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摘要 以汉江上游流域为研究流域，建立SWAT分布式水文模型，以黄家港站1981—1990年月径流数据对模型进行校准和验证。采用CMIP5模式RCP 2.6、RCP 4.5 和 RCP 8.5情景下的输出数据集，利用率定好的SWAT模型模拟未来气候变化对研究流域径流的影响。结果表明，不同RCP情景下2021—2050年汉江上游流域平均气温、降水量、径流量较基准期都呈增加趋势，增幅从大到小依次为RCP 8.5、RCP 4.5、RCP 2.6，并且降水量的增幅均大于径流量的增幅。3种情景下冬季降水量和径流量均呈增加趋势，且增幅较大；春季降水量和径流量均呈减少趋势，RCP 4.5和RCP 8.5情景下减幅较大；夏季和秋季降水量和径流量均呈增加趋势，RCP 8.5情景下增幅较大，RCP 2.6情景下增幅较小。
关键词 气候变化；径流响应；CMIP5模式；SWAT模型；汉江上游流域
中图分类号 P339 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）02-0076-04
Abstract Based on the upper reaches of the Hanjiang Basin， a distributed hydrological SWAT model was established， and the monthly runoff in Huangjiagang station from 1981 to 1990 was used to calibrate and verify model parameters. Then based on the output data set under RCP scenarios （RCP2.6， RCP4.5 and RCP8.5） from the phase 5 of the Coupled Model Intercomparison Project （CMIP5）， the calibrated SWAT model was used to simulate the influence of future climate on the runoff of the upper reaches of the Hanjiang Basin.The analysis results show that compared with the baseline period， the average temperature， precipitation and runoff of the upper reaches of the Hanjiang Basin in the future period （2021-2050） will all increase under RCP scenarios， the amplification from large to small is in order as following： RCP8.5， RCP4.5， RCP2.6， but the increment amplitude of precipitation will be more than that of runoff. Precipitation and runoff will all increase greatly under RCP scenarios in winter， while precipitation and runoff will all decrease under RCP scenarios in spring， with a larger decrease under RCP4.5 and RCP8.5. And the precipitation and runoff will all increase under RCP scenarios in summer and autumn， with a larger increase under RCP8.5 and a smaller increase under RCP2.6.
Key words Climate change；Runoff response；CMIP5 climate model；SWAT model；The upper reaches of the Hanjiang Basin
全球氣候变化将改变流域的水文过程，直接或间接地影响流域的产流量和时空分布[1]。政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）最新报告显示，温室气体排放增加是导致20世纪气候变化的主要原因，未来在大气中CO2浓度倍增的情况下，全球平均气温将持续上升，某些地区的降雨量将出现较大幅度的波动，除部分区域外，干湿地区间和干湿季节间的降水差异将会增大，旱涝灾害的频率将会增加[2]。
