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气候变化对印度河流流域水文和水资源的影响

辛格Umesh库马尔＊和Balwant库马尔

1综合科学教育和研究中心(ISERC)，科学研究所，Visva-Bharati, Santiniketan, Birbhum, 731235 West Bengal印度。

通讯作者邮箱:umeshjnu@gmail.com

DOI：http://dx.doi.org/10.12944/CWE.13.1.04

人为温室气体排放正在改变全球水文循环，这是由于降雨模式的变化和温度上升，导致流域物理特征的改变，冰的融化，干旱，洪水，极端天气事件和地下水补给的改变。在印度，用于家庭、工业和农业的水需求已经增加了许多倍，这也影响着水资源系统。此外，仅在上个世纪，气候变化就使印度次大陆的地表温度升高了0.48ºC。然而，恒河-雅鲁藏布江-梅赫纳(GBM)流域由于其独特的水文地质环境和支撑着亚洲7亿人口的三角洲漫滩湿地生态系统具有重要意义。研究表明，GBM流域的降水和气温变化等气候变化特征表明，GBM流域是世界上受气候变化潜在影响最脆弱的地区之一。因此，在不远的将来，GBM流域的径流量将发生变化，径流量将增加，地下水补给将减少，冰川将融化。由于GBM盆地气候变化导致的这些变化可能会给印度次大陆带来严重的水问题。本文综述了历史气候变化和气候变化如何影响不同流域水文特征的相关文献。

气候变化;“绿带运动”盆地;水文周期;水资源

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王志强，王志强。气候变化对印度河流域水文和水资源的影响。2018;13(1)。DOI：http://dx.doi.org/10.12944/CWE.13.1.04

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已收到： 2018-02-08
接受: 2018-04-09

介绍

在过去的几十年里，已经观察到大气中二氧化碳和放射性微量气体水平的增加，这些气体导致了全球气候变化和温室效应变暖。1在过去100年中，全球平均表面温度显着增加。许多研究的预测已经证实，在接下来的100年里，地球将经历高表面温度。2在当前的情景中，不同大陆的物理和生物系统等各种环境成分都受到近期气候变化的严重影响(图。1）.3.世界各地的几项研究证实，人为温室气体排放正在改变全球平均气温(升高约0.6摄氏度)，这正在改变全球水文循环，影响到人类生活的几乎每一个方面。1、4、5水文循环是全球气候系统的重要组成部分，在太阳能量以潜热通量的形式在全球的再分配中起着至关重要的作用6。然而，由于气候变化、干旱、洪水、降雨模式的变化、极端天气事件以及河流流量和地下水补给的改变(图2)，全球水文循环发生了改变。7、8气候变化的后果;海拔〜10至20厘米，〜40％的北极海冰在40 - 50年内融化。此外，自1936年至1999年以来，六大欧亚河流的年卸货增加了北冰洋的〜7％。3.有些报道还表明，4％的全球径流增加了1°C全球温度升高。全球平均海平面以自二十世纪开发以来已升至0.09至0.88米以来。加盟，气候变化已经影响了各种巨型醇，特别是由于海平面上升和奔跑的变化。据估计，据估计大约3000万人在全球40兆德塔斯生活。Ganges-Brahmaputra delta人口密度高（500人/ km2），以及世界各地的人口稠密的三角洲11.然而，包括孟加拉国的恒河-雅鲁藏布江、越南的湄公河和埃及的尼罗河在内的巨型三角洲是世界上最脆弱的三角洲(图3)。3,12.有些研究还表明，由于海平面上升和沿海侵蚀，土地损失和洪水，约有一百万人将直接受到2050年的影响。12.

