文档介绍：水
利
学
报
2010 年 9 月
SHUILI
XUEBAO
第 41 卷
第 9 期
文章编号:0559-9350(2010)09-1101-07
基于 HadCM3 模式的气候变化下北京地区冬小麦耗水研究
丛振涛,辛儒,姚本智,雷志栋
(清华大学水利水电工程系, 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室, 北京
100084)
摘要: 气候变化在影响作物生长及农业生产的同时, 也对作物耗水过程发生影响, 进而影响能量平衡与水分循
环、影响作物耗水及灌溉需水量。本文采用 第四次报告中给出的未来气候变化情景中 MIT、
SRA1B、SRA2 和 SRB1, 选用大气环流模式 HadCM3, 利用作物模型 CERES, 模拟不同的灌溉处理下、不同的预
测期内北京地区冬小麦的生长和耗水过程,分析气候变化对冬小麦耗水的影响。结果表明,对于未来气候变化情
景下的北京地区冬小麦,生长期内的日平均气温明显升高,辐射下降;生长期缩短,生长期长度与气温存在良好
的负相关关系;充分灌溉下产量与腾发量均有不同程度的下降;设定灌溉下产量与腾发量规律不明显;无灌溉下
产量与腾发量以下降为主; 灌溉需水量有所减少, 平均降幅 %; 产量与耗水量大体上呈正相关关系。
关键词:气候变化; 耗水; 冬小麦;HadCM3;CERES
中图分类号:+ 文献标识码:A
1
研究背景
量及频率变化都会对作物生长产生直接影响。气候变化在影响作物生长及农业生产的同时,也对
作物耗水过程发生影响, 进而影响能量平衡与水分循环、影响作物耗水及灌溉需水量。气候变化
对农业生产影响的研究,除了定性分析,主要通过气候模式模拟未来情景下的气象条件,利用作物
生长模拟模型定量模拟未来气象条件下的生长过程与产量。。评估气候变化对作物耗水可能影响
需水的影响;一类通过气候模式模拟未来情景下的气候条件,然后利用作物生长模拟模型定量
模拟未来气象条件下的作物耗水与灌溉需水量。气候变化情景,可以通过分析历史资料或进行气象
条件的假定(如气温升高 1℃)得到, 大多数的研究采用 提出 SERS(Special Report on Emission Sce⁃
narios)系列情景。气候变化的模拟, 以大气环流模式(GCMs,General Circulation Models)为代表。GC⁃
Ms 的空间尺度较大, 一般为几百公里。GCMs 的时间尺度为月, 需要利用天气发生器(WG,Weather
Generator)得到逐日气象资料, 应用广泛的天气发生器有 WGEN、CLIGEN 和 LARS-WG 等[1] 。在气候
。
作物生长与耗水的模拟, 主要采用作物模型, 具有代表性的作物模型是荷兰的 WOFOST 系列模
等。已有的研究,较多关注灌溉需水量的变化,这些研究一
。
本文采用 第四次报告中给出的未来气候变化的 8 种情景中的 4 种, 选用大气环流模式 Had⁃
来稿日期:2008-10-03
基金项目: 国家自然科学基金项目(50979039;50939004)
作者简介: 丛振涛(1973-), 男, 辽宁瓦房店人, 副教授, 主要从事水文水资源研究。E-mail:******@tsinghua.。
— 1101 —全球气候变化日益引起世界各国政府与民众的广泛关注。。气温增加、CO2 浓度变化、降水
的研究主要有两类: 一类以 Penman-Monteith 等潜在腾发量的计算公式为基础, 分析气候变化对作物
变化对作物耗水及灌溉需水量的影响研究方面,HadCM 模式得到了广泛应用
型以及美国农业部开发的 CERES 系列模型, 国内有 RCSODS 、 WheatGrow 模型和 ThuSPAC-
Wheat 等。已经在分析气候变化对作物耗水影响中得到应用的作物生长与作物耗水模型包括 DS⁃
SAT-CERES 、CropWat 4 和 SWAP
般认为未来气候变化情景下,灌溉需水量将有所增加,增加的幅度为 10%~ 30%
CM3, 利用作物模型 CERES, 模拟不同的灌溉处理方式、不同的预测期内北京地区冬小麦的生长和
耗水过程,分析气候变化对冬小麦耗水的影响。
2
研究方法
情景与 HadCM3 模式
别是:(1)1PTO2X:温室气体按 1%速率增加至两倍后稳定;(2)1PTO4X:温室气体按 1%速率增加至
四倍后稳定;(3)20C3M: 温室气体按 20 世纪增加速率增加;(MIT: 温室气体维持在 2000 年
水平;(5)PICTL: 温室气体维持在工业化以前的水平;(6)SRA