汉江上游流域是南水北调中线工程水源区，2014年12月12日南水北调中线工程正式开闸通水，它对缓解受水区水资源短缺现状及改善受水区生态环境具有重要作用[3]。汉江上游流域未来水文水资源的演变规律将直接关系到南水北调中线工程运行的可靠性和水源区的水资源安全，是跨流域水资源调配与管理运行的重要依据[4]。近些年，基于气候变化的汉江上游流域水文变化研究逐渐展开[5-7]，关于域径流对未来气候变化的响应也有一些研究[8-10]，主要是结合GCMs输出结果或假定气候要素变化情景的方法，研究流域未来水文要素对气候变化的响应过程。CMIP5模式公布至今时间较短，在国内各个流域的应用较少[11]。笔者基于SWAT模型及最新的CMIP5模式对未来气候的预测结果，分析了RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5情景下汉江上游流域降水量、气温和径流量的变化特征及趋势，以期为南水北调中线工程的运行管理及区域水资源优化配置提供科学依据。 1 数据与方法
1.1 研究区概况
汉江是长江最大的支流，干流全长1 577 km，流域面积约15.9万km2，研究区域为丹江口水库以上的汉江上游，长约925 km，占汉江总长的59%，集水面积为9.52万km2，汉江上游以黄家港水文站为控制站，河段位于秦岭、大巴山之间，流域呈羽叶状，干流大致为东西方向。汉江上游属于北亚热带季风气候，多年平均气温为14.6 ℃，多年平均降水量为904 mm，降水量年内分布不均，多集中在7—9月，多年平均径流量为367.8亿m3。水面蒸发量为700～1 000 mm，其分布是西南少、东北多。
1.2 数据来源
流域气象观测数据来自中国气象科学数据共享服务网，包括研究流域9个气象站点的1961—1990年逐日气象要素数据序列，另外逐日降雨量数据还包括来自流域内195个雨量站的数据。水文数据采用黄家港水文控制站实测的1981—1990年逐月天然径流量序列。
流域DEM资料来自美国USGS网站提供的GTOPO30公共域，分辨率为500 m×500 m。土壤数据来源于中国科学院南京土壤研究所土壤数据库，为中国资源与环境数据库中土地资源与环境大类下土壤小类的数据。为了模型输入的需要，将这一分类结果进行了重新分类并赋予其适用于SWAT模型的标准代码。土地利用/覆盖数据来自国家测绘总局提供的30 m国家土地覆盖分幅TIF图，采用汉江上游流域1990年的土地利用数据，并根据SWAT模型中土地利用/覆盖分类标准，将其分为12类。
Murphy等[12]研究表明，多个气候模式的平均模拟效果优于单个模式的模拟效果，该研究CMIP5模式输出数据采用由北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院提供的基于13 个CMIP5 气候模式统计降尺度的集合数据集。笔者所使用的对汉江上游流域的降尺度结果包括气候基准时期（1961—1990年）及未来时期（2021—2050年）3种气候变化情景RCP 2.6、RCP 4.5 和 RCP 8.5（RCP为典型浓度路径）逐日平均温度和降水量，为减少气候模式模拟系统偏差，采用Delta方法[13]对每个情景下的降尺度模拟结果进行校正。
1.3 研究方法
基于SWAT模型在评价气候变化对流域水文水资源影响方面有着广泛的应用前景[14-15]，笔者选用ArcSWAT2005模型开展CMIP5 RCP情景下未来汉江上游流域的径流响应。径流模拟方法选择SCS 径流曲线数法，以日为时间单位进行径流演算。潜在蒸散发计算选择Penman-Monteith 公式，河道汇流演算采用变动存储系数法。径流模拟的时间尺度为月，参数率定也以月径流效率系数为评价指标。笔者采用自动优选与手工优选相结合的方法对参数进行率定，参数率定的原则：先上游后下游；先调整总水量和蒸发、地表径流、地下径流等各部分水量平衡，再调整地表和河道汇流时间等过程；先调整地表径流，再调整土壤水、蒸发和地下径流[16]。
笔者通过反复调试，将汉江上游流域划分为42个子流域，生成的积水面积为15万km2，根据优势土地利用类型/土壤类型方法生成水文响应单元（HRU），阈值设定为5/20，即占子流域面积5%以上的土地利用及占该类土地利用20%以上的土壤类型生成HRU。最后，将汉江上游流域划分为42个子流域和241个HRU。
2 结果与分析
2.1 模型的校准与验证
选用Nash-Sutcliffe模拟效率系数（Ens）、相关系数（R）和相对误差3个指标评估模型汉江上游流域的适用性。Ens越大，R越高，相对误差越小，说明模拟效果越好。Nash-Sutcliffe模擬效率系数的计算公式为
Ens=1-ni=1（QEi-QOi）2ni=1（QOi-QOi）2（1）
式中，QOi为实测径流值，QEi为模拟径流值，QOi为实测径流的平均值，n为模拟的时段数。Ens越接近1.0，说明模型的模拟效率越高；Ens为负值，说明模型模拟值比直接使用实测值的可信度更低，通常取>0.5作为径流模拟效率的评价标准[10]。
利用SWAT2005自动敏感性分析工具确定敏感性等级最高的6个参数：SCS径流曲线系数CN2、土壤有效含水量SOL-AWC、土壤蒸发补偿系数ESCO、地下水再蒸发系数GW-REVAP、浅层地下水再蒸发或下渗的阈值深度REVAPMN、浅层地下水回归流阈值深度GWQMN，在参数率定中主要利用黄家港控制站实测径流量对以上6个参数进行调整。笔者根据1961—1990年的气象资料，在1990年土地利用情形下，将1961—1980年作为模型的初始条件形成期，取1981—1987年黄家港控制站的实测径流数据对模型进行逐月的径流校准，对参数进行率定；采用校准后的参数，取1988—1990年黄家港控制站月径流数据对模型进行验证。校准期和检验期模型评价结果见表1、2和图1。结果显示，在校准期表征模型效率的Ens达0.90，R为0.96，相对误差为4.4%；检验期月径流表征模型效率的Ens为0.87，R为0.92，相对误差为8.3%。模型的校准与验证结果表明，在汉江上游流域的地理环境下，笔者构建的分布式水文模型SWAT能较准确地模拟流域的径流过程，说明运用该模型在汉江上游流域进行径流模拟是可行的。
