局和管控方法，以求最小化气候变化的影响，最大化城市森林综合效益，改善和维持城市可持续生态环境。

1城市森林与气候变化

城市森林的生态服务效益来自其自身的结构和组分，在受到气候变化影响的同时也通过其反射率、气温及降水等的变化对城市局部气候起反馈作用。合理的城市森林规划与管理能提升城市整体生态环境对气候变化的缓冲能力和适应能力，缓解气候变化影响。

1.1城市森林的概念和范围

城市森林的概念源于20世纪60年代，首先在美国和加拿大兴起，80年代被引入国内。1994年，中国林学会成立城市林业专业委员会，将“城市林业”“城市森林”“城郊型森林”“城乡绿化”“都市林业”“城市国土绿化”“城市园林”“生态园林”“花园城市”等概念统称为“城市森林”[4]。虽然国内外学者对城市森林的概念和范围仍存在部分分歧，但基本上把城市森林共同认定为，在城市及其周边范围内，以木本植物为主，以改善城市生态环境，提供游憩活动场所，促进人们健康，提升城市景观形象等多种功能为目的，具有生态、社会、经济等效益的生物和非生物的综合体，包括树木、小型植被、野生动物、土壤、水、空气和在里面的人等，且与城市体系紧密联系，是城市生态系统的重要组成部分[5-8]。需要强调的是城市森林具有多种服务功能，其首要的生态功能在减缓温室气体排放和缓解与适应气候变化中发挥的重要作用。在范围上城市森林超越了传统的城市绿化范围，把市区、郊区及远郊区作为一个整体来考虑[9]，其组分包括城区绿地、郊区的片林、护路林、河道林、农田防护林、水体等[10]。

1.2城市森林应对气候变化的作用

城市森林在应对气候变化方面的作用体现在两个方面，一是减缓气候变化，二是适应气候变化。两个方面同等重要。

（1）减缓气候变化。减缓气候变化是控制减少温室气体排放量，尽可能增加碳汇量，稳定或降低大气中的温室气体特别是二氧化碳的浓度，缓解气候的进一步暖化。城市森林通过植被光合作用，森林土壤等固定有机碳，提高森林覆盖率和绿地率能提升吸收高碳能源消耗所产生的二氧化碳。虽然有学者认为城市森林在直接固碳方面对于城市碳减排贡献率是较低的，但城市森林还可以通过树冠遮荫和蒸腾作用调节温度，减少建筑物制冷与供暖设备的能源消耗从而间接降低碳排放量[11]。

（2）适应气候变化。为缓解气候变化的影响，自然或社会系统对气候变化已有的或可能发生的影响会做出一种调节，以降低相关极端情况的脆弱性或增加其弹性，这被称为适应性规划[12]。需要适应的全球气候变化影响包括温度变化、海平面上升、降雨量变化、热带风暴、物种减少等环境状态。城市森林能具体适应性作用包括：恢复和促进城市水循环过程，缓解洪涝、干旱与水环境污染；减少地表辐射，增湿降温，防风降尘，遮阳避光，调节微气候，提升环境舒适度[13]；通过森林绿道，引导低碳出行方式和健康游憩活动；保存生物栖息地，保障物种多样性；促进低碳生态的环境教育等。

2国内外城市森林规划实践

2.1国外城市森林规划实践

20世纪70年代美国马里兰州南部地区就开始编制城市森林规划[14]。之后英国、加拿大、澳大利亚受到影响也开始了城市森林的规划实践，通过政府部门和地方团体的合作，对在建成区内和建成区外，以及公有和私有土地上的所有树木进行规划和管理（表1）。

普遍的方法和程序是先对现有树木的进行详细调查，检定、库存并记录城市森林的健康和状态，再以此为基础确定规划目标，提出完成目标的策略。

国外的城市森林规划都有比较注重现状树木调查，不仅关注数量指标，而且还关注质量问题，注重公众参与以及政府、公共机构、非利益团体、私有机构之间的协作。不同国家规划的侧重点不同。美国的城市森林规划如西雅图、波特兰比较片中城市建成区的树木管理和维护，对公园和行道树树木的调查非常翔实，按城市土地利用（居住，商业，工业，交通，开放空间，自然区域等）进行分类管理。欧洲的城市森林规划如伦敦、多伦多强调社区间的协作，长期并最大化社会、环境和经济回报。澳大利亚的城市森林规划如悉尼、墨尔本则较关注弹性、健康、多样的森林，并与开放空间规划、水敏性城市设计（WUSD）及城市集水区策略（CityasaCatchmentstrategy，2009）联系。

