气候变化、土地利用/覆被变化及CO<sub>2</sub>浓度升高对滦河流域径流的影响

曾思栋; 夏军; 杜鸿; 张利平; 陈向东; 王任超; ADITYA Sood

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气候变化、土地利用/覆被变化及CO₂浓度升高对滦河流域径流的影响

曾思栋, 夏军, 杜鸿, 张利平, 陈向东, 王任超, ADITYA Sood

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曾思栋, 夏军, 杜鸿, 张利平, 陈向东, 王任超, ADITYA Sood. 气候变化、土地利用/覆被变化及CO2浓度升高对滦河流域径流的影响[J]. 水科学进展, 2014, 25(1): 10-20.

引用本文:

曾思栋, 夏军, 杜鸿, 张利平, 陈向东, 王任超, ADITYA Sood. 气候变化、土地利用/覆被变化及CO₂浓度升高对滦河流域径流的影响[J]. 水科学进展, 2014, 25(1): 10-20.

ZENG Sidong, XIA Jun, DU Hong, ZHANG Liping, CHEN Xiangdong, WANG Renchao, ADITYA Sood. Effects of climate change, land use and cover change and CO2 enrichment on runoff: A case study of the Luanhe River basin[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(1): 10-20.

Citation:

ZENG Sidong, XIA Jun, DU Hong, ZHANG Liping, CHEN Xiangdong, WANG Renchao, ADITYA Sood. Effects of climate change, land use and cover change and CO₂ enrichment on runoff: A case study of the Luanhe River basin[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(1): 10-20.

气候变化、土地利用/覆被变化及CO₂浓度升高对滦河流域径流的影响

曾思栋^1,2,
夏军^1,2,
杜鸿^1,2,
张利平^1,2,
陈向东³,
王任超⁴,
ADITYA Sood⁵

1.
武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072;
2.
水资源安全保障湖北省协同创新中心, 湖北武汉 430072;
3.
中国水利水电科学研究院, 北京 100038;
4.
水利部珠江水利委员会水文局, 广东广州 510611;
5.
International Water Management Institute, Sunil Mawatha, Pelawatte, Battaramulla, Colombo 10120, Sri Lanka

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51279140；51279139）

详细信息

作者简介:
曾思栋（1987-），男，江西抚州人，博士研究生，主要从事气候变化及土地利用变化对流域水文生态过程的影响研究。E-mail：zsdwhu@gmail.com

中图分类号: P339

Effects of climate change, land use and cover change and CO₂ enrichment on runoff: A case study of the Luanhe River basin

1.
State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China;
2.
Hubei Collaborative Innovation Center for Water Resources Security, Wuhan 430072, China;
3.
China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100038, China;
4.
Bureau of Hydrology, Pearl River Water Resources Commission, Guangzhou 510611, China;
5.
International Water Management Institute, Sunil Mawatha, Pelawatte, Battaramulla, Colombo 10120, Sri Lanka

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51279140; No.51279139).

摘要: 在构建分布式水文模型与生物地球化学模型的耦合模型（DTVGM-CASACNP）及应用元胞自动机-马尔科夫（CA-Markov）土地利用预测模型基础上，以滦河流域为例分析气候变化、土地利用/覆被变化（LUCC）及CO₂浓度升高对径流的影响。研究结果表明： DTVGM-CASACNP耦合模型以及CA-Markov模型在滦河流域均具有较好的适用性；气候变化与土地利用/植被覆盖变化对滦河流域径流的影响较CO₂浓度升高的影响程度大；未来不同情景下滦河流域2020—2049年径流呈减小趋势，大部分情景下年径流较基准年减少，与非汛期相比，滦河流域未来汛期径流对不同情景更敏感，总体上在汛期径流相对基准年减少，而在非汛期径流相对基准年增加。
- 气候变化 /
- 土地利用/植被覆盖变化 /
- CO₂ /
- 径流 /
- 滦河流域
Abstract: Investigating the effects of climate change, land use and cover change (LUCC) and increased CO₂ concentration on catchment runoff is important for acquiring an understanding of ecohydrological processes under changing environment at a basin scale. To analyze these effects, a model is developed through coupling a hydrological model (Distributed Time Variant Gain Model; DTVGM), a global terrestrial biogeochemical model for carbon, nitrogen and phosphorus (CASACNP) and a land use Cellular Automata -Markov (CA-Markov) model. The coupled model is then applied to the Luanhe River basin of Northern China. The model performs well during both model calibration and validation processes. The calibrated model is then used to study the effects of climate change, LUCC and CO₂ enrichment on runoff over the basin. Results show the effects of climate change and LUCC on runoff are stronger than that of increased CO₂ concentration. The annual runoff exhibits a decreasing trend for the period 2020—2049, and shows a reduced runoff as compared to the base year for most of the scenarios. The intra-annual analysis shows a decrease in runoff during wetter months and an increase during drier months. The monthly runoff during flood seasons would be more sensitive in the future as compared to non-flooding seasons.
- climate change /
- land use and cover change /
- CO₂ /
- runoff /
- Luanhe River basin