2.2 未来气候变化
由表3可知，3种情景下各年代气温、降水量均呈增加趋势，各年代平均气温增幅从大到小依次为RCP 8.5、RCP 4.5、RCP 2.6；21世纪20、40年代3种情景下降水量的增幅相差不大，增幅相差最大的年代是21世纪30年代，RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5情景下的年降水量增幅分别是1.61%、5.82%、14.27%，这在一定程度上反映了未来降水预测的不确定性。 由表4可知，RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5情景下的年平均气温分别升高1.11、1.30、1.57 ℃，年平均降水量分别增加3.60%、5.10%、8.31%，其中，3种情景下的冬季（12月至次年2月）降水量均呈增加趋势，且增幅较大；春季（3—5月）降水量呈减少趋势，RCP 4.5和RCP 8.5情景下减幅较大；夏季（6—8月）和秋季（9—11月）降水量均呈增加趋势，表现为RCP 8.5情景下增幅较大，其他2个情景下增幅不大，这说明RCP 8.5情景下汉江流域未来汛期（夏季和秋季）的洪涝灾害可能会加重。
2.3 未来径流量变化
从图2可见，2021—2050年3种情景下径流量总体变化趋势一致，较基准期都呈现出随时间的延长而增加的趋势，RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5分别平均增加了1.07%、2.58%、4.54%（表3），RCP 8.5情景下径流量变化幅度最大。结合表4可知，3种情景下冬季（12月至次年2月）径流量均呈现增大趋势，且增幅较大；春季（3—5月）径流量均呈减小趋势，RCP 4.5和RCP 8.5情景下减幅较大；夏季（6—8月）和秋季（9—11月）径流量均呈增大趋势，RCP 8.5情景下增幅较大，RCP 2.6情景下增幅较小。
表3显示，3种情景下各年代平均径流量相对基准期变幅较大，RCP 8.5情景下各年代的变化波动最大。RCP 2.6、RCP 4.5情景下21世纪30年代径流量较基准期减少，减幅分别为4.84%、1.78%，其他2个年代相对基准期增加。RCP 8.5情景下21世纪20年代径流量较基准期减少，减幅为4.89%，其他2个年代相对基准期增加。由于不同气候变化降水预测存在不确定性，因此径流量的预测差别也较大，有时甚至相反（图2），这也说明了未来径流量预测存在难度和不确定性。表3、4中数据显示，径流量的增幅普遍小于降水量的增幅，这可能是与温度增加导致蒸发量增大有关[5]。
3 结论
以汉江上游流域为研究对象，运用SWAT模型对汉江上游流域径流过程进行模拟，并对CMIP5 RCP情景下的径流响应过程进行模拟，对模拟结果进行分析，得出以下结论：
（1） 基于SWAT模型的汉江上游流域径流模拟效率表明，模型在汉江上游流域进行径流模拟可行，可以较好地模拟汉江上游流域的径流过程。
（2） RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5情景下2021—2050年汉江上游流域气温和降水量较基准期（1961—1990年）均呈增加趋势，增幅从大到小依次为RCP 8.5、RCP 4.5、RCP 2.6。3种情景下冬季降水量呈增加趋势，增幅较大，春季降水量呈减少趋势，RCP 4.5、RCP 8.5减幅较大，夏季和秋季降水量表现为RCP 8.5情景下增幅较大，其他2个情景增幅不大。
（3） 3种情景下2021—2050年汉江上游流域径流量较基准期均呈现出随时间的延长而增加的趋势，但其增幅均小于降水量的变化，RCP 8.5情景下径流量变化幅度最大。3种情景下的冬季径流量呈增加趋势，增幅较大；春季径流量呈减少趋势，RCP 4.5、RCP 8.5情景减幅较大；夏季和秋季径流量呈增加趋势，RCP 8.5情景增幅较大。各年代的流域径流量较基准期多年平均变化幅度为-4.85%～12.95%。总体来看，未来气候变化对汉江上游流域径流影响不大，RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5情景下2021—2050平均径流量分别较基准期增加了1.07%、2.58%、4.54%。
（4） 不同典型浓度路径（RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5）情景下的气候变化预测（特别是降水预测）还存在一定程度的不确定性，从而造成未来径流量对气候变化的响应过程研究存在不同程度的不确定性。
参考文献
[1] 张洪刚，杨文发，陈华.气候变化条件下长江水资源演变趋势与对策[J].人民长江，2014，45（7）：1-6.
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[5] 朱利，张万昌.基于径流模拟的汉江上游区水资源对氣候变化响应的研究[J].资源科学，2005，27（2）：16-22.