国外应对气候变化的城市森林规划，关注气候变化给树木带来的影响，包括生物物理特征的变化、水需求的变化和疾病虫害等。普遍的气候响应框架为：合作――脆弱性评估――森林适应性资源――示范项目。

2.2国内城市森林规划实践

国内于20世纪80年代后期引进国外的城市森林概念，并在90年代后期得到广泛认同和传播，对城市森林的功能、生态服务价值、作用机理和评价方法等展开研究[22]。大部分研究在城市森林景观格局特征，生态服务功能与生态效益，绿量研究，森林植被类型和植被群落结构的碳汇能力、蓄水能力、碳储存量估算等方面。

在21世纪初期进入城市森林建设的规划与实践阶段，上海、北京、广州、成都、重庆等城市相继开展了城市森林规划和建设。2004年启动了“国家森林城市”的评定程序，依托每年举办的“中国城市森林论坛”来授予“国家森林城市”[4]。国内城市森林规划的普遍流程也是从现状调查开始，制定规划目标、指标、范围和期限，结构规划和总体布局，分类规划，确定重点建设项目，制定实施政策与管理等，但注重指标、口号和形象工程，建设成本大，在规划目标、范围、内容等方面尚未达成共识，编制方法各异。

3应对气候变化的城市森林规划的思路探讨

3.1国内既有城市森林规划不足以应对气候变化

虽然国内城市森林规划已经如火如荼进行了十多年，编制方法和指标体系已相对完善，但笔者认为既有规划思路仍然不足以应对气候变化，难以缓解气候变化给城市带来的不利影响，最大化发挥其综合的生态社会经济效益。具体体现在以下几个方面：

（1）在前期基础资料搜集和树木调查阶段未足够重视对当地气候情况的认识，包括温度、降水量、日照、风力风向、空气湿度及极端天气等，也未对城市碳排放清单进行搜集和估算。因此难以确定适宜的规划目标、策略及措施。

（2）未重视把环境单元特别是不同尺度的流域单元或城市间成区内部的集水单元作为城市森林空间组织的基本单位。人工划定或依托各级行政边界的管理单元与环境单元错位，使得森林内在生态系统割裂，自然生态过程被破坏和阻隔。

（3）重指标轻服务，盲目追求规范指标，缺少对使用需求及社会经济导向的考虑，难以适应气候变化影响（高温、干旱、内涝、水短缺、污染等）下城市栖息者的多样性和包容性使用需求与生态、社会与经济的综合公共效益。

（4）未分析和评估城市森林生态系统的内在适宜性，规划流于形态和形式，难以实现城市森林空间结构布局与功能的高度耦合，主观圈画绿地和盲目造林，忽视内在功能性低碳生态环节，使得建设与维护成本高昂。

（5）城市森林空间涵盖土地宽泛，分属城市建设、国土、农业、林业、水利、园林、交通等不同管理系统，各部门职责分散，管理意图各异，导致城市森林内在生态系统被众多部门人为分割管理。

3.2应对气候变化的城市森林规划思路

3.2.1规划内涵与模式

应对气候变化的城市森林规划是以低碳生态城市、城市碳氧平衡、适应性规划、流域规划与管理、森林景观恢复等理论为依据，以气候变化影响为主要切入点，在充分调查城市碳排放状况、气候环境要素以及现状林木情况的基础上，对城市森林的总体数量、功能结构、空间布局与形态、植被群落等方面进行综合的减缓和适应性规划。应对气候变化的城市森林规划应依托自然生态过程（特别是流域生态过程），与城市基础设施相结合，能够满足城市栖息者（人和动物）适应不同气候环境要素的多样性和包容性需求，并在减少资源消耗的同时尽可能减小人工建设带来的环境负荷，让自然做工，规划建设低成本投入和低碳过程维护。从现状调查与分析、确立规划目标、制定规划方案、方案比较与选择、管控与实施等方面形成对应气候环境要素的减缓和适应性规划模式（图1）。

