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水 利 学 报

2022 年 3 月 SHUILI XUEBAO 第 53 卷 第 3 期

文章编号：0559-9350（2022）03-0270-15

西部调水下长期气候效应研究

赵 勇 ，黄 亚 ，王贺佳 ，肖伟华 ，王 浩 1，2
1，2
1，2
1，2
3，4
（1. 中国水利水电科学研究院 水资源研究所，北京 100038；2. 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038；
3. 河海大学 海洋学院，江苏 南京 210098；4. 中水珠江规划勘测设计有限公司，广东 广州 510610）
摘要：调水工程是优化配置水资源的战略措施，我国从 1950 年代就开始研究西部调水工程。然而，区域外调水
的引入必将打破受水区原有的水热平衡，改变当地大气-陆面间的水分、能量交换过程，进而影响局地气候。因
此有必要开展有关调水的区域气候效应研究。利用 CMIP5 中的全球气候模式 MPI-ESM-MR 输出结果作为区域气
候模式 RegCM4 的初始场和边界场，研究在 2021—2050 年两种典型浓度路径情景下西北地区调水灌溉对区域气
温、降水以及能量收支的影响。结果表明，大面积调水灌溉对全年的气温和降水均产生了影响，其影响在夏季尤
为明显。具体来说，蒸散发在夏季明显增加（潜热通量增加 35 ~ 45 W·m ），显热通量降低，导致夏季地温降低了
-2
近 2 ℃。夏季降水增加主要在受水区及周边天山、祁连山和昆仑山等山脉附近，低空环流异常变化和对流上升运
动增强为夏季降水的变化（增加 0.5 ~ 1 mm·d ）提供了动力条件，增加了受水区及周边高山地区的对流性降水潜
-1
力。此外，大面积调水灌溉使得该地区产生了复杂的大气环流变化，气象要素在 600 ~ 925 hPa 的垂直梯度发生了
明显改变。
关键词：调水；区域气候；西北地区；RegCM4；典型浓度路径（RCPs）
中图分类号：P463.1 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20201024

1 研究背景

由于人口增长和经济发展，人类用水需求正迅速增加，世界上许多地区水资源正成为一种稀缺
［1］
资源 。为应对水资源短缺问题，许多国家采取跨流域调水进行水资源重新分配，以缓解水资源供需
矛盾。据不完全统计，截至 2015 年，全球已建或在建的跨流域调水工程超过 160 个，这些工程主要
［2］
分布在美国、加拿大、俄罗斯和中国等 20 多个国家和地区 。西北地区土地和矿产资源丰富，但降
水稀少、气候干旱、生态系统脆弱，为破解水资源制约，从 1950 年代开始，我国就开始研究西部调
水工程。然而，区域外部水资源的引入，必然会导致受水区陆地蒸散发的增加，打破该地区原有的
水热平衡，使得大气-陆面间的水分、能量交换过程发生改变，进而对区域水文、气候、生态以及环
境造成影响 ［3-4］ 。
我国西北干旱区位于欧亚大陆中纬度地区，是世界上对全球气候变化最为敏感的地区之一，也
是我国沙尘暴的发源地 ［5］ 。根据首次全国荒漠化土地调查，我国土地荒漠化面积占国土总面积的
［6］
27.3%，其中约 99.6%的土地分布在我国北部和西北部的 12 个省或自治区 。西北地区近几十年气温
逐渐升高，降水量有所增加，这种暖湿性气候趋势十分明显 ［7-8］ 。即使如此，人口增长，加上不合理
［9］
的土地及水资源开发利用，导致西北干旱区绿洲经济以及沙漠生态的水资源供需矛盾日益严重 。在
新疆维吾尔自治区，极端干旱的沙漠中点缀着灌溉密集的绿洲平原，由于灌溉作用，绿洲地区的实

收稿日期：2020-12-12；网络首发时间：2022-01-10
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网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20220107.1446.001.html
基金项目：国家自然科学基金项目（52025093）
作者简介：赵勇（1977-），博士，教授级高级工程师，主要从事水循环模拟与水资源高效利用研究。E-mail：zhaoyong@iwhr.com
通讯作者：黄亚（1990-），博士，工程师，主要从事陆气耦合模拟与区域气候研究。E-mail：hygccw@163.com
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