[1]	李昱, 席佳, 张弛, 王国庆, 黄强, 关铁生, 卢吉, 周惠成. 气候变化对澜湄流域气象水文干旱时空特性的影响 . 水科学进展, 2021, 32(4): 508-519. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.04.003
[2]	顾磊, 陈杰, 尹家波, 郭强, 王惠民, 周建中. 气候变化下中国主要流域气象水文干旱潜在风险传播 . 水科学进展, 2021, 32(3): 321-333. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.03.001
[3]	鲍振鑫, 张建云, 严小林, 王国庆, 贺瑞敏, 关铁生, 刘艳丽. 基于四元驱动的海河流域河川径流变化归因定量识别 . 水科学进展, 2021, 32(2): 171-181. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.02.002
[4]	王子龙, 何馨, 姜秋香, 刘莹, 孙建. 气候变化下东北中等流域冬季径流模拟和预测 . 水科学进展, 2020, 31(4): 575-582. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.04.011
[5]	任立良, 沈鸿仁, 袁飞, 赵崇旭, 杨肖丽, 郑培丽. 变化环境下渭河流域水文干旱演变特征剖析 . 水科学进展, 2016, 27(4): 492-500. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.002
[6]	郭生练, 郭家力, 侯雨坤, 熊立华, 洪兴骏. 基于Budyko假设预测长江流域未来径流量变化 . 水科学进展, 2015, 26(2): 151-160. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.001
[7]	贺瑞敏, 张建云, 鲍振鑫, 严小林, 王国庆, 刘翠善. 海河流域河川径流对气候变化的响应机理 . 水科学进展, 2015, 26(1): 1-9. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.001
[8]	李二辉, 穆兴民, 赵广举. 1919—2010年黄河上中游区径流量变化分析 . 水科学进展, 2014, 25(2): 155-163.
[9]	史晓亮, 杨志勇, 严登华, 李颖, 袁喆. 滦河流域土地利用/覆被变化的水文响应 . 水科学进展, 2014, 25(1): 21-27.
[10]	陆胤昊, 叶柏生, 李翀. 冻土退化对海拉尔河流域水文过程的影响 . 水科学进展, 2013, 24(3): 319-325.
[11]	李哲, 白镭, 蒋滔, 郭劲松, 刘静. 三峡澎溪河水域CO₂与CH₄年总通量估算 . 水科学进展, 2013, 24(4): 551-559.
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[13]	郝振纯, 鞠琴, 王璐, 王慧敏, 江微娟. 气候变化下淮河流域极端洪水情景预估 . 水科学进展, 2011, 22(5): 605-614.
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[16]	王国庆, 张建云, 刘九夫, 金君良, 刘翠善. 中国不同气候区河川径流对气候变化的敏感性 . 水科学进展, 2011, 22(3): 307-314.
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[19]	张建云, 章四龙, 王金星, 李岩. 近50年来中国六大流域年际径流变化趋势研究 . 水科学进展, 2007, 18(2): 230-234.
[20]	何新林, 郭生练. 气候变化对新疆玛纳斯河流域水文水资源的影响 . 水科学进展, 1998, 9(1): 77-83.