应对气候变化的城市森林规划模式，有以下几方面重点：

（1）多目标复合：城市森林以生态目标优先，保护森林流域过程和植被群落，保护生物多样性，同时兼顾社会、经济和安全目标，综合效益目标与气候适应子目标相结合。（2）多尺度结合：城市森林的概念经过发展涉及尺度跨度较大，从市域、城市规划区、中心城区到建设区应把握各个尺度的规划架构和规划重点，以及上下相邻尺度之间的关系。（3）建设区与非建设区全覆盖：城市的非建设区的绿色森林空间与城市内部建设区进行功能整合，促进城市生态系统的“新城代谢”，保障城乡区域碳循环、水循环、能量循环、物质循环等自然过程。（4）环境单元与规划单元耦合：环境单元特别是流域单元是保证森林内在自然生态过程连续的基本单位，规划单元边界的划定需尽量包含环境单元，维护其完整性。（5）多功能承载：与灰色基础设施结合，提供城市通风、排水、调温、增湿、遮阳、防灾、动物栖息、游憩、交通等多功能需求，作为绿色基础设施提升城市环境质量与舒适度。（6）动态适应性：通过景观自组织性和恢复性设计增强城市森林的适应性，承载气候变化的压力，保障城市森林建设、运行、维护的全过程低碳节约。

3.2.2规划策略和空间布局

应对气候变化的城市森林规划策略需围绕四个方面的内容展开：生物多样性、水、碳储存、文化与教育（表2）。生物多样性越小，森林受气候变化的影响就越大。增加生物多样性能增加更适应未来气候树木的可能性，维持地方生态系统功能。水的策略包括水资源需求、水环境生态，水安全，适应气候变化影响下用水量和水资源变化，保护森林流域生态过程，促进植被恢复，加强建设区的雨洪渗透、过滤和储存。碳储存是城市森林减缓气候变化的直接贡献，阻止森林碳流失到大气中，在增加区域内总碳储量的同时还需注意高大乔木的种植和维护，提升碳密度。文化和教育是城市森林应对气候变化的间接贡献，但却非常重要，通过森林文化的认同和环境教育，能引导低碳生态的出行方式、游憩活动及其它生活方式，进而减少碳排放，也是社会经济目标之一。

在规划目标和策略引导下进行城市森林空间布局，重点在以下四个方面：

（1）城乡生态空间一体化区域，布置生态踏脚石恢复碎片化森林景观，人工基础设施廊道和自然蓝绿廊道相结合，通过水系林网、道路林网、农田林网等复合林网构筑城乡整体森林景观生态网络。

（2）根据城市森林与气候要素的城乡梯度特征，从郊区、边缘区到建设区，对应减缓和适应气候变化的四大策略（生物多样性、水、碳储存、文化与教育），对不同功能类型的城市森林进行分类空间规划和布局（表3）。

（3）加强城市边缘区的森林补给与生态维育，城市边缘区作为城市“生态呼吸”的咽喉区能方便流入和合理消化输出健康的自然物质流，利用自然能减少城市综合耗能，将郊区洁净空气导入城市，同时也是环境敏感区和生态脆弱区，需注重关键衔接节点的生态维护。

（4）在城市建设区内，选择适宜性用地，利用本土植被发展乔灌草垂直植被群落结构，争取结构上空间上效益最大化。发展低冲击绿地建设模式，布置吸水、净水、储水的生态基础设施，包括雨水花园、街边沼洼池、植被过滤带、季节性湿地等。

3.2.3管控方法

城市森林由于涵盖广泛，分属城市建设、国土、农业、林业、水利、园林、交通等不同部门管理，各部门的管理重点不同，管控难度较大，需分级控制、分类引导和分步实施。管控内容可分为五个方面：总量控制、结构控制、功能引导、指标控制和形态控制（表4）。与城市总体规划衔接，落实“减缓适应”导向下的人均功能需求总量，进行指标的定量控制；落实城市森林在区域尺度的“基质-斑块-廊道”结构，进行定形的结构控制，再在细分的环境单元或城市片区上进行功能引导。与城市控制性详细规划衔接，落实“减缓适应”相适应的指标体系，如多样性指数、郁闭度、树冠覆盖率、农田林网密度等；落实社区、街区尺度上城市森林的形态控制。

