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本文以黄河流域为研究区,利用流域历史同期气候要素观测数据从变化趋势、统计特征和空间分布特征对全球气候模式数据评估,优选最适合黄河流域的全球气候模式;采取多模式集合的方法对黄河流域未来RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下极端气候事件的时空分布特征进行预估;最后以黄河中游汾河静乐站控制流域为例,建立基于土地利用/覆被变化的水文模型,分析土地利用变化对洪水事件的影响,结合全球气候模式极端气候数据,最后对流域未来洪水事件进行了模拟研究。主要结论如下:(1)黄河流域1961-2005年年均最高气温和最低气温为14.58°C和2.05°C。增加速率分别在0.26°C/10a和0.28°C/10a。在空间分布方面最高气温在25～45°C之间,最低温在-30°C～-20°C之间,表现为从上游往下游逐渐升高;多年平均降水为471mm,呈递减趋势,在空间分布上有着明显的差异。采用偏差校正的方法对全球气候模式数据进行降尺度处理,然后利用流域历史同期气候要素观测数据从变化趋势、统计特征和空间分布特征对全球气候模式数据评估,优选出GFDL、FGOALS和CCSM4这三个最适合黄河流域的全球气候模式。(2)未来黄河流域最高温和最低温均处于上升趋势,其中RCP8.5的增温速率最高,RCP2.6的最低。极端气温方面选择日最高温(TXx)、暖昼天数(TX90)、日最低温(TNn)、冷夜天数(TN10)和霜冻天数(FD0)。在三种情景下TXx、TNn和TX90呈现增加趋势,TN10和FD0呈现下降趋势,RCP8.5下的变化幅度要大于RCP4.5和RCP2.6的变化幅度。与1961-2005年相比,RCR2.6情景下,2055-2099年TXx最高增加2.9°C,TNn最高增加2.0°C,TX90年均增加21.8天,TN10和FD0分别减少14.2天和10.6天;RCP4.5和RCP8.5情景下FD0分别减少18.5和29.9天,TN10分别减少22.2和29.2天,TNn分别增加3.2°C和4.2°C,TX90分别增加43.8和63.5天,TXx分别增加3.6°C和6.2°C;在空间分布方面,未来TNn主要是在黄河河源区下降,上游兰州区域和黄河中游黄土高原地区上升,下游变化不大;TXx整体较历史时期都呈现上升状态,其中黄河中游黄土高原地区上升幅度最大,且随着时间的推移上升更显著;TX90呈现显著增加趋势,其中河源区和黄土高原地区增加最为明显;FD0和TN10则呈现明显的下降,同样是在黄河源区和中游黄土高原地区下降幅度最大。(3)选取日最大降水量(RX1day)、五日最大降水量(RX5day)、降水强度(SDII)、大雨日数(R20)、连续湿日(CWD)、极端强降水量(R99p)、湿日总降水量(PRCPTOT)这7个极端降水指标进行研究。黄河流域未来年降水总量呈波动性变化,总体为增加趋势。在三种情景下,极端降水事件为增加趋势,对于RX1day、RX5day、R99和PRCPTOT,整体上RCP8.5下的降水范围要高于RCP4.5和RCP2.6;对于SDII,降水强度在年际变化中波动较大,在21世纪50年代之前,三种情景下的降水强度没有明显的差别,50年代之后RCP8.5情景下的降水强度要高于其余两个情景下的降水强度;R20和CWD未来则呈现显著增加趋势;空间分布方面,相较于1961-2005年,RCP2.6情景下,RX1day变化范围为-10mm～40mm,R20变化范围为0mm～50mm、PRCPTOT变化范围为5mm～25mm,R99增加比例为0～0.4,整体21世纪后期的增加幅度要高于21世纪中期。RCP4.5和RCP8.5相较于RCP2.6的增加范围更加显著,尤其是RCP8.5,在这一情景下,RX1day变化范围为0mm～45mm,R20变化范围为10mm～160mm、PRCPTOT变化范围为5mm～65mm,R99增加比例为0～0.6。但整个空间变化规律在这三个情景下是一致的,均表现为极端降水事件发生概率相对增加且强降水概率增加较大的地区在黄河中游。最后研究了不同重现期下的RX1day和RX5day,历史时期10年一遇RX1day为27mm,20年一遇为30mm,50年一遇为33mm;在未来情景下降水量都有所上升。(4)汾河上游土地利用变化增加了流域的调蓄能力,减小了洪水事件的地表径流量、增加壤中流和地下径流,同时消减洪峰流量。以2010年的土地利用条件下率定的模型参数,结合RCP4.5情景下典型流域未来10年的极端降水和蒸发数据对流域未来洪水进行模拟。通过设置不同小时极端降水比例情景,分析两种情景下流域未来洪水事件。相较于历史时期洪水情景a(假定未来最大1日降水数据与历史暴雨过程相似,按照历史过程降水比例进行分配)洪水过程线整体呈现出陡涨陡落的态势,整体洪峰流量下降37%,洪量下降13.3%。而情景b下(按照极端比例进行分配,根据历史19980630号暴雨洪水事件对未来降水数据进行分配)的洪水比情景a的洪峰增加52%,洪量增加了31%。