最近，在印度进行的几项研究表明，气候变化很可能通过降雨模式的改变、地表温度上升、地下水补给的变化、地表径流的时间和蒸发量的增加对淡水资源产生影响。印度次大陆的表面温度上升了0.48摄氏度，这是在上个世纪观测到的。13.在印度已经观察到降雨模式的变化，五年降雨量的平均值比正常的降雨模式偏离了6%到15%。14.此外，在印度次大陆的年平均表面径流中的偏差也被观察到的是，估计的年度出院将增加到208015年的年度税后增加至多25％。这些报告表明，气候变化在很大程度上影响了印度次大陆的水资源。然而，在像印度这样的发展中国家，在过去几十年里已经增加了对国内，工业和农业用途等各个部门的水需求。16.在印度，几条主要和次要河流是满足农业、家庭和工业用水需求的淡水资源的最大优势17.．印度河流的年度流量约为1880公里/年，其中仅利用总流量的36％来满足农业需求，国内和工业用途18。然而，印度占全球总人口总人口〜17.5％，占人均水资源可用性为1820立方米/年/年度/年度/年度.Consequence，农业部门的扩张，土地利用模式，工业和城市中心的发展正在修改水文循环，率为2025和2050分别为1341和1140 m3 /人的人均需水需求。20.这些不确定性表明，印度将在不久的将来发展成为缺水国家。因此，目前的研究基于气候变化对印度河流域的预期变化，并对流域地形、水资源可用性、气候和水文条件进行了综述。在本研究中，我们试图总结前人对恒河-雅鲁藏布江-梅克纳河(GBM)流域的研究，考虑到这些流域近年来的气候变化。

印度的流域

在印度，喜马拉雅山脉以雪的形式是纯净水的最大来源，雪融化并穿越4.5万公里长的河网。21.印度有十三个主要的河流盆地（图4），占总排水盆地的83％，占85％的总面积，约80％的印度人住在这个领域。22.此外，20条主要河流和几条小河流满足了农业、家庭和工业用水需求，这是印度淡水资源的最大优势。17.主要的河流盆地，如印度印度鲜水资源的50％左右的河流盆地。23.目前，由于过度开发和气候变化，印度的恒河、Mahi、Tapi、Krishna、Pennar、Cauvery、Kachchh和Kathiawar等多个河流流域都处于水资源紧张状态(图2)。24.这些河流盆地在过去几十年中，在过去几年的道路，流量，水可用性和降低自然净化能力方面存在显着变化。加盟，各种印度河流域正在经历最少的人均水资源可用性，主要是由于相当大的空间变化降雨。26.由于全球气候变化和水需求因这些变化而导致的结果可能会产生严重的问题，包括生物多样性和水生系统的丧失，地方和区域水资源可用性以及水资源短缺和洪水的人。27.

恒河流域

Ganga is the largest Indian river which extends between the latitude of 220 30’N to 310 30’N and the longitude of 730 0’E to 890 0’E (Fig. 5) and traverses a length of about 2550 km with a total catchment area of 1087300 km2在印度和尼泊尔。这条河发源于海拔7010米的甘戈特里冰川(喜马拉雅)，流经印度的北阿坎德邦、北方邦、中央邦、比哈尔邦、贾坎德邦和西孟加拉邦，然后沉入孟加拉湾。28.恒河平原是人口最密集的地区之一，因为那里有饮用水、肥沃的土壤和适宜的景观。恒河和一些支流在大多数肥沃的冲积平原的形成中起着重要的作用。在恒河平原，北阿坎德邦、北方邦、比哈尔邦和西孟加拉邦代表了印度很大的人口。近6.7亿人，几乎占世界人口的十分之一生活在恒河平原。29.

许多最近的研究已经考察了恒河流域由于气候变化的影响而导致的温度、水文过程、生态系统和水资源的增加趋势。Shrestha et al.，(1999)报道，自1978 - 1994年以来，尼泊尔地区气温每年增加0.06℃。30.．此外，尼泊尔(2012)的一项研究表明，恒河次盆地Koshi地区的气温上升速率最高(0.05 c /y)。31.刘和陈（2000）已经完成了类似的研究，他们发现该温度在1955年至199632年期间每十年的温度增加约0.16 0℃。在尼泊尔（Himalayan Central Region）中观察到最高温度趋势30.．预测的未来模式显示，该地区的年温度将在2000年至210033年之间增加约0.06 0C/y。然而，Arora和Boer(2001)报告称，到2070 - 210034年，恒河的年平均径流量将增加约5%。Miller等人(2012)进行了一项类似的研究，表明恒河在不久的将来将成为季节性河流。35.对恒河流域的年降水表明，季风沉淀增加了约10％至12.5％，特别是在Koshi集水区。36、37同样，Immerzeel et al.(2010)的研究表明，恒河流域上游的降水量增加了8%。38.总的来说，各种预估数据表明，恒河盆地未来的季风降水可能会增加。

布拉马普特拉河流域

布拉马普特拉河也发源于喜马拉雅山脉(冈仁波齐山)，向东穿过中国南部，进入印度东部，最后在孟加拉国与恒河汇合。39.旅程,河流向东1130公里然后进入的* *之后,阿萨姆邦和梅加拉亚邦(印度)650公里,最后进入孟加拉国(图6)。布拉马普特拉河的长度约2840公里,总面积5,80000平方公里。40流域大部分为森林覆盖，约占总面积的55.48%。布拉马普特拉河上游的流量主要来自于进入**之前的融雪。然而，在进入印度的**邦、阿萨姆邦和梅加拉亚邦后，河流经历了强降雨，这大大增加了河流的流量。因此，流域经历了泥沙输运和河道形态的变化。41.然而，在雨季，由于Brahmaputra河的大量排放，洪水是印度平原地区的常见现象。42.