4结语

气候变化对水循环的影响篇3

关键词：自然-人工复合水循环；WACM模型；水资源配置；水循环模型；黄河流域

中图分类号：TV211文献标识码：A文章编号：1672-1683（2013）01-0044-06

1研究背景

变化环境是指由人类活动和自然过程相互交织的系统驱动所引起的一系列陆地、大气与水循环的变化[1]。随着人类活动和气候变化，人工因素对自然水循环系统的干扰愈来愈烈，特别是高强度的水资源开发利用，如人类的取水、用水、耗水、排水、调水等行为，对整个水循环过程产生了巨大的影响[2]。

经过几十年的发展和研究，学者们对于流域水文循环的研究越来越深入和细致，特别是从20世纪90年代开始涌现的分布式流域水文模型，如MIKE-SHE模型[3]、VIC模型等[4]，使得研究者可使其与气候模型（GCM“全球气候模式”）结合，开展气候条件变化下的流域水循环研究[5-6]。但是，这类研究重心放在气候变化对于水循环的影响研究方面，而在重点考虑人类活动影响条件下，特别是高强度水资源开发利用条件下的流域水循环研究方面，仍存在着诸多不足和问题。

（1）取用水总量与耗水总量关系不清楚。取用水总量易于观测和计量，方便管理，但无法反应水的资源消耗本质；而耗水总量能体现水资源的真正资源消耗量，但难以核算和管理。取用水总量与耗水总量关系密切，但缺乏成熟明确的量化表达式，仅凭经验来估算耗排水量，不够科学合理。同时，耗水总量管理方法在管理中缺失，致使取用水管理与耗水管理不相协调，取水许可方法受到限制。

（2）地表、地下用水总量与耗水总量关系不清楚。水循环过程中，地表水和地下水转化频繁，地表水与地下水之间的转化关系还未能清晰定量化。如水管理实践中往往将从河道或湖泊附近的取水井抽取的水量归为地下水统计，而实际中水是从河道渗透来的河水，其水源的归类还存在争议。因而地表地下用水总量与耗水总量的关系难以确定。同时，地下水资源的调控中，仅仅从人工地下水取用量的角度研究，人工取用地下水与地下水位的联系尚无考虑，且潜水和承压水也未能区分，由此更加难以确定其耗水关系。

（3）当地水、外调水用水总量与耗水总量关系不清楚。外调水与当地水往往通过共同的取用水设施向用水户供水，在没有明晰当地用水与耗水之间的关系之前，难以确定当地水、外调水用水总量与耗水总量之间的定量关系和转化规律，给总量控制的管理带来不便。

（4）地表水与地下水、当地水与外调水之间循环转化关系不清楚。外调水在输送及使用的过程中都可能与当地地表、地下水产生水量转化，同时当地地表水和地下水之间也在不断的转化。对于上述转化过程，其转化的具体路径、时空分布、变化特征都很难进行定量的描述，各种水源之间的循环转化关系不清楚。

（5）水循环过程中的供-用-耗-排-补-转化关系不清楚。以往常用“供-用-耗-排”来描述供用水的循环转化过程，这种提法主要是从地表水系统出发总结出来的；如果从整个水资源系统来看该提法则不够全面，应该修改为“供-用-耗-排-补-转化”，考虑水的回补与转化过程才更能够反映供用水之后整个水资源系统的变化过程，或者说水循环的变化过程。目前还很难给出水循环过程中供-用-耗-排-补-转化之间的定量关系。

（6）水资源高效利用条件下水的供-用-耗-排-补-转化关系变化。在水资源高效利用条件下，采用节水措施或者节水工艺，取水量减小，输水过程、用水过程也随之发生变化，则必然引起水资源的耗、排、补及转化过程发生改变，但目前还很难对这一过程展开有效的定量化研究。

本文将以“自然-人工”复合作用下的流域水循环机理和模型为基础，对水资源开发利用条件下的流域水循环过程展开研究，提出一种基于水资源配置的流域水循环研究方法，并以黄河流域为例进行实践应用。