[6] CHEN H，GUO S L，XU C Y，et al.Historical temporal trends of hydro-climatic variables and runoff response to climate variability and their relevance in water resource management in the Hanjiang basin[J].Journal of hydrology，2007，344（3/4）：171-184.
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[8] 蔡新玲，孙娴，乔秋文，等.气候变化对汉江上游径流的影响[J].气候变化研究进展，2008，4（4）：220-224.
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[12] MURPHY J M，SEXTON D M H，BARNETT D N，et al.Quantification of modeling uncertainties in a large ensemble of climate change simulation[J].Nature，2004，430（7001）：768-772.
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[14] 孙瑞，张雪琴.基于SWAT模型的流域径流模拟研究进展[J].水文，2010，30（3）：28-32，47.
[15] 李峰平，章光新，董李勤.气候变化对水循环与水资源的影响研究综述[J].地理科学，2013，33（4）：457-464.
[16] 王苗，刘敏，夏智宏.基于SWAT模型的洪湖流域供水资源模拟研究[J].气象科学，2014，34（5）：515-521.
关键词 气候变化；径流响应；CMIP5模式；SWAT模型；汉江上游流域
中图分类号 P339 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）02-0076-04
Abstract Based on the upper reaches of the Hanjiang Basin， a distributed hydrological SWAT model was established， and the monthly runoff in Huangjiagang station from 1981 to 1990 was used to calibrate and verify model parameters. Then based on the output data set under RCP scenarios （RCP2.6， RCP4.5 and RCP8.5） from the phase 5 of the Coupled Model Intercomparison Project （CMIP5）， the calibrated SWAT model was used to simulate the influence of future climate on the runoff of the upper reaches of the Hanjiang Basin.The analysis results show that compared with the baseline period， the average temperature， precipitation and runoff of the upper reaches of the Hanjiang Basin in the future period （2021-2050） will all increase under RCP scenarios， the amplification from large to small is in order as following： RCP8.5， RCP4.5， RCP2.6， but the increment amplitude of precipitation will be more than that of runoff. Precipitation and runoff will all increase greatly under RCP scenarios in winter， while precipitation and runoff will all decrease under RCP scenarios in spring， with a larger decrease under RCP4.5 and RCP8.5. And the precipitation and runoff will all increase under RCP scenarios in summer and autumn， with a larger increase under RCP8.5 and a smaller increase under RCP2.6.
