由于目前还没有可靠的可以直接利用区域气候变化的预测方法，因此在气候变化对区域水资源影响的研究过程中，总是利用不同方法间接得到未来的气候变化情景。主要采用的是What-if-Then模式，即假定气候发生某种变化情景，将其作为流域水文模型的输入，研究流域内水循环各个分量在该种情景下的变化情况。该模式一般包括以下4个步骤。

（1）定义气候变化情景。

（2）建立、验证流域水文模型。

（3）将气候变化情景作为流域水文模型的输入，模拟区域水循环的变化过程。

（4）利用流域水文模型的模拟结果，评价气候变化对水文水资源的影响。

利用What-if-Then模式研究气候变化对流域水文水资源的影响，主要涉及到气候变化情景生成技术、降尺度技术、水文模拟技术等。下面简要介绍这些方法的研究进展。

气候模式是用来描述气候系统、系统内部各个组成部分以及各个部分之间、各个部分内部子系统间复杂的相互作用，已经成为认识气候系统行为和预估未来气候变化的定量化研究工具。随着全球气候变化研究的不断发展，建立了评估全球气候变化的GCM。GCM一般有4个组成部分，即大气、陆地、海洋及冰雪。GCM根据能量守恒方程、质量连续方程、状态方程，及其他静力近似方程等模拟全球气候。

近年来随着计算机技术的不断发展，基于准地转和原始方程的全球气候模式已基本成熟。根据主要特征，全球气候模式可分为3类：简单气候模式，中等混合气候模式和复杂的气候模式。简单气候模式的大气分量包括能量平衡和辐射对流模式，海洋分量包括“沼泽”海洋和混合层海洋模式，海冰分量则只考虑热力学性质，这些模式的构造简单，并且包含的物理过程突出了主要的反馈过程。复杂模式则为全球大气耦合海洋环流和海冰模式，目前已经发展成为高分辨率的全球气候系统模式，其中包括全球大气环流模式、全球海洋环流模式、区域大气模式、区域海洋模式、海冰模式、陆地生物圈模式等。全球气候模式在空间分辨率上，大气模式分量的水平分辨率多为3°～5°，海洋模式分量的水平分辨率多为1°～3°；大气模式分量的垂直分辨率一般为10～25层，海洋模式分量的垂直分辨率一般为20～50层。(www.daowen.com)

世界各国已经研制了40多个全球气候模式，常用的GCM包括：美国哥达空间研究所模式（GISS），美国国家大气研究中心模式（NCAR），英国气象局模式（UKMO），美国俄勒冈州立大学模式（OSU），美国普林斯顿大学地球物理流体动力学实验室模式（GFDL），加拿大气象中心模式（CCC），美国科罗拉多州立大学模式（CSU），英国Hadly气候预测与研究中心模式（HADL），德国马普气象研究所模式（ECHAM4），以及日本气候科学研究中心模式（CCSR）。表10.1-1列出了国外应用比较广泛的全球气候模式的特征。

表10.1-1　国外代表性全球气候模式

注 表中谱截断相当于经纬度分辨率：T21（5.6°×5.6°），T32（3.8°×3.8°），T42（2.8°×2.8°），R15（4.5°×7.5°），R21（3.2°×5.6°），R30（2.25°×3.75°），L表示垂直层数。

中国科学家在国外气候模式的基础上发展和建立了自己的气候模式。表10.1-2列出了中国有代表性的全球气候模式的主要特征（丁一汇，2002）。从表中可以看出，我国发展的全球气候模式，大气模式分量水平分辨率多为4°×5°，垂直分辨率多为2～12层；海洋模式分量水平分辨率一般是4°×5°，垂直分辨率为5～20层；陆面和海冰模式分量则比较简单。此外，一部分气候模式是将中国的区域气候模式与全球模式嵌套得到中国区域更高的分辨率。

10.1-2国内代表性全球气候模式