1.3　拟解决的关键科学问题

气候变化研究的核心是气温、降水、辐射的趋势性变化及其引起的生态、水文和极端事件等问题。气候变化对水文过程的影响重点是针对降水分布、局地暴雨、河川径流、冰川冻土、土壤含水量、地下水位、陆面蒸发等方面的分析，其中气候变化对河川径流影响的研究是重点也是最复杂的内容。从目前的研究成果和技术方法来看，首先是气候变化直接产生了降水的剧烈波动或持续性变化，由此引起了径流的响应，这种响应在流域水文模型的研究中比较成熟也能够比较准确地模拟；但是，仍然不能解决气候变化的程度差异问题、气候条件不变情况下的差异问题，以及这种差异引起的径流变化的成分和不同气候因子的作用；也没有解决气候变化引起的降雨径流关系变化中哪些是正常的降水变化引起的波动，哪些是气候变化引起的不可逆转的趋势性流域变化。其次，是研究中仍然很少涉及气温变化在降雨径流关系中的作用，更没有看到辐射或辐射能对土壤湿度以及流域蒸发能力的影响和作用程度。

近年来，关于人类活动对径流影响的研究越来越多，主要表现在区域水资源开发利用、土地利用/覆被变化、梯级水电站开发对径流的影响几个方面，研究重点仍然是径流组分的变化、空间分布的变化、频率分布的变化以及极端事件的变化，对此分布式水文模型和TOPMODLE模型都已经给出了较好的模拟研究方法。

白龙江流域地处长江流域上游，大陆腹地，属于内陆性气候。受复杂的地形地貌影响，流域内气候差异较大。根据农业气候区划，流域内有北亚热带、暖温带、温带、寒温带及少数高山寒带区等；自然环境复杂，生态条件多样，自然资源丰富；同时存在着两种迥然不同的产流机理，即蓄满产流和超渗产流。流域下垫面条件变化引起部分区域的产流方式的变化，这就使得分布式模型在应用性能上出现较大的误差甚至是错误。因此，研究人类活动如何引起局部区域产流机理变化、径流如何变化及其变化幅度成为重要问题，在白龙江流域相对水资源开发利用程度不高、土地资源有限、水能资源比较丰富，梯级水电站开发对径流的影响显得尤为突出。

气候变化和梯级水电站开发对径流同时产生影响，这就形成了更加复杂的问题。综合分析，主要存在四个方面的可能性：

一是由于气候变化引起气温升高、降水偏少、蒸发增大现象。

二是由于气候变化引起气温升高、降水偏多、蒸发减小现象。

三是由于梯级水电站的开发对河流水位、径流形成的影响。

四是由于气候变化和梯级水电站开发共同影响而引起气温升高、径流减少。

从这四个方面来看，气温升高是普遍一致的气候变化特征，梯级水电站开发是白龙江流域人类社会活动的主要特征。如何甄别气候变化和梯级水电站开发的作用及其影响程度，如何将降水变化、气温变化、梯级水电站开发对径流的影响分离出来是需要解决的难题，并且将产流机理区分开并采用不同的模型分析计算是重要的技术方法。

综合上述几方面的问题，本书选取白龙江干流舟曲以上区间、舟曲—武都区间、武都—碧口区间、上游的岷江宕昌水文站以上小流域、中游拱坝河黄鹿坝水文站以上小流域、下游白水江文县水文站以上小流域作为重点对象，进行气候变化和梯级水电站开发对径流影响的分析研究，努力解决以下几个关键的科学问题：

（1）白龙江流域气温、降水和蒸发变化趋势及其特征。

（2）白龙江干流及其主要支流径流变化趋势及其特征。

（3）白龙江流域气候变化对径流的影响，建立数学模型模拟径流过程。

（4）白龙江干流区间梯级水电站开发对径流的影响。

（5）建立数学模型分析气候变化和人类活动对白龙江流域径流的影响。