长江上游近千年来的洪水变化——比较气候-水文模型模拟数据与重建数据

了解水文过程对温室气体水平上升的响应, 对气候变化影响研究至关重要. 然而, 由于缺乏长期的观测数据来了解气候系统的长期行为, 这方面的研究往往受到一定限制. 结合重建数据和模型模拟(全球气候模式和水文模型)数据将有助于更好地理解气候和水文过程在过去几十年到几个世纪的时间尺度上的变化. 在本研究中, 利用模型链方法研究长江上游过去千年至21世纪末的洪水变化. 首先, 利用四个全球气候模式(BCC-CSM1.1、MIROC-ESM、MRI-CGCM3、CCSM4)的降水和温度数据驱动水文模型, 模拟长江上游在过去千年(850~1849年)、历史时期(1850~2005年)和未来时期(2006~2099年)的日径流过程. 在此基础上, 评估了模拟降水、温度和极值流量是否与文献记载的干湿期、温度变化和古洪水记录具有相似的统计特性. 最后, 通过模型模拟结果探究了极值流量从过去千年到未来的变化. 结果表明: (1) MIROC-ESM模式不同于其他三种气候模式, 从温暖期(中世纪暖期; MCA)到寒冷期(小冰期; LIA), 温度增加, 而其他模式的温度变化与历史记录相似; (2) BCC-CSM1.1模式的模拟降水与记录的干湿期之间的相关性优于其他模式; (3) BCC-CSM1.1模式模拟结果显示, 在长江上游大部分子流域, 极值流量的大小从MCA时期到LIA时期呈下降趋势, 历史时期相对于冷期呈上升趋势. 而在气候变化的影响下, 四个气候模式预测未来极值流量将会显著增大.