王宇航 楊肖麗 吳凡 黃怡婷 張晗碩

摘 要：在氣候變化和人類活動(dòng)影響下，流域水循環(huán)發(fā)生了顯著變化，水資源保護(hù)形勢(shì)愈加嚴(yán)峻。為解決黃河流域陸地水儲(chǔ)量難監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，利用ＧＲＡＣＥ 數(shù)據(jù)和可變下滲容量（ＶＩＣ）模型預(yù)測(cè)黃河流域２０３０—２１００ 年陸地水儲(chǔ)量變化，剖析氣候變化對(duì)陸地水儲(chǔ)量的影響機(jī)制。研究表明：１）利用ＧＲＡＣＥ 數(shù)據(jù)和ＶＩＣ 模型通過(guò)組分相加法計(jì)算的陸地水儲(chǔ)量變化一致性較強(qiáng)，能很好模擬黃河流域陸地水儲(chǔ)量時(shí)空演變特征；２）２０３０—２１００ 年黃河流域陸地水儲(chǔ)量呈現(xiàn)不顯著的增加趨勢(shì)，ＳＳＰ５８５ 情景陸地水儲(chǔ)量的增加幅度最大；３）預(yù)測(cè)期黃河流域降水量、氣溫和蒸散發(fā)量均比歷史時(shí)期上升，預(yù)測(cè)期黃河源區(qū)和蘭州附近的徑流深比歷史期減小，雖然預(yù)測(cè)期黃河流域整體陸地水儲(chǔ)量呈現(xiàn)不顯著增加趨勢(shì)，但僅內(nèi)蒙古部分地區(qū)陸地水儲(chǔ)量增加。

關(guān)鍵詞：陸地水儲(chǔ)量；ＧＲＡＣＥ；ＶＩＣ 模型；黃河流域

中圖分類號(hào)：ＴＶ２１３．４；ＴＶ８８２．１ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０５．０１３

引用格式：王宇航，楊肖麗，吳凡，等．黃河流域未來(lái)陸地水儲(chǔ)量時(shí)空演變趨勢(shì)［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（５）：８０－８４，９７．

０ 引言

黃河流域是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)地帶，也是人口活動(dòng)的聚集地，是我國(guó)高質(zhì)量發(fā)展的重要區(qū)域［１］ 。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類活動(dòng)的加劇，黃河流域水資源供需矛盾不斷累積［２］ ，產(chǎn)生河道斷流、冰川凍土融化、水土流失、湖泊縮小等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

陸地水儲(chǔ)量是指地表和地下的所有水量，包括地表水、土壤水、地下水、冠層水、冰雪等［３］ 。作為水循環(huán)的一部分，陸地水儲(chǔ)量與降水、徑流、蒸散發(fā)密切相關(guān)，對(duì)維持水量平衡和水資源的可持續(xù)利用至關(guān)重要［４－５］ ，準(zhǔn)確估算陸地水儲(chǔ)量有助于了解氣候變化、預(yù)警自然災(zāi)害，并為水資源管理提供科學(xué)依據(jù)。陸地水儲(chǔ)量的觀測(cè)數(shù)據(jù)相對(duì)稀缺，學(xué)者們常采用水量平衡法將降水量減去蒸散發(fā)量和徑流量或者采用組分相加法將陸地水儲(chǔ)量各個(gè)組分相加計(jì)算陸地水儲(chǔ)量變化量［６］ 。ＧＲＡＣＥ （Ｇｒａｖｉｔｙ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｅｘｐｅｒｉ?ｍｅｎｔ）衛(wèi)星為監(jiān)測(cè)陸地水儲(chǔ)量提供了新方法，并在估算陸地水儲(chǔ)量方面表現(xiàn)出良好性能［７－９］ 。但ＧＲＡＣＥ衛(wèi)星于２００２ 年發(fā)射，數(shù)據(jù)集時(shí)間系列有限，無(wú)法有效估算長(zhǎng)時(shí)期的陸地水儲(chǔ)量。Ｋｏｎｇ 等［１０］ 基于觀測(cè)的水文氣象數(shù)據(jù)和ＧＲＡＣＥ 數(shù)據(jù)，分析了自然因素和人類活動(dòng)對(duì)１９８２—２０１９ 年中國(guó)陸地水儲(chǔ)量變化的影響，證明了利用水量平衡法計(jì)算的陸地水儲(chǔ)量變化具有可靠性。Ｄｅｎｇ 等［１１］ 采用多種再分析數(shù)據(jù)比較了基于水文要素計(jì)算的陸地水儲(chǔ)量變化和２００２—２０１３ 年ＧＲＡＣＥ數(shù)據(jù)計(jì)算的陸地水儲(chǔ)量變化的差異，發(fā)現(xiàn)利用組分求和法計(jì)算的陸地水儲(chǔ)量變化與ＧＲＡＣＥ 數(shù)據(jù)的一致性更好。雖然水文模型在模擬陸地水儲(chǔ)量方面已顯示出一定的可靠性［１２－１４］ ，但是未來(lái)氣候變化難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，因此關(guān)于未來(lái)陸地水儲(chǔ)量變化的預(yù)測(cè)研究仍然相對(duì)有限。美國(guó)國(guó)家航空航天局發(fā)布的ＮＥＸ－ＧＤＤＰ 數(shù)據(jù)集顯著提升了氣候模型的空間分辨率、歷史時(shí)期平均值與極值的估算準(zhǔn)確度和預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化的能力［１５］ 。Ｚｈａｏ 等［１４］ 將ＮＥＸ－ＧＤＤＰ－ＣＭＩＰ５ 數(shù)據(jù)集的１０個(gè)模式進(jìn)行加權(quán)平均獲得多模式集合數(shù)據(jù)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)可變下滲容量（ＶＩＣ）模型，預(yù)測(cè)升溫１．５ ℃和２．０ ℃時(shí)西江流域徑流量和降水量的變化特征， 結(jié)果表明ＮＥＸ－ＧＤＤＰ－ＣＭＩＰ５ 數(shù)據(jù)集在西江流域具有較高的可靠性。Ｗｕ 等［１６］ 對(duì)ＮＥＸ－ＧＤＤＰ－ＣＭＩＰ６ 數(shù)據(jù)集的１６個(gè)氣候模型在中國(guó)的模擬性能進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)集可以很好再現(xiàn)歷史降水量和溫度的空間分布情況，并且在模擬氣候變暖趨勢(shì)方面表現(xiàn)良好。

本文采用ＧＲＡＣＥ 數(shù)據(jù)對(duì)ＶＩＣ 模型模擬陸地水儲(chǔ)量變化的能力進(jìn)行評(píng)估，研究ＧＲＡＣＥ 數(shù)據(jù)和水文模型的差異性，用ＮＥＸ－ＧＤＤＰ－ＣＭＩＰ６ 數(shù)據(jù)集驅(qū)動(dòng)ＶＩＣ模型，預(yù)估黃河流域的陸地水儲(chǔ)量變化趨勢(shì)，分析未來(lái)降水和氣溫變化對(duì)陸地水儲(chǔ)量的影響。