对巴西半干旱地区预期气候变化和土地利用变化对水库蓄水量影响的初步评估

《Hydrological Sciences Journal》：Prospective assessment of anticipated climate and land use change impacts on reservoir volume in the Brazilian semiarid region

巴西半干旱地区水资源研究：基于SWAT模型模拟埃皮塔西奥·佩索斯水库在气候变化（SSP2/SSP5）、土地利用变化及人口增长（2030-2060）下的水量趋势，揭示农业扩张加剧干旱风险，2042-2049年水库水位或低于死库容，SSP2情景长期最严峻。

　　

摘要

巴西的半干旱地区是受水资源短缺影响最严重的地区之一，这主要是由于高蒸发蒸腾率和频繁的干旱事件。本研究旨在评估在未来的气候情景、土地利用和土地覆盖（LULC）变化以及2030年至2060年之间预计的人口增长情况下，Epitácio Pessoa水库的水量变化情况。研究方法包括以下步骤：(a) 估算未来人类用水需求；(b) 分析历史上的土地利用和土地覆盖变化；(c) 使用多层感知器（MLP）神经网络模型预测土地利用和土地覆盖变化；(d) 校准和验证SWAT水文模型；(e) 分析温度和降水的变化趋势；(f) 利用校准后的SWAT模型模拟水库的入水量；(g) 估算未来的水库蓄水量。研究结果表明，到2060年，农业和牧场面积将扩大，而开阔的灌木丛地带Caatinga将大幅减少。气候预测显示，在最干燥的月份（尤其是9月至11月），干旱将更加严重。在高排放情景（SSP5）下，所有模型均预测气温将上升，最高气温将达到约34°C，12月将成为最热的月份。GFDL-ESM4模型在大多数月份均预测到了最高的最高气温。水文建模的表现令人满意，其R2值和Nash–Sutcliffe效率值均超过了0.5，尤其是在校准和验证阶段。研究结果还指出了2042年至2049年之间的关键时期，在此期间水库水位可能降至死库容以下。在所有情景中，SSP2情景在中长期最为严峻，水库蓄水量更频繁地降至最低水平，且持续时间更长，尤其是在2040年之后。