氣候變遷與土地利用變遷對水文服務的影響-以大屯溪流域為例

陳珮琦

doi:10.6342/NTU201603527

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气候变迁与土地利用变迁对水文服务的影响-以大屯溪流域为例

Impacts of Climate Change and Land Use Change on Hydrological Services- A Case Study of Datuan Watershed

陈佩琦 , 硕士　　导师：林裕彬　　

繁体中文 DOI： 10.6342/NTU201603527

水文服务；气候变迁模式； CLUE-s模式； SWAT模式； InVEST模式； hydrological services ； SWAT model ； InVEST model ； climate change ； land-use change

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摘要 │ 参考文献 (106) │ 国际计量

摘要〈TOP〉

水是对生物最重要的自然资源之一，其提供广泛人类和生态系统基本功能的行为称之为水文服务。土地利用改变，加上气候变迁影响，深深的影响着水文服务，为了实现环境资源永续发展，如何把土地利用变迁和气候变迁对水文服务的影响，做量化评估是一个重要的问题。为了评估土地利用变迁与气候变迁两者的影响，本研究以大屯溪为例模拟出结果。首先，本研究使用IPCC第五次评估报告（AR5）中五个情境预测的未来气候数据，然後采用其变异系数最大者为代表，接着采用CLUE-s模型将气候因子加入来预测土地利用的变化，本研究设定六种情境：2008年现况、土地利用改变情境一、土地利用改变情境二、气候变迁、气候变迁下土地利用改变情境一、气候变迁下土地利用改变情境二，最後使用传统水文模式-SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模式及新兴生态系统服务模式-InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)模式来计算水文服务，如出水量和泥砂量，并对两种模式结果做比较，列出各自优缺点。
   在近未来年中，出水量部分，SWAT模式在土地利用变迁下改变甚小，甚至使丰水期枯水期流量皆增加，其原因可能是因为大屯溪流域在未来土地利用改变中，减少的农地有接近一半转变成水土保持优良的林地，一半转变成不透水的建地，中和了整体流域的水文变化。而六个情境中，以丰枯水差距而言，土地利用情境一模拟未来流量结果最佳，而单纯气候变迁模拟未来流量结果最差；以年总流量而言，气候变迁加情境一2030年流量结果最差。InVEST模式，在气候变迁下出水量的空间分布将有所改变，出水量六个情境结果，其空间分布以气候变迁加土地利用变迁情境一最为破碎，且其总年出水量最小，而数值上以2008年出水量最多。泥砂量部分，SWAT模式在土地利用改变下，泥砂量输出有减少趋势，气候变迁情境下其结果亦有减少趋势，以总体泥砂出输量而言，2008年泥砂量输出最多，气候变迁加土地利用变迁情境一泥砂量输出最少。InVEST模式结果之空间分布整体泥砂量输出分布变化趋势一致，但受气候因子影响，土地利用变迁情境下上游泥沙量输出明显较少，中下游段有明显增加并集中趋势；以整体泥砂量输出数值而言，与SWAT模式结果一致，2008年泥砂量输出最多，气候变迁加土地利用变迁情境一泥砂量输出最少。
   SWAT模式与InVEST模式模拟结果比较中，出水量的部分，两模式模拟结果趋势成高度一致性，SWAT模式模拟结果多略高於InVEST模式模拟结果；在泥砂量输出部分，两模式模拟结果趋势成一致性，SWAT模式模拟结果多高於InVEST模式模拟结果，且结果较为分散；但两模式模拟泥砂量留存数值结果大相迳庭。

并列摘要〈TOP〉

Water is the most important natural resource, providing a wide range of fundamental functions –hydrological services-- to both humanity and ecological systems alike. Unfortunately, hydrological services have been strongly affected by climate change and land-use change. Therefore, it is crucial to quantify how the hydrological services have been affected by atmospheric change and land-use change. This study aims to quantify hydrological services by using two models – one is a traditional hydrologic model – SWAT model and another is a new ecosystem model – InVEST model. Our study area is Datuan river watershed, which is located in the northern part of Taiwan. First, we used IPCC fifth assessment report(AR5) scenarios of RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 and RCP8.5 as components of the future precipitation regimes, and we use CLUE-s model to predict future land-use change. Then we use SWAT model and InVEST model to calculate the hydrological services, including water yield and sediment. Finally, we contrast SWAT model and InVEST model results.
   The results show that water yield in both wet season and dry season will be extremely high in the near future. Moreover, the simulated results show that water yields derived from the InVEST model will be more significantly affected by climate change than those predicted by the SWAT model. Sediment retention will be less affected by climate change based on the results from the InVEST model. To sum up, by comparing results between two models, hydrological services analysis indicates that climate change will not only have a huge impact on overall hydrological services, particularly water yield, but also on the distribution of such services.

参考文献 ( 106 ) 〈TOP〉

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