然而，与Ganga River Basin35相比，在Brahmaputra盆地的气候变化脆弱的背景下，没有许多研究。一些以前的研究表明，在过去的几十年中，Brahmaputra盆地的年平均气温显着增加。43,44,45.Flugel等人(2008)观察到，从1961年到2005年，雅鲁藏布江上游流域的平均气温每十年增加0.28℃。43.此外，Immerzeel(2008)的研究表明，从1900年到2002年，气温每100年增加约0.68 0C，尤其是春季。44.Mahanta等人(2014)对布拉马普特拉河流域进行了广泛的物理评估。45.作者研究了气候变化对流域内温度、蒸散、降雨量和河流流量的可能影响。他们预计，到2050年，雅鲁藏布江流域的气温将从1.3摄氏度上升到2.4摄氏度，随后到2100年，雅鲁藏布江流域的气温将从2.0摄氏度上升到4.5摄氏度。同样，他们怀疑，到2050年，月蒸散量可能增加5%至18%，然后到2100年增加7%至36%。研究人员还通过一个未来预测模型观测到了月平均降雨量的变化，该模型表明，到2050年，降雨量的变化将分别为14%减少到15%增加，到2100年，降雨量的变化将为28%减少到22%增加。45.作者论证的总体结果表明，气候变化可能是布拉马普特拉河流域自然特征改变的原因。


图1:1900年至2100年全球平均气温的预估通过不同的建模框架3.
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图2：全球水文周期在气候变化背景下的影响
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图3:海岸三角洲到2050年的相对脆弱性预测，由目前的海平面趋势分为三个等级:> 100万= Extreme;<1 million >50,000 = High and <50,000 to >5,000 = Medium3,12.
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气候变化对GBM系统水文情势的影响

印度有一个很长的河网系统，主要属于喜马拉雅水系，并向该国的主要平原排水。恒河-雅鲁藏布江-梅克纳河(GBM)是跨越国界的河流流域，全长170多万公里2．GBM河流的总面积分布在五个不同的国家之间，包括印度(63%)、中国(18%)、尼泊尔(9%)、孟加拉国(7%)和不丹(3%)，最终流入孟加拉湾。46.恒河和雅鲁藏布江的源头发源于中国的喜马拉雅山脉。47梅克纳河起源于印度的曼尼普尔山脉，并与Surma河和Kuchiyara河一起进入孟加拉国。随后，梅克纳河在昌布尔河与恒河和雅鲁藏布江汇合，最后流入孟加拉湾48。“绿带”流域为约7亿人的生活和生计提供了支持，目前流域已广泛用于饮用、灌溉、航运、工业和水电发电等用途。49这些流域分布在多个国家，因此河流流域经历了不同的气候和水流状况，在很大程度上受到夏季和冬季季风的影响。绿带三角洲是世界第二大三角洲，分布在南亚地区的孟加拉盆地(图7)，是世界第三大海洋淡水出口。50孟加拉盆地的这些河流分布在沿海地区和近海地区。然而，这些河流携带了大量的水和沉积物(109吨/年)，这是恒河三角洲形成和扩大的原因51。GBM河流的联合排泄也起到了补充地表水和地下水、减少盐水入侵和提高土壤肥力的重要作用。52GBM流域流量受积雪融化的影响较大。然而，在过去的几年里，气温已经上升，这导致了冰川和雪的融化速度。因此，一些河流系统的夏季流量可能会增加，然后随着冰川消失和积雪减少，流量会减少。38.此外，一些研究还怀疑，印度的每一个人口稠密的盆地，如恒河-布拉马普特拉河-梅克纳河(GBM)，更容易受到水资源压力和河流流量变化的影响。