2流域水循环研究的科学方法

流域自然-人工复合水循环理论[7]是解决高强度水资源开发利用条件下水循环问题的基础核心。对于上述存在问题，按照科学认知、现场实验、理论探究、解决方法四个步骤，形成一个从水循环机理认知到水循环观测实验，再到流域区域自然-人工复合水循环理论研究，最后利用水资源分配与循环转化模拟模型[8]（WaterAllocationandCycleModel，即WACM）进行模拟计算。

气候变化对水循环的影响篇4

关键词水资源；气候变化；新疆

中图分类号P467文献标识码A文章编号1007-5739（2012）24-0255-01

气候变化是根据水汽确定的，西北内陆是典型的干旱气候，这与此地水资源不足有很大关系。因此，新疆水资源的变化影响气候变化。20世纪70年代后期，在全球气候背景下，新疆地区降水相对增多，增幅15％～25％，河川径流和湖泊水位都有明显的增加与升高，湖水面积也有所扩大，地下水位上升，这对区域气候的改观也有非常明显的影响。

1新疆水资源的特点

新疆地区位于我国西北内陆，是比较典型的干旱气候区，终年降水比较稀少，但是山地较多，山地降水稍多。全区共有大小河流560多条，湖泊面积5461.3km2，地下水天然补给量为65亿m3，冰川储量2.49万亿m3，水能资源理论蕴藏量相对比较大，在全国排名第4位。总体上看水资源相对比较丰富，但是新疆地区面积比较大，人口分布不均匀，地形比较复杂，导致河流流程短，生活用水不方便。

新疆水资源的特点：一是荒漠盆地平原和沙漠地区降水稀少，山地降水相对较多，是河流的发源地与径流形成区。而平原和荒漠地区，降水少，蒸发强烈，几乎没有地表径流，如果有少量的降水补给，径流也会很短，是径流散失区；二是河川径流量一年四季分配不均，而年与年之间相对平稳。在年内流量分布上，春季占年水量的15％～25％，夏季占年水量的55％～75％，秋季只有不到20％，冬季占10％左右；三是河流流程短，水量少。这一类型的河流占绝大多数，其中有491条河流的径流量，仅占总径流量的11％。可见，新疆地区绝大多数地区水资源短缺；四是地表水地区分布不均，全区西北部地区地表水资源比较丰富，占总地表水资源量的94％，而东部地区地表水非常稀少；五是以单位国土面积产水量来计算，新疆人均占有水量在全国排倒数第3位。

2干旱内陆地区河水循环的基本模式

干旱地区的河水循环模式与湿润地区的河水循环模式有很大差别，内陆河区与外流河区也有明显的不同。我国内陆河主要分布在西北干旱地区，这一地区地域面积大，自然条件复杂，山地面积广大（占75％左右），山地与盆地相间分布。这一分布特点是我国内陆河流水资源形成独特循环模式的成因，决定了我国内陆水资源的循环与外流域的循环不同，形成了独特的没有水力连接的水循环系统[1-2]。

新疆水资源水分、能量以及其他物质循环系统都是相对独立的水系统。在整个水汽循环背景下，局部水循环也并不是封闭、孤立的，而是一个开放的系统。内陆河流域的山区，通过这一流域的子系统来实现其与尾闾水体的联系。在这一过程中，河流带给尾闾湖泊水分的同时，更多的是泥沙、淤泥、盐类以及生物残体。而其中，风是流域反向联系的载体，它又会把水汽、盐粒、植物花粉等运到山区，实现流域的正反向联系。内陆河流上游地区，有丰富的冰雪融水和天然降水，水资源在形成与转化过程中，影响着当地的气候与生态环境。内陆河流在一定意义上联系着荒漠盆地、戈壁绿洲，河流径流进入荒漠盆地平原蒸发形成湖泊，大量径流形成绿洲生态系统，河流下游是径流的排泄积累区，河流水量在径流过程中滋润着绿洲、湖泊以及低湿地，形成独特的内陆河流的水循环模式。

