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气候变化下干旱半干旱区水资源问题是国内外关注的焦点和热点，其中年代际气候变化影响的水资源问题更是气候变化研究的重点。年代际气候变化背景下的干旱区水资源脆弱性与风险研究对干旱区水资源的合理规划，保证地区水资源的可持续利用尤为重要。研究气候变化下尤其是年代际气候变化下干旱区水资源脆弱性与风险问题将为我国西北干旱区实现流域或区域水资源可持续发展、经济发展与生态健康的可持续以及“一带一路”布局提供科学的水资源管理理论基础。 本研究在分析西北干旱区降水、气温和潜在蒸散发的基础上，基于分布式时变增益模型(DTVGM)，模拟分析未来水资源年代际变化，并基于暴露度、敏感性和抗压性，建立了干旱区的水资源脆弱性与风险研究的理论框架和方法体系，对西北干旱区的水资源脆弱性和风险进行评估，并预估未来不同排放情景下西北干旱区水资源的脆弱性与风险。以干旱区典型流域塔里木河流域为例，结合流域近期面临的主要水资源与水生态问题，研究塔里木河流域水资源脆弱性与风险及适应性调控对策。主要内容与结论如下: (1)分析了干旱区降水、气温以及潜在蒸散发量的演变趋势，构建大尺度水文模型，模拟分析干旱区未来水资源年代际变化特征。干旱区降水、气温均有显著的增加趋势，潜在蒸散发有显著的减少趋势，并且降水、气温和潜在蒸散发量均存在明显的年代际变化。不同排放情景下，水资源具有年代际变化的趋势，丰枯变化明显，均存在10年和30年左右的周期。在RCP2.6情景下，西北诸河水资源在2040-2055年有较长时间的枯水期，而在RCP4.5情景下，枯水期为2045-2070年，在RCP8.5情景下，西北诸河水资源自2040s末期开始进入长时期的枯水期;三种不同情景下未来径流深序列总体趋势不同，RCP2.6和RCP8.5情景下西北干旱半干旱区未来90年径流深呈下降趋势，而RCP4.5情景下西北干旱半干旱区未来90年径流深呈现先减小后增大的变化趋势。 (2)建立年代尺度气候变化背景下干旱区水资源脆弱性评价关键指标体系，以干旱历时与干旱强度的双变量联合分布构建危险性，耦合暴露度建立了西北干旱区的水资源风险评估模型，并对该地区进行水资源脆弱性与风险评估。结果表明，整个西北诸河的水资源抗压状况并不乐观，水资源脆弱性较高，水资源风险形势严峻，其中河西内陆区、吐哈盆地小河、天山北麓诸河以及塔里木河源流区水资源状况表现为极高风险，亟需积极的适应措施减小水资源风险。 (3)对未来RCP2.6，RCP4.5和RCP8.5三种排放情景下干旱区水资源脆弱性与风险进行预估。未来水资源有年代际变化趋势，但用水量有明显增加。随着水资源的年代际变化，西北诸河各二级水资源分区水资源脆弱性与风险变化不同。在三种排放情景下，青海湖水系和阿勒泰山南麓诸河水资源脆弱性与风险有所下降，其他水资源分区并未得到缓解。采取节水措施后，水资源利用效率得到提高，水资源脆弱性和风险均得到一定程度的缓解，但河西走廊内陆河和天山北麓诸河水资源脆弱性与风险依然较高。 (4)针对塔里木河流域水资源问题，评估塔里木河流域近10年以及未来30年水资源脆弱性与风险，提出相应的适应性对策。在气候变化适应研究中，基于“无悔”原则，以最不利气候情景为基准，采取以“减地”和“节水”为主线的适应性措施。在最不利来水情景下，将耕地面积减少到2000年水平时，流域水资源风险降低13.31％。而采用不同的节水措施后，水资源脆弱性分别降低22.88％、26.73％和27.53％，水资源风险分别降低16.76％、22.50％和27.99％。