Key words Climate change；Runoff response；CMIP5 climate model；SWAT model；The upper reaches of the Hanjiang Basin
全球氣候变化将改变流域的水文过程，直接或间接地影响流域的产流量和时空分布[1]。政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）最新报告显示，温室气体排放增加是导致20世纪气候变化的主要原因，未来在大气中CO2浓度倍增的情况下，全球平均气温将持续上升，某些地区的降雨量将出现较大幅度的波动，除部分区域外，干湿地区间和干湿季节间的降水差异将会增大，旱涝灾害的频率将会增加[2]。
汉江上游流域是南水北调中线工程水源区，2014年12月12日南水北调中线工程正式开闸通水，它对缓解受水区水资源短缺现状及改善受水区生态环境具有重要作用[3]。汉江上游流域未来水文水资源的演变规律将直接关系到南水北调中线工程运行的可靠性和水源区的水资源安全，是跨流域水资源调配与管理运行的重要依据[4]。近些年，基于气候变化的汉江上游流域水文变化研究逐渐展开[5-7]，关于域径流对未来气候变化的响应也有一些研究[8-10]，主要是结合GCMs输出结果或假定气候要素变化情景的方法，研究流域未来水文要素对气候变化的响应过程。CMIP5模式公布至今时间较短，在国内各个流域的应用较少[11]。笔者基于SWAT模型及最新的CMIP5模式对未来气候的预测结果，分析了RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5情景下汉江上游流域降水量、气温和径流量的变化特征及趋势，以期为南水北调中线工程的运行管理及区域水资源优化配置提供科学依据。 1 数据与方法
1.1 研究区概况
汉江是长江最大的支流，干流全长1 577 km，流域面积约15.9万km2，研究区域为丹江口水库以上的汉江上游，长约925 km，占汉江总长的59%，集水面积为9.52万km2，汉江上游以黄家港水文站为控制站，河段位于秦岭、大巴山之间，流域呈羽叶状，干流大致为东西方向。汉江上游属于北亚热带季风气候，多年平均气温为14.6 ℃，多年平均降水量为904 mm，降水量年内分布不均，多集中在7—9月，多年平均径流量为367.8亿m3。水面蒸发量为700～1 000 mm，其分布是西南少、东北多。
1.2 数据来源
流域气象观测数据来自中国气象科学数据共享服务网，包括研究流域9个气象站点的1961—1990年逐日气象要素数据序列，另外逐日降雨量数据还包括来自流域内195个雨量站的数据。水文数据采用黄家港水文控制站实测的1981—1990年逐月天然径流量序列。
流域DEM资料来自美国USGS网站提供的GTOPO30公共域，分辨率为500 m×500 m。土壤数据来源于中国科学院南京土壤研究所土壤数据库，为中国资源与环境数据库中土地资源与环境大类下土壤小类的数据。为了模型输入的需要，将这一分类结果进行了重新分类并赋予其适用于SWAT模型的标准代码。土地利用/覆盖数据来自国家测绘总局提供的30 m国家土地覆盖分幅TIF图，采用汉江上游流域1990年的土地利用数据，并根据SWAT模型中土地利用/覆盖分类标准，将其分为12类。
Murphy等[12]研究表明，多个气候模式的平均模拟效果优于单个模式的模拟效果，该研究CMIP5模式输出数据采用由北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院提供的基于13 个CMIP5 气候模式统计降尺度的集合数据集。笔者所使用的对汉江上游流域的降尺度结果包括气候基准时期（1961—1990年）及未来时期（2021—2050年）3种气候变化情景RCP 2.6、RCP 4.5 和 RCP 8.5（RCP为典型浓度路径）逐日平均温度和降水量，为减少气候模式模拟系统偏差，采用Delta方法[13]对每个情景下的降尺度模拟结果进行校正。