3干旱区内陆河流域水资源的变化

3.1新疆内陆河径流变化

新疆共有560多条流河（其中额尔齐斯河为外流河，流向北冰洋），北疆有376条，占67％，南疆有184条，占33％。河流年均径流总量为7990亿m3，其中有部分由国外流入，其余是本地区产生的地表径流。其中，15.4％的河流径流总量占总径流量的91.2％。新疆南部与北部50年来径流变化基本稳定，并呈上升趋势，20世纪90年代明显高于其他时间段。

3.2降水增多，径流量增大，湖泊水位上升

受全球气候的影响，新疆气候变化与世界同步，主要体现在20世纪70年代末，新疆降水量逐步增加，到90年代，表现更为突出。这一时期，新疆的平均气温北部为7℃，南部为12℃，与前30年相比，北部和南部偏高1℃左右。与此相适应，20世纪90年代以来，降水量普遍增加，北部比30年前增加12.1％，南部比30年前增加了24.9％，降水量的增加在夏季比较多，以致于河川径流量扩大，径流增大导致新疆发生几起洪水灾害。另外，湖泊水是由河流径流产生的，湖泊水位的变化与河流径流量变化是同步的。同时，干旱地区荒漠盆地平原湖泊水位与河流径流量是紧密相连的，而且湖泊水位变化反映河流径流量周期变化[3]。

4结语

新疆内陆河流和湖泊是内陆地区的主要水资源，也是比较重要的环境资源。新疆水资源对气候变化的影响，主要通过河流与湖泊水形成与转化来实现，最为重要的是湖泊的“冷岛”效应，保持一个宜人的小气候环境。

5参考文献

[1]气候变化对美国西南部地区水资源的影响[J].治黄科技信息，2012（4）：22-23.

气候变化对水循环的影响篇5

关键词：环境科学专业气象学与气候学教学内容

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）07（c）-0194-01

《气象学与气候学》的研究范围很广，不同的学科根据自己的学科体系在选择课程的内容时侧重点不同。气象学专业有研究大气物理性质及其变化原理的“大气物理学”，有着重讨论天气现象及其演变规律，并据以预报未来天气变化的“天气学”等，而其中与地理和环境科学关系最密切的是气候学[1]。气候学要求对气候系统进行定量观测和综合分析，对气候形成和变化的动态过程进行理论研究。现代气候学从概念上已经不再是气象学或地理学的一个分支的经典气候学，而是大气科学、海洋学、地球物理和地球化学、地理学、地质学、冰川学、天文学、生物学以至于有关社会科学相互渗透、共同研究的交叉科学[2]。在环境科学专业开设的气候气象学是以气象学为基础，气候学为重点的专业基础课。

1环境科学专业《气候气象学》课程体系完善的意义

从上个世纪以来，人类正面临着人口、资源和环境等一系列全球性重大问题的挑战。全球气候变暖，臭氧层空洞，酸雨，大气污染等环境问题更是多方面影响人们生活质量的问题，这些环境问题均发生在大气系统中，影响大气的运动形式，大气运动的年际变化，异常气候与天气的出现频率，造成呼吸系统疾病和皮肤性疾病等。因此大气系统已经不是单纯的作为地球表层的自然组成圈层，而是在受到人类影响的情况下在组成、微循环和大循环都在一定程度上发生了变化并且时时与人类活动及地球的其他圈层相互作用的圈层。

《气象学与气候学》作为环境科学专业的基础课在课程内容上要承担起后续专业课的基础理论知识与桥梁的作用，因此不能完全模仿地理科学专业的“气象学与气候学”的大气动力学、天气学和气候学等系列内容，而应突出地表系统中以大气圈为主体的气候系统，包括各个子系统的构成、特征、它的运动以及相互作用等，分析系统中各子系统，诸如大气、海洋、陆地及生物等之间的相互影响的机制，污染物进入大气中的扩散模式与大气稳定度的关系，又要承担起以后专业课中容易忽略的全球气候变化的起因、发展与全球进行的主要研究和行动的任务。

