不同社会经济情景下水资源短缺的模拟研究

作     者：杨文栋 

作者单位：南京师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：南卓铜

授予年度：2020年

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 

主      题：水资源短缺 情景 全球变化评估模型 共享社会经济路径 

摘      要：人口的增长和社会经济的发展给全球不同区域的水资源带来了巨大的压力,预期的气候变化和社会经济的发展变化可能会进一步加剧缺水的压力。目前已有研究调查了不同气候变化情境下的可再生水资源的变化,但少有研究综合考虑气候变化和社会经济发展所带来的压力。在本文中,通过将气候变化和社会经济发展整合在统一的评估框架下,评估不同社会经济情景下的水资源短缺情况,并进一步研究导致不同流域缺水的主要驱动因素。这对于我们清楚地了解全球不同区域的水资源状况,和其所面临的压力,合理分配区域水资源,为区域社会的发展和管理提出相关借鉴,以及在当前气候变化和人类活动加剧的情况下,本研究具有非常重要的意义。本文首先根据共享社会经济途径(SSP)估算21世纪的需水量,然后使用“代表性浓度途径(RCP2.6,RCP6.0,RCP8.5)情景下的气候预测估算可再生水的供应量。并在不同社会模式下,评估全球不同区域的水资源短缺情况,进一步分析气候系统和人类系统对缺水变化的影响,本文的结论主要有:(1)在GFDL-ESM、Had GEM2-ES、IPSL-CM5A-LR三种气候模式下,利用全球水文模型Xanthos模拟发现,全球未来水资源供给在加拿大,俄罗斯,和印度有明显的增加,美国东半部,中国东南部,中东,南美部分地区以及东南亚等地区有明显的减少。(2)在不同社会发展情景下,全球水需求从基准年2005年到本世纪末都有上升。不同情景下不同部门的水需求的变化趋势基本是一致的,其中发电生产和初级能源转化两部门的水需求在未来是下降的,灌溉用水、生活用水、牲畜用水、工业制造用水在未来是增加的。此外,生物质能源需水未来在不断增加,已成为又一大需水部门,需要引起人们的重视。(3)通过利用水资源短缺指数,然后利用全球变化评估模型对全球不同区域进行缺水的评估,在三种不同的社会模式下,其缺水的空间分布基本一致,并预计在中国东部,印度北部和中东地区在2095年可能会经历极端缺水状况。进一步,分析了生活在不同缺水情况的人口,发现2050年全球可能将有一半的人,生活在严重缺水条件,如果不采取相应的减缓措施,未来缺水情况可能进一步恶化。(4)全球大约有80%的缺水变化是由人类系统所驱动的,局部区域的缺水会因为人类系统驱动而减少。同时,在向SSP情景中添加水资源技术革新后,部分区域的缺水变化在不同情景中,其主导因子可能会发生改变。综合考虑两个系统的综合影响,发现在SSP1情景中有25%的土地上水资源短缺在减少,而在SSP2,SSP4和SSP5中大约有10%左右的土地上缺水在减少。但是,在不同情景中,也有部分地区的缺水在增加。