1.3 研究方法
基于SWAT模型在评价气候变化对流域水文水资源影响方面有着广泛的应用前景[14-15]，笔者选用ArcSWAT2005模型开展CMIP5 RCP情景下未来汉江上游流域的径流响应。径流模拟方法选择SCS 径流曲线数法，以日为时间单位进行径流演算。潜在蒸散发计算选择Penman-Monteith 公式，河道汇流演算采用变动存储系数法。径流模拟的时间尺度为月，参数率定也以月径流效率系数为评价指标。笔者采用自动优选与手工优选相结合的方法对参数进行率定，参数率定的原则：先上游后下游；先调整总水量和蒸发、地表径流、地下径流等各部分水量平衡，再调整地表和河道汇流时间等过程；先调整地表径流，再调整土壤水、蒸发和地下径流[16]。
笔者通过反复调试，将汉江上游流域划分为42个子流域，生成的积水面积为15万km2，根据优势土地利用类型/土壤类型方法生成水文响应单元（HRU），阈值设定为5/20，即占子流域面积5%以上的土地利用及占该类土地利用20%以上的土壤类型生成HRU。最后，将汉江上游流域划分为42个子流域和241个HRU。
2 结果与分析
2.1 模型的校准与验证
选用Nash-Sutcliffe模拟效率系数（Ens）、相关系数（R）和相对误差3个指标评估模型汉江上游流域的适用性。Ens越大，R越高，相对误差越小，说明模拟效果越好。Nash-Sutcliffe模擬效率系数的计算公式为
Ens=1-ni=1（QEi-QOi）2ni=1（QOi-QOi）2（1）
式中，QOi为实测径流值，QEi为模拟径流值，QOi为实测径流的平均值，n为模拟的时段数。Ens越接近1.0，说明模型的模拟效率越高；Ens为负值，说明模型模拟值比直接使用实测值的可信度更低，通常取>0.5作为径流模拟效率的评价标准[10]。
利用SWAT2005自动敏感性分析工具确定敏感性等级最高的6个参数：SCS径流曲线系数CN2、土壤有效含水量SOL-AWC、土壤蒸发补偿系数ESCO、地下水再蒸发系数GW-REVAP、浅层地下水再蒸发或下渗的阈值深度REVAPMN、浅层地下水回归流阈值深度GWQMN，在参数率定中主要利用黄家港控制站实测径流量对以上6个参数进行调整。笔者根据1961—1990年的气象资料，在1990年土地利用情形下，将1961—1980年作为模型的初始条件形成期，取1981—1987年黄家港控制站的实测径流数据对模型进行逐月的径流校准，对参数进行率定；采用校准后的参数，取1988—1990年黄家港控制站月径流数据对模型进行验证。校准期和检验期模型评价结果见表1、2和图1。结果显示，在校准期表征模型效率的Ens达0.90，R为0.96，相对误差为4.4%；检验期月径流表征模型效率的Ens为0.87，R为0.92，相对误差为8.3%。模型的校准与验证结果表明，在汉江上游流域的地理环境下，笔者构建的分布式水文模型SWAT能较准确地模拟流域的径流过程，说明运用该模型在汉江上游流域进行径流模拟是可行的。
2.2 未来气候变化
由表3可知，3种情景下各年代气温、降水量均呈增加趋势，各年代平均气温增幅从大到小依次为RCP 8.5、RCP 4.5、RCP 2.6；21世纪20、40年代3种情景下降水量的增幅相差不大，增幅相差最大的年代是21世纪30年代，RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5情景下的年降水量增幅分别是1.61%、5.82%、14.27%，这在一定程度上反映了未来降水预测的不确定性。 由表4可知，RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5情景下的年平均气温分别升高1.11、1.30、1.57 ℃，年平均降水量分别增加3.60%、5.10%、8.31%，其中，3种情景下的冬季（12月至次年2月）降水量均呈增加趋势，且增幅较大；春季（3—5月）降水量呈减少趋势，RCP 4.5和RCP 8.5情景下减幅较大；夏季（6—8月）和秋季（9—11月）降水量均呈增加趋势，表现为RCP 8.5情景下增幅较大，其他2个情景下增幅不大，这说明RCP 8.5情景下汉江流域未来汛期（夏季和秋季）的洪涝灾害可能会加重。