2《气候气象学》的教材选择

环境科学专业是一个综合性学科，其综合了地球上各大圈层内物质的迁移转化及其生物学效应，以及为人类更好的生存的对其进行的相应的管理与决策。不同的院校其研究的侧重点不同，服务于专业课程的基础课程的设置也有一定的差异。《气候气象学》做为一门环境科学专业的基础课程，目前开设该门课程的为数不多，国内开环境科学与工程专业的院校中部分院校开设了气候气象学相关的基础课程，如北京大学的环境科学专业、绵阳师范学院的资源与环境科学系、华东师范大学的资源与环境科学学院的地理系和三峡大学的水利与环境学院等均开设了《气象学与气候学》，中山大学的环境科学与工程学院的大气科学系开设了气象学专业。《气候气象学》作为一门基础性课程在高等院校的地理科学专业都有开设，并且相应的教学改革也都是根据地理科学专业的学科特点和发展需要进行的。目前还没有为环境科学专业编著的教材，因此在教材的选择上还是借用师范院校地理学专业的教材，并且这类教材也比较少，且大多以气象学与天气学的理论为主要内容。

3环境科学专业《气候气象学》理论教学内容改革

3.1《气象学与气候学》课程的理论教学内容

在课程的讲授过程中以周淑贞主编的《气象学与气候学》[3]（1997，第三版）为主，结合姜世中主编的《气象学与气候学》[4]（2010年）主要介绍大气热学属性、大气的力学属性、天气系统的结构、气候系统、气候形成与划分、气候变化及人类活动影响等方面的基础理论知识。

3.2环境科学专业“气候气象学”课程关于全球气候变化内容的补充

气候的形成是由气候系统的五个子圈层相互作用的结果，而不单单是由大气圈一个子系统的运动、循环形成的，因此气候系统概念的提出能够使我们能够从全球范围内来观察和研究气候的形成及气候变率。从工业革命以后，大气圈、水圈、冰雪圈、生物圈、土壤圈的组成成分、存在范围、各种特性都受到了人类不同程度的改变，这些发生了改变的圈层相互作用，使得大气的运动状态发生了改变，从而使得气候变化已经成为一个全球关注的焦点问题。为了应对这些气候变化，一方面科学家在进行全球气象要素与大气成分及个圈层作用机制的研究，为此建立了PICC。另一方面，全球的政府组织和非政府组织纷纷加入到环节全球气候变化的政策制定中，为此，世界范围内签署了一系列的关于缓解全球气候变暖的国际公约和进行了多次的气候谈判大会。

3.3建立与专业课的有机衔接

一些气象要素如气温、日均温、月均温、年均温、积温与有效积温在生态学和农业生产中的应用及意义进行联系；风速、主导风向、大气气温的层结稳定性对大气污染物扩散的影响建立本课程与环境影响评价的联系；特殊风场例如海陆风、山谷风、城市热岛环流对建设项目产生的大气污染物扩散的影响建立本课程与环境影响评价的联系。

再如降水一章，根据降水必备的条件，从森林涵养水源，但是其能否增加有效降水，让学生通过查阅资料看森林对有效降水、地表径流和地下径流及枯水径流方面来思考森林涵养水源的功能，根据现有研究数据推论植树造林是否能增加有效降水。从而建立本课程与生态学之间的联系。

参考文献

[1]余锦华.对《气象学与气候学》教学改革的几点认识[J].气象教育与科技，2006，29（4）：10-13.

[2]伍光和，田连恕，胡双熙，等.自然地理学[M].北京：高等教育出版社.2000.

气候变化对水循环的影响篇6

随着经济的发展和人口的增加，人类对水资源的需求不断增加，再加上对水资源的不合理开采和利用，全球水资源、水环境状况加速恶化。由此，全球干旱、洪涝、暴雪等极端降水天气不断增多，且有逐年加剧的趋势，气候紊乱，洁净的水越来越缺乏……

以生命智慧赋予人的能洞见事物本源和本质的内心的眼光和思想来看，所有这些可怕的现状和趋势，还仅仅是水资源水环境危机中人们所能看到、认知到的一个方面!深层次的、涉及全球之水这一大体系的关乎全球水生态整体的问题，隐藏着更为巨大的危机!地球之水这一大体系的失衡和无序发展到一定程度，就可能出现全球之水大系统的系统崩溃!全球水生态大系统的整体崩溃，将使地球、使人类和其他生命体的生存难以为继!……

