气候变化下汉江流域极端水文事件的多模式集合预估及其不确定性研究

Projection and quantification of uncertainty for extreme hydrological events under climate change is a pressing scientific problem. Toward this end, the study in the Hanjiang basin will (1) propose a multi-model ensemble projection approach to generate reliable projections of future mean and extreme climate, where a given GCM from CMIP5 is assigned weight according to its performance in simulating climate characterizes in the Hanjiang basin; (2) based on a variety of downscaling methods and distributed hydrological models, construct a coupled atmospheric-hydrological modelling system with excellent skill in simulating extreme hydrological events, to model extreme streamflow in the control period and analyze the response mechanism of extreme hydrological events; (3) develop the unconditional probability and conditional probability projection methods, to simulate the extreme streamflow in the coming 30 to 50 years and investigate the uncertainty sources influence on the projection of extreme hydrological events. The results of the proposed study will offer valuable insights into the management of water resources in Hanjiang basin as well as the operation and management for the middle route of South to North water diversion project.

全球气候变化对洪水、干旱等极端水文事件的影响以及其不确定性，是亟需解决的科学问题。本课题针对当前异常的气候变化现象，瞄准极端水文事件，以受季风气候影响显著的汉江流域为研究对象，（1）评估CMIP5气候模式在汉江流域的模拟能力，研制多气候模式加权集合和概率预估模型对未来气候进行预测；(2)采用多种动力降尺度和统计降尺度方法，结合多个分布式水文模型，构建可靠性高的区域气候-水文嵌套模型，模拟分析汉江流域历史极端水文事件的时空变化规律；（3）发展基于贝叶斯理论的条件性和非条件性概率预测方法，量化排放情景、全球气候模式、降尺度方法和水文模型等方面的不确定性，预测未来30-50年气候变化对流域极端水文事件的影响程度，揭示气候变化对旱涝等极端水文事件的影响机制。研究成果可为气候变化背景下汉江流域水资源合理利用、南水北调中线工程的调度和管理等方面提供决策支持。

鉴于汉江流域独特的水文气候特征及其在防洪和供水等方面的重要地位，深入研究对流域内极端水文事件的驱动机制具有重要现实意义。本项目通过建立综合考虑模式对历史气候的模拟能力、对温室气体的敏感性以及其与多模式均值的一致性等方面的评估指标，系统评估了不同气候模式的模拟能力，但要优选出在各个区域对各气象要素均模拟能力较优的模型依然困难；在流域构建了区域气候模式，评估多个区域气候模式在研究区域的模拟能力；基于区域气候-水文嵌套模型，研究了气候变化与区域极端水文事件的响应关系，未来气候变化条件下，流域极端洪水有增加的趋势，且极值的增加幅度明显高于均值，未来极端水文事件预估中最大的不确定性来源于气候模型。迄今为止，本项目发表基金标注的SCI论文5篇（其中第一作者2篇，通讯作者1篇），参加国际学术会议2次，获得水利部大禹水利科技奖一等奖1项。研究成果已达到预期目标。