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非洲大陆径流的数据构建及其时空变化趋势归因的研究进展

  由于全球气候变化以及人口数量增长、取水量增加、农田面积扩大、森林减少,导致非洲地表径流过程发生重大变化,极端水文事件频繁发生,对人民生产生活造成较大影响。为了系统认识径流趋势对气候变化和人类活动的响应,南京地湖所刘元波研究员课题组对535个观测站点的河流流量数据的进行了统计,修正了径流曲线数法,构建了一个改进的非洲大陆1981-2016年月径流量数据集,此外还评估了月和年径流量数据、气候数据(降水和温度)和人类活动(农田和水的提取)的变化趋势。相关成果发表在环境领域的主流期刊上Journal of Hydrometeorology 

  研究发现:相比于大陆性气候变化(28·a-1),土地覆盖变化对实测净径流变化(0.30·a-1)的贡献更大(72·a-1),这种贡献是耕地扩展率为0.46·a-1以及降水量增加率为0.07·a-1的结果。 

  年径流趋势在热带地区为0.21·a-1,在温带地区年为0.16·a-1,在干旱地区为0.91·a-1。热带地区径流的增加完全是由于人类活动造成的,农田扩张了0.53·a-1ΔRHAc=160·a-1。气候变化是温带和干旱地区径流增加的主要因素,(ΔRPTc)贡献分别为102·a-1117·a-1 

  土地覆盖变化是年径流量增加的主要因素。其中,由于由耕地扩展(0.02·a-1-1.03·a-1),非洲-印度洋海岸、林波波河流域、谢贝利-朱巴流域、沃尔特流域、几内亚湾、非洲-中东部海岸和马达加斯加等7个流域的径流变化趋势在0.06·a-11.38·a-1之间;而奥兰治河、纳米比亚海岸、非洲红海亚丁湾海湾和赞比西河流域等4个流域,则由于取水量的增加(1.80·a-1-3.23·a-1),导致年径流量的减少。 

  气候变化是25个主要流域中14个流域径流变化的主要因素。其中非洲南部内陆,非洲西海岸,尼罗河,安哥拉海岸,裂谷,非洲西北海岸,尼日尔,地中海南部海岸,非洲北部内陆,乍得湖和塞内加尔等11个流域由于降雨增加(0.15%·a-1-0.73·a-1),导致径流增加(0.08·a-1-1.76·a-1);南非-西海岸,南非-南海岸和刚果等3个流域由于降水减少(-0.11·a-1- -0.55·a-1)以及温度升高(0.07·a-1-0.17·a-1)导致径流减少(-0.89·a-1- -0.02·a-1)。 

  本研究中所用统计方法的性能和简便性,可用于改进其他只有有限数据地区的径流估算,对提高非洲自然资源管理者和决策者对气候变化适应对策和农业土地利用政策的认识具有重要意义。 

  论文链接:https://journals.ametsoc.org/view/journals/hydr/aop/JHM-D-20-0143.1/JHM-D-20-0143.1.xml