我们用生命智慧的眼光看到：地球水资源水环境，存在不太被关注、大众认知程度有限的另一面，也是更涉及本质的一面，这直接关乎地球生态整体的生命状态、关乎人类整体的生存的一面，就是地球之水本身是作为一个精巧的生命整体，也赋予了地球以生命!在多如恒河沙数的宇宙星体中，之所以只有地球有生命的特征，是因为地球上有一种具备生命特征的巨大的生命体系，就是“地球之水”这一水的大生命体!。因此，“水”，不只是“水”本身的生命，还是“生命之水”，是能滋养生命的生命。

水覆盖着地球表面71％左右的面积，地球上万物的生命都离不开水。万物生命是水的大生命的不同的外现，万物生命由水构成、由水承载，靠水连接，靠水在特定生命体的循环来运行、来生存、生长。水是生命的本源，水是智慧的本体，水是生命的内含，水是生命的体现；水承载着生命，水维系着生命，水连结着生命，水联系着生命。

地球上的水分布在海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、雪山，以及大气、生物体、土壤和地层。这些水虽然很多不直接连接，但是水的渗透性、溶解性以及固液气三相转变的巨大可塑性，决定了全球之水是整体联系在一起的。这一整体是一个大的生命体，具备了生命体的基本特征。在太阳辐射和地球引力的推动下，水在水圈内各组成部分之间不停地运动着，海洋表面的水蒸发到大气中形成水汽，水汽随大气环流运动，一部分进入陆地上空，在一定条件下形成雨雪等降水；大气降水到达地面后转化为地下水、土壤水和地表径流，地下径流和地表径流最终又回到海洋，由此形成淡水的动态循环。

水资源是地球生命的“血液”。犹如血脉和经络之于人之生命的重要，水是地球本身及地球上一切生命机体的组成物质，不仅参与所有生命的代谢活动，全球水循环还是联系地球各圈和各种水体的“纽带”，赋予“地球之水”生命的特征，使其本身成为生命存在。水循环串联起来的大大小小的水系在地球上蜿蜒，使生命和文明遍布全球。对于人体而言，水的代谢循环状态是人的健康状态的最直接反映；同样的，对于地球这一大生命体来说，地球水的整体代谢状态也是地球健康状态的直接表征。

在全球水循环这一而环环相扣的大生命循环体系中，每一个环节都不可或缺。如果某一部分循环不畅，虽然水资源总量保持稳定，但是对于系统的运行来说，都可能造成整体的巨大影响。但是，从降水、蒸发和径流这水循环过程的三个最主要环节来看全球水循环，不难看出全球水循环已处于整体失调，地球之水这一生命体已受到各个层面上的深刻害伤。

生命之水的枯竭和污染，导致全球生态体系的健康状况不断恶化，地球生命体不断衰老。“生命之水”这一大生命体系已屡遭蚕食和重创……

天然林不断被毁，地球生命之水遭受破坏

地球不但是蓝色星球，还是绿色星球，地球上星罗棋布的森林，是隐形的“水库”。但是长期的乱伐森林、伐林造田等等人为的干扰和破坏，使得自然植被越来越稀缺，尤其是热带雨林的大量毁坏，其调节气候、防止水土流失的功能被削弱，对全球水循环有着深刻的影响。植被破坏，导致森林水资源涵养空间被破坏，“大气水一植物水一土壤水一地下水”之间的小循环扰，森林对水的调蓄能力降低，致使旱涝灾害发生。而人类砍伐天然森林后，大面积发展的单一的人工林和农田生态系统，其生态结构单一，生态功能和环境影响有限，涵养水源、保持水土、改良气候和土壤的作用十分低下，甚至人为引起生态退化，导致区域自然灾害发生，加剧自然灾害的危害程度。地球植被减少、植被成分单一，太阳辐射的能量不能被植物充分吸收转化成生物能，直接炙烤大地，造成地表水大量蒸发，水土流失，加剧土地沙化。

“地上水一地表水一地下水”循环减弱甚至循环链断裂，生命之水难以维系

地面生态体系的破坏，减弱甚至切断了“地上水一地表水一地下水”之间的联系，这种情况的普遍存在，严重破坏了自然水体的含蓄和循环，使“地球之水”和地球生态两大生命体遭受重创。