南非布里德河与伯格河集水区降水及温度趋势预估

《Progress in Disaster Science》:Projections of precipitation and temperature trends in the Breede and Berg River Catchments, South Africa

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月02日 来源:Progress in Disaster Science 4.0

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  治理局限被确定为水资源安全挑战的主要决定因素。功能性机构与气候韧性基础设施提升了水资源安全。期望的未来包括具备水资源安全与气候韧性的农业系统,其特征是功能性水利基础设施与有效治理。全球气候变化对农业等气候敏感部门的水资源可用性构成重大挑战,极端天气持续加剧水可

  
治理局限被确定为水资源安全挑战的主要决定因素。功能性机构与气候韧性基础设施提升了水资源安全。期望的未来包括具备水资源安全与气候韧性的农业系统,其特征是功能性水利基础设施与有效治理。全球气候变化对农业等气候敏感部门的水资源可用性构成重大挑战,极端天气持续加剧水可用性问题。南非属缺水国,高年蒸发导致径流亏缺,2015—2018年西开普省遭遇严重干旱,主水库蓄水量降至满库约17%,小农受适应策略不足影响最重。鉴于西开普省地中海式冬雨区局部脆弱性研究不足,研究人员采用耦合模式比对项目第六阶段(CMIP6)数据集,在共享社会经济路径(SSP2、SSP5)下,对布里德河与伯格河集水区2004—2023年观测与2015—2043年模拟的日降水、最高/最低温进行偏差校正(分布映射法)与站点尺度验证,评估CNRM-CM6–1与MIROC6两全球气候模式性能(Nash–Sutcliffe效率NSE、百分比偏差PBIAS、决定系数R2)。研究旨在为决策者与小农提供局部化气候预警,支撑SDG1/2/13与南非NDP2030目标。
研究背景方面,南非西开普省属地中海气候冬雨区,2015—2018年极端干旱使Theewaterskloof坝蓄至满库17%,农业小农用水安全受创。该省此前基于CMIP6的局地降水温度预估研究稀缺,而温度与降水直接驱动水文过程与水分耗竭,故需高分辨率局部化预估以支撑适应规划。研究人员以布里德河(约12600 km2)与伯格河(>7000 km2)集水区为对象,从南非农业研究委员会(ARC)与南非气象局(SAWS)获取10个站2004—2023年日降水及最高/最低温观测,从Copernicus气候数据存储提取CNRM-CM6–1与MIROC6两模式(1.4°×1.4°)在SSP2与SSP5下2015—2043日模拟,历史重叠期取2004—2014。
关键技术方法上,研究人员对观测数据做缺失值(<5%)双重质量曲线同质性检验与均值填补;按站点坐标从CMIP6网格提取单节点并与观测时空对齐;采用Climate Change for Watershed Modelling(CMhyd)软件分布映射法对模拟降水与温度作偏差校正;以2015—2023为独立验证期,用Nash–Sutcliffe效率(NSE)、百分比偏差(PBIAS)、决定系数(R2)在站点尺度评价两模式性能,而非多网格空间平均。
研究结果部分,2.1研究区描述指出两集水区位于西开普Overberg与West Coast区,布里德河山区年雨约2300 mm、中游降至400 mm,伯格河Franschhoek东侧山地>1000 mm、西海岸≤200 mm。2.2观测与模拟数据收集表明历史模拟取2004—2014、未来模拟取2015—2043,选CNRM-CM6–1与MIROC6因前人西开普研究证其适用。2.3观测历史数据质量检查通过同质性检验与均值插补控制不确定性。2.4模拟气候模式数据偏差校正与验证显示CMhyd分布映射有效削减系统误差,校正后数据用于2015—2023独立期比对。2.5选定气候模式性能评价采用NSE、PBIAS、R2准则,在站点尺度完成两模式可接受性判定。
讨论与结论部分,研究人员强调治理局限是水资源安全首要决定因素,功能性机构与气候韧性基础设施可提升安全水平;期望未来为具水资源安全与气候韧性的农业系统,依赖功能性水利设施与有效治理。CMIP6在SSP框架下提供更高分辨率局部预估,能显著削弱气候灾害冲击,研究支撑西开普小农与决策者韧性建设,并呼应SDG1(消除贫困)、SDG2(零饥饿与可持续农业)、SDG13(气候行动)及南非NDP2030减贫目标。论文发表于《Progress in Disaster Science》。
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