引言

随着全球气候变暖，气温升高，海平面上升，极端天气气候事件频繁发生，对水资源产生不可忽视的影响。经济社会的不断发展和人们对水需求量的不断增大，水资源的短缺已成为当今世界性的问题。因此，气候变化对水资源的影响及评估已成为政府部门和科学界普遍关心的热点问题(张建云等，2007；周玉国等，2010；谭方颖等，2010；李聪等，2012；李辑，2010；段长春等，2011；白莹莹等，2010)。近年来，许多研究者在气候变化对水资源的影响方面做过大量有意义的研究，如范广洲等(2001；2001)分析了华北地区水资源特征及其对气候变化的响应；丁相毅等(2002)分析了气候变化对海河流域水资源的影响及其对策；胡汝骥等(2010)分析了新疆水资源对气候变化的响应；马荣田等(2007)分析了晋中近49年气候变化特征对水资源的影响；唐丽莉等(2007)和王录仓等(2010)等分别分析了兰江流域、黑河流域近期气候变化及对水资源的影响；郝立生等(2009)分析了气候变化与海河流域地表水资源量的关系；陶辉等(2009)分析探讨了45年来塔里木河流域气候变化对径流量的影响；黄玉霞等(2008)分析了气候变化和人类活动对石羊河流域水资源影响；邓慧平等(2000a, 2000b)分析了气候变化对莱州湾水资源脆弱性的影响及气候波动对莱州湾水资源及极端旱涝事件的影响等，得出了许多有益的成果。

洱海是云贵高原上的一颗明珠，是云南省第二大淡水湖泊，集工农业用水、水上航运、城市供水、发电、水产养殖、调节气候和风景旅游等多功能于一身，在大理州经济可持续发展战略中占有非常重要的地位。近年来，随着社会经济的快速发展，洱海的水资源短缺及环境保护等问题日趋突出。目前一些研究者在洱海水资源变化与预测方面做过有意义的研究，如王永平等(2006)对洱海入水量与降雨量关系进行了定性讨论，建立了用降雨量估计入水量的定量关系。王祖兴等(2005)对流域内降雨量和旱涝气候变化及其对洱海水资源的影响进行了分析研究。这些研究成果对认识洱海水资源及洱海流域降水量及其影响具有非常重要的作用。但这些研究主要考虑了气候要素中降水对水资源量的影响，实际上水资源量的变化除了与降水量关系密切外，与气温的变化也很密切。气温升高，植物和土地蒸发加大，作物耗水增多，水资源必然发生变化(郝立生等，2010)。随着全球气候变暖，气温对水资源量的影响也在加大，而同时考虑降水和气温对洱海水资源影响的文章尚不多见。本文利用近50年洱海流域的气候和洱海水资源等资料，对气温、降水的变化特征以及由其引发的洱海水资源量的变化进行统计分析，并分析了洱海流域的不同气候类型对洱海水资源的影响；建立水资源量与洱海流域降水量、气温的定量关系，对洱海水资源量进行定量预测，为合理利用及保护洱海水资源提供科学依据，使有限的水资源发挥更大效益。

1 洱海湖泊概况及资料

洱海位于25°35′~25°58′N、100°05′~100°17′E，地处滇西澜沧江、金沙江和元江三大水系分水岭，属澜沧江水系。据最新洱海数字化水下地形测量，以最高法定水位海防高程1974.31 m(85高程1966.00 m)计，其湖面面积为252.91 km²。洱海北起洱源县江尾乡，南止于大理市下关，南北湖长42 km，东西宽4~9 km；最大水深21.3 m，平均水深10.6 m，湖容量达27.94亿m³，主要水源来自大气降水形成的径流。随着气候变化、城镇化建设发展、人口的激增及洱海流域生态环境遭受破坏等因素的影响，洱海水资源逐渐减少，多数年份出现低水位运行，水量不足，水环境问题突出。

本文选用的资料：(1) 根据洱海流域的范围，选择流域内大理和洱源气象站的气温和降水资料作气候变化分析。(2) 洱海水资源量用洱海的净入水量，该资料来源于大理市洱海保护管理局水资源管理所。气候资料和水资源资料时间均从1961-2010年。季节划分是3-5月为春季、6-8月为夏季、9-11月为秋季、12月至次年2月为冬季。

2 洱海流域气候变化特征

气候变化中最主要的因素是气温和降水量的变化，对水资源影响最大的因素也是降水量的多少和气温的高低。

2.1 气温变化特征

洱海流域历年平均气温为14.6℃，其中上游洱源为14.2℃，湖区大理为14.9℃。从图 1a可以看出，近50年来洱海流域年平均气温呈逐渐变暖趋势。20世纪60-70年代为偏冷时期，80年代中期以后冷暖变幅增大，90年代后期气温呈明显上升趋势。年平均最高气温为15.5℃，出现在2005年；最低为13.9℃，出现在1992年，年平均气温变幅为2.6℃。年内最热月6月，平均气温为20.0℃，最冷月1月为7.8℃(图 1b)。

