关于最近100年来全球气候变暖的基本事实层面，各国科学家并没有太多疑义。气候变暖从科学领域进入日常生活话语的过程，其间产生了对事实的再阐释。总之，温室效应是人类生存的基本条件之一。即使承认温室效应是造成气候变暖的主要因素，除二氧化碳等温室气体以外，水蒸气也是能够产生温室效应的重要原因。预测未来全球气候变化的趋势，......
2023-08-28
广饶县未来气候变化趋势预测：降水量上升
【摘要】：三种情景条件下降水量的预测均表明未来广饶县的降水量均呈现上升趋势。
气候模式能够预估未来气候变化，是目前最常用的方法。2008年，国家气候中心将参与IPCC第四次评估报告的20多个不同分辨率的全球气候系统模式（GCM）模拟结果经过插值降尺度计算，统一到同一分辨率下，利用简单平均方法进行多模式集合，制作成一套1901—2099年月平均资料，并对其在东亚地区的模拟效果进行了检验（国家气候中心，2008）。本研究中的未来气候情景数据采用了上述资料中2010—2030年共21年的月降水资料，研究在目前开采状态下，未来2015年和2020年研究区在不同气候变化情景下的海水入侵变化趋势。
2007年气候变化政府间研究小组IPCC发布了第四次评估报告，相对于IPCC前3次评估报告，IPCC第四次评估报告在观测能力、模式运用、模拟改进、对不确定性范围更广泛的认识等诸多方面取得了较好进展。在第四次报告的温室气体排放情景特别报告SRES（specail report on emission scenarios）中采用了六个排放情景，依照排放强度从高至低分别为A1FI、A2、A1B、B2、A1T和B1，如图5-5-1所示。
A1的示意线和情景组合描述了一个经济快速发展的未来世界，全球人口在世纪中叶达到顶峰后开始下降，新的以及更高效的技术被迅速采用。随着区域间人均收入差异的大幅度减小，基本活动主题主要表现为地区间的融合增加，能力建设增强，以及文化和社会间增加的交互作用。A1的情景组群可以形成三个组合，他们描述了能源系统中技术变化的可能方向。三个A1组合可以根据它们的侧重点不同加以区别：化石能源为主（A1FI）、非化石能源为主（A1T）及所有资源平衡协调利用（A1B）（平衡协调是指不过分依赖于某一种特定的能源资源，并能以相似的速率对所有的能源供给和最终利用技术予以更新）。
A2的示意线与情景组合描述了一个组成非常不均一的世界，主要主题是自给自足以及地方性的保护。区域之间的生产力非常缓慢地趋于一致，进而导致持续性人口增长。经济的发展主要是地区主导性的，人均经济的增长和技术更新的变化较其他示意线缓慢且零散。
图5-5-1 IPCC报告温室气体排放情景（CO2、CH4、N2O、SO2）
B1的示意线和情景组合描述了一个均衡发展的世界。与A1系列具有相同的人口，人口峰值出现在21世纪中叶，随后开始减少；不同的是，经济结构向服务和信息经济方向快速调整，材料密度降低，引入清洁、能源效率高的技术。其基本点是在不采取气候行动计划的条件下，在全球范围更加公平地实现经济、社会和环境的可持续发展，代表着中等排放情景。
B2的示意线和情景组合描述了一个重点集中与经济、社会和环境持续发展的地方性方案。随着低于A2速率的持续性全球人口增长，经济发展则处于中等水平，与B1和A1相比，技术变更的速度缓慢且种类增多。当然，情景也趋向于环境保护和社会公平性，但主要强调地方和区域性水平的层次。
1.未来气候条件下温度与降雨量分析
根据国家气候中心GCM集成预估结果，在A1B、A2、B1不同情景下广饶县未来降雨量和温度如图5-5-2所示。
三种情景条件下降水量的预测均表明未来广饶县的降水量均呈现上升趋势。但是不同情景下变化率略有不同，A1B和A2情景下降雨量增加的趋势较明显，预测值也相对较高。B1情景预测值相对较低，但年降水总量总体相差不大，作为地下水模型的输入项时对模拟结果影响较小。A1B和A2情景下温度增加的趋势比较明显，而B1情景预测值相对较低。
由图5-5-3可以看出，GCM历史模拟值与实测值相比整体趋势吻合度较高，然而降雨量峰值的预测存在较大差别，实测降雨量在7—9月峰值相对较大，而GCM模拟的结果相对平缓。这是由于本次采用的三种情景降雨量是国家气象局预测的广饶县的平均值，因此与实测的雨量站点的资料相比存在一定的差距，其次GCM的模拟结果在一定程度上均化了年内降水过程的波动。然而由于本书重在预测海水入侵的多年变化趋势，因此采用GCM预估的结果对模型进行驱动仍是可信的。
图5-5-2 1901—2099年不同情景下广饶县降雨量预测及趋势分析
图5-5-3 A1B～A2～B1情景下预测值与实测值拟合情况
2.不同保证率条件下的降雨选择
选择50%（丰水年）、75%（平水年）和90%（枯水年）降水保证率下的降水作为未来该区降水情景。确定典型年份的方法如下。
表5-5-3 广饶县丰、平、枯水年降水频率拟合
在方案7～12中需要得到研究区50%、75%和90%降水保证率下的年降水量。利用Gamma曲线和Lognormal曲线和常规排序三种方法对广饶县49年年降水量做降水频率拟合，见图5-5-4，计算50%、75%、90%保证率即丰水年、平水年和枯水年条件下的年降水量。Gamma方法和Lognormal方法曲线拟合K-S检验值分别为0.107和0.087，均小于样本数为49年的95%的置信区间（0.190），即通过K-S检验，拟合曲线模型可信。由表5-5-3可知，三种方法计算出的丰水年、平水年和枯水年降水量相差不大，最大的50%年降水量差20mm左右，最小的90%年降水量差6mm，因此认为常规排序确定丰平枯年降水量的方法可信。本次预测模拟采用常规排序方法得出的50%、75%和90%年降水量作为预测降水量，每月的降水量按照相对应的典型年来分配，即丰水年为1987年，平水年为1965年，枯水年为1986年。对应的月降水量见表5-5-4。
图5-5-4 广饶县1961—2009年降水频率拟合
表5-5-4 广饶县丰水年、平水年、枯水年典型年月降水量分布 单位：mm
图5-5-5 研究区2009年地下水位流场图
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