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气候变化、土地利用/覆被变化及CO₂浓度升高对滦河流域径流的影响

1. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072;

2. 水资源安全保障湖北省协同创新中心, 湖北武汉 430072;

3. 中国水利水电科学研究院, 北京 100038;

4. 水利部珠江水利委员会水文局, 广东广州 510611;

5. International Water Management Institute, Sunil Mawatha, Pelawatte, Battaramulla, Colombo 10120, Sri Lanka

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51279140；51279139）

作者简介:
曾思栋（1987-），男，江西抚州人，博士研究生，主要从事气候变化及土地利用变化对流域水文生态过程的影响研究。E-mail：zsdwhu@gmail.com

收稿日期: 2013-05-02
刊出日期: 2014-01-25

中图分类号: P339

关键词:

气候变化 /

土地利用/植被覆盖变化 /

CO₂ /

径流 /

滦河流域

摘要: 在构建分布式水文模型与生物地球化学模型的耦合模型（DTVGM-CASACNP）及应用元胞自动机-马尔科夫（CA-Markov）土地利用预测模型基础上，以滦河流域为例分析气候变化、土地利用/覆被变化（LUCC）及CO₂浓度升高对径流的影响。研究结果表明： DTVGM-CASACNP耦合模型以及CA-Markov模型在滦河流域均具有较好的适用性；气候变化与土地利用/植被覆盖变化对滦河流域径流的影响较CO₂浓度升高的影响程度大；未来不同情景下滦河流域2020—2049年径流呈减小趋势，大部分情景下年径流较基准年减少，与非汛期相比，滦河流域未来汛期径流对不同情景更敏感，总体上在汛期径流相对基准年减少，而在非汛期径流相对基准年增加。

English Abstract

Effects of climate change, land use and cover change and CO₂ enrichment on runoff: A case study of the Luanhe River basin

1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China;

2. Hubei Collaborative Innovation Center for Water Resources Security, Wuhan 430072, China;

3. China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100038, China;

4. Bureau of Hydrology, Pearl River Water Resources Commission, Guangzhou 510611, China;

5. International Water Management Institute, Sunil Mawatha, Pelawatte, Battaramulla, Colombo 10120, Sri Lanka

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51279140; No.51279139).

Received Date: 2013-05-02
Publish Date: 2014-01-25

Keywords:

Abstract: Investigating the effects of climate change, land use and cover change (LUCC) and increased CO₂ concentration on catchment runoff is important for acquiring an understanding of ecohydrological processes under changing environment at a basin scale. To analyze these effects, a model is developed through coupling a hydrological model (Distributed Time Variant Gain Model; DTVGM), a global terrestrial biogeochemical model for carbon, nitrogen and phosphorus (CASACNP) and a land use Cellular Automata -Markov (CA-Markov) model. The coupled model is then applied to the Luanhe River basin of Northern China. The model performs well during both model calibration and validation processes. The calibrated model is then used to study the effects of climate change, LUCC and CO₂ enrichment on runoff over the basin. Results show the effects of climate change and LUCC on runoff are stronger than that of increased CO₂ concentration. The annual runoff exhibits a decreasing trend for the period 2020—2049, and shows a reduced runoff as compared to the base year for most of the scenarios. The intra-annual analysis shows a decrease in runoff during wetter months and an increase during drier months. The monthly runoff during flood seasons would be more sensitive in the future as compared to non-flooding seasons.

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气候变化、土地利用/覆被变化及CO2浓度升高对滦河流域径流的影响

作者简介: 曾思栋（1987-），男，江西抚州人，博士研究生，主要从事气候变化及土地利用变化对流域水文生态过程的影响研究。E-mail：zsdwhu@gmail.com

Effects of climate change, land use and cover change and CO2 enrichment on runoff: A case study of the Luanhe River basin

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气候变化、土地利用/覆被变化及CO2浓度升高对滦河流域径流的影响

作者简介: 曾思栋（1987-），男，江西抚州人，博士研究生，主要从事气候变化及土地利用变化对流域水文生态过程的影响研究。E-mail：zsdwhu@gmail.com

English Abstract

Effects of climate change, land use and cover change and CO2 enrichment on runoff: A case study of the Luanhe River basin

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气候变化、土地利用/覆被变化及CO₂浓度升高对滦河流域径流的影响

作者简介:
曾思栋（1987-），男，江西抚州人，博士研究生，主要从事气候变化及土地利用变化对流域水文生态过程的影响研究。E-mail：zsdwhu@gmail.com

Effects of climate change, land use and cover change and CO₂ enrichment on runoff: A case study of the Luanhe River basin

气候变化、土地利用/覆被变化及CO₂浓度升高对滦河流域径流的影响

作者简介:
曾思栋（1987-），男，江西抚州人，博士研究生，主要从事气候变化及土地利用变化对流域水文生态过程的影响研究。E-mail：zsdwhu@gmail.com

Effects of climate change, land use and cover change and CO₂ enrichment on runoff: A case study of the Luanhe River basin