进一步分析洱海流域气温的季节变化特征(图 2)可知，春季平均气温15.4℃，夏季19.8℃，秋季14.7℃和冬季8.5℃。春、夏、秋和冬四季气温都呈上升趋势，均通过α=0.01的显著性水平检验。其中春季的上升趋势最明显，其次是冬季，夏季最小。

2.2 降水变化特征

洱海流域年降水量的历年平均为908.8 mm, 其中上游洱源为744.9 mm, 湖区大理为1072.5 mm。湖区降水量每年都比上游多。根据洱海流域年降水量年际变化及六阶主值函数趋势演变(图 3a)，可将洱海流域年降水量的变化大致分为4个时段：第一时段(1961-1973年)为偏多时段，该时段降水量平均为974.6 mm，较历年平均值偏多65.8 mm, 13年有8年在平均值以上。第二时段(1974-1994年)为偏少时段，该时段平均为865.1 mm，较历年平均偏少43.7 mm，21年中有12年在平均值以下。第三时段(1995-2002年)为略微偏多且变幅相对较小时段。第四时段(2003-2010年)降水量平均为776.0 mm，较历年平均值偏少122.8 mm，为明显偏少时段，8年中有6年在平均值以下。年降水量最多为1239.8 mm，出现在1966年；最少只有592.4 mm，出现在1982年，变幅达647.4 mm。年内受季风气候影响，干湿季分明。降水量主要集中在5-10月(即汛期、湿季)，汛期降水量占全年降水量的88%，11-4月为干季，降水量只占全年降水量的12%。年内降水高峰月出现在8月(图 3b)。

3 气候变化对洱海水资源的影响 3.1 气温、降水变化对水资源的影响

洱海水资源量1961-2010年平均为7.874亿m³，但年际变化大，最丰沛的是1966年达18亿m³，而最少是1982年仅有1.72亿m³，两者相差超过10倍。从1961-2010年洱海水资源量及六阶主值函数趋势图(图 4)上可以看出，洱海水资源量的变化和年降水量的变化趋势基本一致。可分为4个时段：1961-1973年为水资源量偏多时段，1974-1994年为偏少时段，1995-2002年为变幅相对较小时段，2003-2010年为明显偏少时段。

从洱海流域近50年年平均气温、年降水量及洱海水资源量年代际变化可以看出(表 1)，洱海流域年平均气温的年代际变化呈上升趋势，20世纪60年代最低，21世纪的第一个10年最高，1960-1990年的40年增温率均为0.1℃·(10 a)^-1，而2001-2010年增温率为0.5℃·(10 a)^-1，是洱海流域近50年来最暖的10年。近50年洱海流域年降水量20世纪60年代最多，80年代最少，60-80年代是逐年代减少，90年代增多，21世纪的第一个10年又呈减少趋势。水资源量的变化和降水量基本一致，20世纪60年代最多，70和80年代呈减少趋势，80年代最少，90年代有所增加，进入21世纪后明显减少，较历年平均值偏少1.244亿m³。

从洱海水资源与洱海流域年降水量和年气温的对应变化图上可以看出(图略)，降水偏多年水资源较多，降水偏少年水资源也偏少，两条曲线起伏变化非常一致，都在波动中呈减少趋势，水资源的减少趋势更明显。而气温变化趋势与水资源的变化相反，在波动中逐渐升高，一般气温偏高年水资源偏少，气温偏低年水资源偏多，洱海水资源随着气候变暖而减少。将洱海水资源量分别与年降水量和年平均气温进行相关分析，可得到与年降水量的相关系数为0.860，通过了α=0.001的显著性水平检验，表明洱海水资源量的变化与年降水量有显著的正相关关系。与年平均气温的相关系数为-0.385，通过了α=0.01的显著性水平检验，表明水资源量变化与气温有较好的负相关性。

3.2 洱海流域气候类型和水资源量的关系

用大理、洱源两站平均年气温距平和年降水量距平百分率作为划分洱海流域气候类型的指标，年气温距平低于或等于-0.3℃为偏冷年，高于或等于+0.3℃为偏暖年，距平在±0.3以内的属于正常年。50年中有偏冷年17年占34%；偏暖年11年占22%，正常22年占44%。年降水量距平百分率大于或等于+10%为偏湿年，而小于或等于-10%为偏干年，距平百分率在±10%以内的属于正常年。50年中有偏湿年16年占32%；偏干年14年占28%，正常20年占40%。在偏干年中如果气温正常则该年为干年；如果气温偏暖或偏冷时，那该年为暖干或冷干年；而在偏湿年中，如果气温正常则该年为湿年，如偏暖或偏冷年时，则该年为暖湿或冷湿年。同样，在偏暖年中，如果降水量为正常，则该年为暖年，如果降水量为偏湿或偏干，则该年为暖湿或暖干年；而在偏冷年中，如果降水量为正常，则该年为冷年；如果降水量为偏湿或偏干，则该年为冷湿或冷干年。当气温距平和降水量距平百分率都属正常时为正常年。照这个标准，可将洱海流域的气候类型划分为干(G)、湿(S)、冷(L)、暖(N)、暖湿(NS)、暖干(NG)、冷湿(LS)、冷干(LG)和正常(ZC)9种类型。将逐年划分结果按年代列于表 2，从表 2可以看出：20世纪60和70年代气候以偏冷和偏湿为主，20年中有12年为冷、湿和冷湿，4年正常、2年干和2年冷干，未出现过偏暖年。进入80年代后开始出现偏暖年，且随着年代的增加有增多趋势，80年代出现1年暖干；90年代出现2年暖年和2年暖湿年；21世纪的第一个10年，气候以偏暖、偏干为主，10年中有5年为暖或暖干，未出现过偏冷年。

