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三峽水利工程對氣候影響的另一種探討

發布時間:2017-08-02 16:13

  一、前言

  三峽工程是世界上目前最大的水利樞紐工程。大型水利工程在保障防洪安全、供水安全的同時,也可能會對區域環境氣候產生一定的影響。

  國內學者已經采用對比分析法和區域氣候模式法做了大量數值模擬進行探討,然而不同學者對三峽工程區域氣候效應的認識尚不一致。由于三峽工程建成蓄水后,水庫全長660km,平均寬度約1.1km,寬度約為區域氣候模式空間分辨率(10km)的1/10。因此本文采用對比分析法進行分析。


  二、國內外大型水利工程對區域氣候的影響研究

  世界上已經修建了大量的大型水利工程。根據相關研究文獻,綜合分析了國內外典型水利工程對區域氣候的影響。

  1.國外水利工程對區域氣候的影響研究

  俄羅斯車爾尼雪夫斯基大壩建成后該地區年平均氣溫由-8.5℃上升到一7.0℃,冬季最低氣溫由-60℃上升到一50℃:夏季濕度提高33%。羅馬尼亞伊茲伏盧爾,蒙特諾易水庫建成后,最高與最低氣溫的溫差縮小2℃,由于溫度的影響,造成水庫下游地區水蒸氣凝固,結露比建庫前增加了約30%,庫區空氣的相對濕度提高了20%以上。


  2.國內水利工程對區域氣候的影響研究

  小浪底水庫總庫容126.5億m3。小浪底水庫正常高水位275m,對應水位淹沒影響面積277.8km2。袁寶招等對小浪底庫區氣候要素變化的研究結果表明:小浪底工程對氣溫、風速、降水均會產生一定的影響:水庫在不同季節對溫度的影響不同,一致表現為冬季升溫,和年、季、日溫差減小;全年庫面降水減少,庫周地區降水則有所增加。

  湖南省東江水庫總庫容91.48億m3,水體面積160km2。王琪、劉胡等對比分析了東江流域內19個測站資料,結果表明,水庫區域范圍內的氣溫值明顯比周邊站點的氣溫低:建庫后年降水量稍有所增加。


  三、三峽水利工程對氣候影響的探討

  1.三峽水利工程對氣候因子的影響

  從以上相關研究可以看出,相關研究對水蒸汽不通過降雨,而通過凝結或者絡合水等方式轉移到地面或者水體的過程關注比較少。

  水蒸氣在氣候條件適宜的情況下,從空氣進入地表水、轉變為土壤水、植物用水的總水量是跟蒸發量相當的。是不容忽視的一種影響氣候的因子。蒸發和凝結的速度與水汽壓和有著密切的關系。而在水分供應一定的條件下,主要受溫度控制。白天溫度高,蒸發快,進入大氣的水汽多,水汽壓就大:夜間情況相反,基本上由溫度決定。在氣溫高于水溫的時候,空氣中水蒸氣的凝結速度大于水面的蒸發速度。水汽壓的年變化和氣溫的年變化相似。最高值出現在7-8月,最低值出現在1-2月。


  因此在夏季,氣溫高于水庫溫度,空氣中大量的水蒸氣向水庫中融入,為庫區周邊空氣升溫貢獻部分熱量。而冬天水庫水溫比氣溫高,庫區水面的蒸發速度大于凝結速度,使得庫區水體以水蒸氣的形式補充到干冷的大氣中。三峽大壩建設之前,長江水給四川盆地帶走一部分盆地內的熱量。而三峽水庫建成蓄水至175m正常蓄水位后,淹沒632km2的陸地,水面平均寬度由0.6km增大到1.6km。由于大面積陸地變為水體,比熱增加,水庫白天吸收的熱量不會被水流帶走,而被滯留在庫區,對庫區周邊的氣候變化產生一定的影響。


  已有研究成果表明,對大型水利工程響應較為敏感的氣候要素是氣溫、風、蒸發和空氣濕度。美國航天航天局(NASA)的研究人員撰寫的研究報告指出,三峽大壩增加了大巴山和秦嶺之間的降水,減少了大壩附近地區的降水。這項研究表明三峽大壩對氣候的影響是地區性的,影響范圍是100公里,而不是專家組給出的10公里。


  2.三峽庫區氣候變化特征

  三峽水庫蓄水后,陳鮮艷等利用1961-2006年的氣象觀測資料對三峽庫區局地氣候變化作了分析。張天宇等將資料擴展到2008年。庫區近48年平均氣溫增溫趨勢低于全國平均趨勢。庫區增溫主要從1990年開始,且有加快趨勢,年平均、秋季和冬季平均最低氣溫升溫顯著。從平均極值氣溫來看,秋季平均最高氣溫增溫顯著。近48年庫區年高溫日數整體上沒有明顯的變化趨勢,但2001-2008年顯著偏多,尤其是2006年為歷年最多。


  近48年三峽庫區年降水量整體上表現為弱的減少趨勢,秋季減少趨勢顯著。2001年后降水偏少主要原因是降水日數嚴重偏少。從雨日來看,庫區降水日數、小雨日數和中雨日數整體上均為減少趨勢。大雨日數和暴雨以上日數的變化趨勢不明顯。從季節降水的貢獻來看,2001-2008年降水偏少主要是由于夏季和秋季降水偏少造成的,而20世紀60年代的降水略偏少主要表現在夏季降水偏少,90年代的降水略偏少主要表現在春季和秋季降水偏少。


  近48年庫區年日照時數整體上呈顯著減少趨勢,其中夏季和冬季日照時數顯著減少。庫區年平均相對濕度整體上呈顯著增加趨勢,其中夏季和冬季增加趨勢顯著。年和四季平均風速整體上都呈顯著減小趨勢。

  通過對三峽庫區及其周邊地區氣象觀測站1961-2008年降水及氣溫觀測資料的統計分析,尚未發現三峽水庫蓄水后周邊地區降水量的明顯變化,近幾年降水較常年偏少趨勢與西南地區的降水變化基本一致。同時觀測發現三峽水庫蓄水后近庫地區的氣溫在冬季有增溫效應,夏季有降溫效應。


  此結論與陳鮮艷等的結論是一致的。三峽工程局地氣候影響將是一個復雜、長期的氣候調節過程,由于以上只是三峽峽水庫蓄水至2008年共5年時間的觀測分析結果。上述的觀測結果是否只是大背景氣候變暖下庫區升溫的時間差還是水庫水域擴大影響造成的局地效應,還有待更長時間的觀測分析及更多研究力一法及模式結果的驗證。


  參考文獻

  [1]毛以偉,陳正洪,等,三峽水庫壩區蓄水前水體對水庫周邊氣溫的影響[J],氣象科技,2005,33f4):335-339.

  [2]張洪濤,祝呂漢,張強,長江三峽水庫氣候效應的數值模擬[J],長江流域資源與環境,2004,13(2):133-136.

  [3]張強,萬素琴,毛以偉,等,三峽庫區復雜地形下的氣溫變化特征[J],氣候變化研究進展,2005,1(4):164-167.

  [4]陳正洪,萬素琴,毛以偉,三峽庫區復雜地形下的降雨時空分布特點分析[J],長江流域資源與環境,2005,14(5):623-27.

  [5]黃真理,吳炳方,敖良桂,三峽工程生態與環境監測系統研究[M],北京:科學出版社,2006.

  [6]陳鮮艷,張強,葉殿秀,等,三峽庫區局地氣候變化[J],長江流域資源與環境,2009,18(1):47-51.


  (編輯/穆楊)

  來源:活力 2013年10期

  作者:張緒鵬


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