图4：在水可用性背景下印度主要河流流域地图
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图5:恒河流域地图69
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然而，一些研究表明，气候变化对GBM流域水文水资源的影响显著，这可能是近年来更严重的洪涝和干旱问题的原因。53气候变化已经导致了冰川融化和GBM流域的极端季风降雨的综合效应，这可能是海平面上升的原因。54气候变化对GBM流域的影响包括更强的降雨、降雨时空分布的改变、更高的径流量、低的地下水补给和蒸发需求的变化。55这些对GBM河流域的影响也可以影响农业生产，粮食安全和生物多样性以及印度子联交线的水安全。孟加拉国GBM河流域的三角洲地区和印度特别容易受到未来的气候变化。57

Shamsudduha et al.，(2009)观测到GBM三角洲地下水水位在1985 - 200558年间连续下降超过1 m/yr。此外，Kamal等人(2013)通过2020年代、2050年代和2080年代的预估数据对季风和干旱期的季节变化进行了研究。结果表明，在季风期，GBM河流的峰值流量可能会增加4.5 - 39.1%，而在干旱期，低流量可能会减少4.1- 26.9%，表明气候变化的季节变动性很强。Masood et al.，(2015)认为，到21世纪末，整个GBM盆地的温度将升高3摄氏度。研究预测，到21世纪末，GBM流域的平均降水量和平均径流量将分别发生15.2%和18%以上的变化。60同样，Whitehead等人(2015)基于2050 - 2090年代的未来气候模式对GBM流域进行了研究。结果表明，未来气候条件下季风流量显著增加，洪水潜力增强。作者还预测了GBM流域的低流量和长期干旱期，这可能会影响水和沉积物供应、灌溉农业和盐碱入侵。29.

气候变化对GBM三角洲的影响

GBM Delta是世界上第二大的最大在东南亚发挥着重要作用，以满足数亿人的需求，包括许多大型和不断增长的城市。61然而，在本场景中，由于气候变化，包括几个储层创作，疏浚和窜控制来控制水可用性，因此在整个GBM Delta地区观察到物理环境变化。此外，在200762年的SIDR Cyclone等极端事件中的高侵蚀，孟加拉国第45部分略低于土地的净收益，并在Sundarban Mangroves中净损失63在过去的几十年中已被观察到。此外，在20世纪，海平面上升的速度显着（0.07英寸/年）增加，而GBM Delta则会注意到每年约1英寸的当地海平面上升。64有些研究还透露，大多数恒生平原，Brahmaputra和Meghna的海拔小于16英尺。65因此，在未来几年，生活在这一三角洲的人们可能会面临海平面上升的威胁。66由于冰雪和冰川的融化，该地区还可能经历严重的洪水。67以前的研究估计，GBM Delta的海平面上升可能直接影响超过300万人，并失去近四分之一的土地面积。66同样，在未来15-30年里，GBM三角洲遭受洪水和干旱、泥沙供应减少和水流变化等灾害风险可能会增加，并可能导致三角洲下沉。在不同国家，如印度、中国、孟加拉国、不丹、缅甸和尼泊尔，这些变化对绿带三角洲的影响也可能面临日益严峻的水资源压力。68


图6:雅鲁藏布江流域地图70
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图7:恒河雅鲁藏布江-梅克纳河三角洲的全球土地覆盖份额
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结论

该报告提供了有关气候变化及其对水资源的影响的信息。以往的研究主要是通过不同的模型来反映河流流量、冰川融化、降水和温度的变化。一些研究表明，由于气候变化，全球气温在上个世纪显著上升，并将在未来100年迅速上升。在当前情景下，气候变化已经影响到河流年流量、全球径流、全球温度、全球平均海平面和各种巨型三角洲。在气候变化的背景下，像恒河-雅鲁藏布江-梅克纳(GBM)三角洲这样的巨型三角洲是世界上最脆弱的三角洲之一。GBM流域气候的显著变化可能对其河流产生显著影响，从而增强其洪水潜力和干旱问题。这些对GBM流域的影响还可能影响印度次大陆的农业生产、粮食安全、生物多样性以及水安全。如果与全球变暖和海平面加速上升有关，情况可能会变得更糟。然而，气候变化对水资源影响的评估仍然存在相当大的不确定性。因此，获取水资源气候变量长期观测的更多细节，对完善区域气候模式和气候预估至关重要。

致谢

作者您要感谢大学授予委员会（UGC），印度政府（F. No. 42-437/2013（SR）），通过重大研究项目进行财务补助金。我们要感谢编辑和匿名审稿人的建议和批判性评论。

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