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在气候变化和人类活动的共同影响下，黄河流域的气候水文特征发生了显著的变化，如何估算人类活动对流域气候水文变化的影响是当前气候水文领域研究的一个难点。围绕着自然过程和人类活动影响气候水文过程变化这个核心问题，本文以黄河干流的兰州、河口、龙门、三门峡、花园口和利津水文站所控制六个子流域为研究对象，考虑土地利用变化(LULCC)和人为取用水量(CWU)等人类活动的影响，利用观测数据的诊断分析，并结合水文模型的模拟及第五次耦合模式比较计划(CMIP5)不同情景下的预估结果，对黄河六个子流域的干旱和缺水的历史变化规律进行系统的分析，并预估未来不同“退耕还林”政策条件下的气候水文变化。取得了以下主要进展:
1)定量的估算了人类活动对农业和水文（农业水文）干旱的影响。研究采用的数值试验能有效的区分气候变率和人类活动（如人为取水和土地利用变化）对1991-2010年间农业水文干旱的贡献。其结果表明，人类活动使水文干旱的整体严重程度增大了54％，其中人类取用水使干旱的严重程度增加了53％。但同时，人类活动对干旱也有一定的缓解作用，如灌溉补偿使干旱的严重程度降低了23％。在1991-2010年间，土地利用对各子流域农业干旱的影响不同，在龙门、三门峡和利津子流域分别加重了6.68％，18.08％和35.08％，而在花园口、河口和兰州子流域分别减轻了3.16％，3.20％，2.18％。农业水文干旱的严重程度与人类取水和土地利用变化（如林地、农田和建筑区的变化）的空间趋势呈显著的负相关关系，表明在人类活动影响较为剧烈的子流域其农业水文干旱也更为严重。
2)揭示了不同“退耕还林”政策条件下未来黄河6个子流域的水文干旱情景。在2021-2050年，在典型浓度路径RCP8.5情景的预估下，气象和水文干旱将比RCP4.5情景更严重，持续时间更长。除气候变化影响之外，如果暂停执行“退耕还林”政策，将会导致所有季节的水文干旱加剧;而如果“退耕还林”政策的执行持续到2030年，随着人为取水量的增加，其对干旱的影响则主要体现在年尺度上。在“退耕还林”暂停执行的情景下，LULCC和CWU会对干旱的持续时间和恢复期起主导作用，并且主要影响水文干旱而不是农业干旱。当气候变化与人类活动的影响结合时，将会导致更严重、更频繁和更长的水文干旱。
3)预估了未来不同排放路径下黄河子流域的缺水程度。在RCP4.5和RCP8.5情景下，黄河流域平均用水比率都将高于缺水阈值(＞20％)。在RCP4.5情景下，平均用水比率的预估值在上、中、下游地区分别为29.6％，41.3％和49.2％，指示出中等、严重和极端的水分胁迫。而在RCP8.5情景下，整体的缺水程度将相对RCP4.5情景增大11.7％。在上游地区，用水比率和径流干旱指数(SDI)呈显著的负相关关系(r=0.85)，即更高的用水比率对应更强的径流干旱。相反，在中、下游地区，用水比率与水资源消耗而不是可用水量更为相关。回归分析表明，在RCP4.5情景下，森林、农田和建筑区的变化将对缺水程度有显著影响(P＜0.05)，并且其作用在RCP8.5情景下更为显著(P＜0.01)。黄河上游地区缺水程度的加重主要由可利用水量减少造成，而非更多的人类用水;而在下游地区，人类用水是加剧该地区缺水的主要因素。
1)定量的估算了人类活动对农业和水文（农业水文）干旱的影响。研究采用的数值试验能有效的区分气候变率和人类活动（如人为取水和土地利用变化）对1991-2010年间农业水文干旱的贡献。其结果表明，人类活动使水文干旱的整体严重程度增大了54％，其中人类取用水使干旱的严重程度增加了53％。但同时，人类活动对干旱也有一定的缓解作用，如灌溉补偿使干旱的严重程度降低了23％。在1991-2010年间，土地利用对各子流域农业干旱的影响不同，在龙门、三门峡和利津子流域分别加重了6.68％，18.08％和35.08％，而在花园口、河口和兰州子流域分别减轻了3.16％，3.20％，2.18％。农业水文干旱的严重程度与人类取水和土地利用变化（如林地、农田和建筑区的变化）的空间趋势呈显著的负相关关系，表明在人类活动影响较为剧烈的子流域其农业水文干旱也更为严重。
2)揭示了不同“退耕还林”政策条件下未来黄河6个子流域的水文干旱情景。在2021-2050年，在典型浓度路径RCP8.5情景的预估下，气象和水文干旱将比RCP4.5情景更严重，持续时间更长。除气候变化影响之外，如果暂停执行“退耕还林”政策，将会导致所有季节的水文干旱加剧;而如果“退耕还林”政策的执行持续到2030年，随着人为取水量的增加，其对干旱的影响则主要体现在年尺度上。在“退耕还林”暂停执行的情景下，LULCC和CWU会对干旱的持续时间和恢复期起主导作用，并且主要影响水文干旱而不是农业干旱。当气候变化与人类活动的影响结合时，将会导致更严重、更频繁和更长的水文干旱。
3)预估了未来不同排放路径下黄河子流域的缺水程度。在RCP4.5和RCP8.5情景下，黄河流域平均用水比率都将高于缺水阈值(＞20％)。在RCP4.5情景下，平均用水比率的预估值在上、中、下游地区分别为29.6％，41.3％和49.2％，指示出中等、严重和极端的水分胁迫。而在RCP8.5情景下，整体的缺水程度将相对RCP4.5情景增大11.7％。在上游地区，用水比率和径流干旱指数(SDI)呈显著的负相关关系(r=0.85)，即更高的用水比率对应更强的径流干旱。相反，在中、下游地区，用水比率与水资源消耗而不是可用水量更为相关。回归分析表明，在RCP4.5情景下，森林、农田和建筑区的变化将对缺水程度有显著影响(P＜0.05)，并且其作用在RCP8.5情景下更为显著(P＜0.01)。黄河上游地区缺水程度的加重主要由可利用水量减少造成，而非更多的人类用水;而在下游地区，人类用水是加剧该地区缺水的主要因素。