2.3 未来径流量变化
从图2可见，2021—2050年3种情景下径流量总体变化趋势一致，较基准期都呈现出随时间的延长而增加的趋势，RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5分别平均增加了1.07%、2.58%、4.54%（表3），RCP 8.5情景下径流量变化幅度最大。结合表4可知，3种情景下冬季（12月至次年2月）径流量均呈现增大趋势，且增幅较大；春季（3—5月）径流量均呈减小趋势，RCP 4.5和RCP 8.5情景下减幅较大；夏季（6—8月）和秋季（9—11月）径流量均呈增大趋势，RCP 8.5情景下增幅较大，RCP 2.6情景下增幅较小。
表3显示，3种情景下各年代平均径流量相对基准期变幅较大，RCP 8.5情景下各年代的变化波动最大。RCP 2.6、RCP 4.5情景下21世纪30年代径流量较基准期减少，减幅分别为4.84%、1.78%，其他2个年代相对基准期增加。RCP 8.5情景下21世纪20年代径流量较基准期减少，减幅为4.89%，其他2个年代相对基准期增加。由于不同气候变化降水预测存在不确定性，因此径流量的预测差别也较大，有时甚至相反（图2），这也说明了未来径流量预测存在难度和不确定性。表3、4中数据显示，径流量的增幅普遍小于降水量的增幅，这可能是与温度增加导致蒸发量增大有关[5]。
3 结论
以汉江上游流域为研究对象，运用SWAT模型对汉江上游流域径流过程进行模拟，并对CMIP5 RCP情景下的径流响应过程进行模拟，对模拟结果进行分析，得出以下结论：
（1） 基于SWAT模型的汉江上游流域径流模拟效率表明，模型在汉江上游流域进行径流模拟可行，可以较好地模拟汉江上游流域的径流过程。
（2） RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5情景下2021—2050年汉江上游流域气温和降水量较基准期（1961—1990年）均呈增加趋势，增幅从大到小依次为RCP 8.5、RCP 4.5、RCP 2.6。3种情景下冬季降水量呈增加趋势，增幅较大，春季降水量呈减少趋势，RCP 4.5、RCP 8.5减幅较大，夏季和秋季降水量表现为RCP 8.5情景下增幅较大，其他2个情景增幅不大。
（3） 3种情景下2021—2050年汉江上游流域径流量较基准期均呈现出随时间的延长而增加的趋势，但其增幅均小于降水量的变化，RCP 8.5情景下径流量变化幅度最大。3种情景下的冬季径流量呈增加趋势，增幅较大；春季径流量呈减少趋势，RCP 4.5、RCP 8.5情景减幅较大；夏季和秋季径流量呈增加趋势，RCP 8.5情景增幅较大。各年代的流域径流量较基准期多年平均变化幅度为-4.85%～12.95%。总体来看，未来气候变化对汉江上游流域径流影响不大，RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5情景下2021—2050平均径流量分别较基准期增加了1.07%、2.58%、4.54%。
（4） 不同典型浓度路径（RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5）情景下的气候变化预测（特别是降水预测）还存在一定程度的不确定性，从而造成未来径流量对气候变化的响应过程研究存在不同程度的不确定性。
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