将洱海水资源量的距平百分率在±20%以内为正常年，小于或等于-20%为枯水年，大于或等于+20%为丰水年，则出现的概率分别为28%、34%和38%。洱海流域历年气候类型及与水资源的对应列于表 3，由表 3可以看出，丰水年在20世纪60年代出现最多，达6年，70年代有4年，80年代到21世纪的第一个10年每个年代丰水年分别都只出现3年。而枯水年随着年代的增加而增加，20世纪60年代仅有1年，70年代有3年，80和90年代分别都有4年，21世纪的第一个10年枯水年多达5年。从表 3中还可以得到，在14个偏干年中有12年洱海水资源为枯水年，占85.7%，2年正常年，未出现丰水年；16年偏湿年中有14年洱海水资源为丰水年，占87.5%，2年正常年，未出现枯水年；8年偏冷年中有4年丰水年，占50%，3年为正常年，只有1年为枯水年；3年暖年均为枯水年，占100%；9年正常年中有6年洱海水资源为正常年，占67%。可见偏干和偏暖的年份洱海水资源均为枯水年，未出现丰水年；而偏湿和偏冷的年份洱海水资源多为丰水年，气候正常的年份，洱海水资源多为正常。

4 气温和降水量对洱海水资源量影响的预测

为了定量地估计降水量和年平均气温对洱海水资源量的影响，利用1961-2007年的资料，建立了洱海水资源量与洱海流域年降水量及年平均气温的二元回归预测方程(黄嘉佑，2000):

$Y{\text{ = }}9.223 + 0.18057{x_1} - 1.2102{x_2}$

式中，Y为洱海水资源量，x₁为洱海流域年降水量，x₂为年平均气温。复相关系数R为0.893。对回归效果进行检验，按下式计算F值：

$F = \frac{{{R^2}/p}}{{\left( {1 - {R^2}} \right)/\left( {n - p - 1} \right)}} = 86.25$

查分子自由度2，分母自由度47-2-1=44的F检验表，当α=0.01时，F_α＝5.1, F＞F_α。因此，上述预报方程通过了α=0.01的回归显著性检验。

我们用2008-2010年的年降水量和年平均气温，通过该方程对3年的洱海水资源量进行了试报，将预报结果和实况列于表 4，从表 4可以看出，2008年为丰水年、2009和2010年为枯水年的趋势预报正确，只是2008年水资源量预报值比实况值偏多程度更大。

因此，可以根据洱海流域未来年降水量和年平均气温趋势的预测结果，分别利用气候类型及回归方程对洱海水资源量的丰欠作定性的估计和定量的预测，为洱海水资源的调度提供科学决策依据。

5 结论与讨论

(1) 近50年洱海流域气候在波动中趋于变暖。气温呈波动上升趋势，增温趋势平均为0.2℃·(10 a)^-1，年气温和冬、春季气温增暖更明显。21世纪第一个10年是洱海流域近50年来最暖的10年。洱海流域年降水量总体上呈减少趋势，1961-1973年属偏多时段，1974-1994年为偏少时段，1995-2002年为略微偏多且变幅相对较小时段，2003-2010年为偏少明显时段，8年中只有2年在平均值以上。

(2) 对应气候变化，近50年洱海水资源量在波动中呈减少趋势，20世纪60-70年代水资源量比较多，1981-1998年为偏少期，1999-2002年持续偏多4年后，又进入偏少时段。降水偏多年水资源较多，降水偏少年水资源也偏少；而气温偏低年水资源偏多，气温偏高年水资源偏少，洱海水资源随着气候变暖而减少。

(3) 洱海流域气候类型在20世纪60和70年代气候以偏冷和偏湿为主，20年中未出现暖年。进入80年代后开始出现暖年，特别是进入21世纪的第一个10年，气候以偏暖和偏干为主，未出现过偏冷年；在偏干和偏暖的年份洱海水资源均为枯水年；而在偏湿和偏冷的年份洱海水资源多为丰水年，未出现过枯水年；气候正常的年份，洱海水资源多为正常。可通过洱海流域气候类型对洱海水资源的丰欠作定性估计。

(4) 洱海水资源量的变化与年降水量有显著的正相关，而与气温有明显的负相关，可利用回归预测方程对洱海水资源进行定量的预测。

(5) 本文仅仅分析了洱海流域年降水量和年平均气温变化对洱海水资源量的影响，而没有对各季和各月的情况进行分析，这需要在今后做更为细致、深入的研究以及分析方法的进一步改进。