西北干旱区极端气候水文事件特征分析

中国西北干旱区是对全球变化响应最敏感地区之一。气候变化导致气候水文系统的不稳定性加剧,极端气候水文事件的频度和强度增大、重现期缩短,灾害程度加重。借助资料分析和文献阅读,对过去50 a中国西北干旱区极端气候/水文事件的发生规律、影响机制及未来趋势进行了梳理总结,主要结论如下：（1）西北干旱区的极端气候/水文事件呈逐年增加趋势,特别是20世纪70年代以来增加显著;气温和降水极值都表现为一致的增强趋势。降水量的增多是降雨频率和强度共同增加的结果。（2）中国西北干旱区低温、降水极值在1986年左右发生了明显的突变,高温极值在1996年左右发生突变。突变后,气温和降水极值均发生了显著增强变化。（3）北半球极涡面积指数和青藏高原指数对西北干旱区气候极值变化具有重要影响,冬季极值还受冬季北极涛动和北大西洋涛动等影响。（4）新疆地区有变暖湿趋势,而河西走廊东部则为变干趋势。强大的西伯利亚高压和增强的贝加尔湖气流造成新疆地区降水增加,而河西走廊干旱增加是由东亚夏季风减弱引起的。     

气候变化对中亚天山山区水资源影响研究

本文结合资料分析和文献阅读,对全球气候变化背景下的中亚天山山区水文、水资源变化进行了讨论分析。在全球升温滞缓背景下,中亚天山山区在过去的10余年,气温却一直处于高位态波动状态;气候变暖及持续高位态波动加剧了山区冰川和积雪等固态水体的消融,导致山区降雪率降低,天山山区降雪率从1960-1998年的11%~24%降低到2000年以来的9%~21%,有97.52%的冰川表现为退缩状态,水储量呈明显减少趋势,减小幅度约为-3.72 mm/a;气候变暖直接影响区域水循环和水系统的稳定性,引起径流补给方式和水资源数量的改变,加大了水资源时空分布的不确定性。天山山区在短时期内因冰雪融水增多,会出现径流量增加现象。但在未来气候持续变暖、降水条件维持不变的条件下,河川径流量将会出现减少趋势。     

西北干旱区水资源问题研究思考

 气候变化与水资源问题是各国政府部门、学术界和社会公众普遍关注的焦点,也是西北干旱区实现跨越式发展的重要瓶颈之一。在分析前人研究成果基础之上,指出制约西北干旱区社会经济发展和生态安全的关键因素和气候变化对西北干旱区水资源的影响;进而分析西北干旱区气候变化与水资源研究中的热点和难点问题;最后基于西北干旱区水资源研究的重要性和迫切性提出目前亟待解决的研究任务与核心内容,主要包括3个方面：(1)气候变化对西北干旱区水资源形成、转化及未来趋势的影响;(2)气候变化对西北干旱区水循环过程的影响;(3)气候变化对西北干旱区水资源安全的影响。     

中国西北干旱区地-气温差变化成因分析

利用1961—2000年中国西北干旱区49个气象台站百叶箱气温、0 cm地温、降水和近地层风速月平均资料,以及NCEP/NCAR再分析月平均资料,分析了我国西北干旱区地-气温差变化的原因。结果表明,20世纪后40 a西北干旱区冬季地-气温差呈减小趋势,其可能原因是20世纪80年代后全球进一步变暖,西北干旱区对流层中层高度场升高、气温升高,风场易出现反气旋式环流距平,寒潮活动减少,近地层风速减弱使得气温增暖高于地温。而春初对流层中层高度场偏低时,气温偏低,降水偏多,风场易出现气旋式环流距平,近地层风速减弱使得气温增暖低于地温,所以春初地-气温差呈上升趋势。     

气候成因、要素与气候变化

P467 2003010018西北气候由暖千向暖湿转型的信号、影响和前景初步探讨=Preliminary study on 51,al,impaCt and foregr〔〕und of elimat-ie shift from~一dry towarm一humld in Northwest Chinaz仿疮雅风,沈永平…//冰川冻土一2002,24(3)一219一226 全球大幅度变暖,水循环加快,增强降水和蒸发,中国西北部从19世纪小冰期结束以来100a左右处于波动性变暖变干过程中.1987年起新疆以天山西部为主地区,出现了气候转向暖湿的强劲信号,降水量、冰川消融量和径流量连续多年增加,导致湖泊水位显著上升、洪水灾害猛烈增加、植被改善、沙尘暴减少.…     

海河流域降水稳定同位素的云底二次蒸发效应

云底二次蒸发导致的同位素动力分馏可显著影响观测的降水同位素组成和大气水线。本文利用海河流域7个监测站点的降水δ²H和δ¹⁸O数据,分析了云底二次蒸发对流域降水同位素的影响。结果表明：流域降雨水样的大气水线为δ²H=7.19δ¹⁸O-0.74,显著不同于降雪水样的大气水线(δ²H=8.42δ¹⁸O+15.88);流域降雨,特别是小降雨(<5 mm)事件,易受到云底二次蒸发的影响,导致其大气水线的斜率和截距均随着降雨量的减小而减小。流域降雨同位素的云底二次蒸发主要受气温和相对湿度控制,随着气温的升高和相对湿度的减小,云底二次蒸发加剧,导致观测的地面降雨富集重的同位素,同时伴随的同位素动力分馏导致流域降水过量氘(d)值以及大气水线的斜率和截距均减小。与平原地区相比较,流域山间盆地地区受“雨影效应”影响,气候相对干燥,其降雨同位素受更强的云底二次蒸发影响。观测期间,流域小的降雨事件占总降水事件的42%,故云底二次蒸发对流域降水同位素具有重要的影响。     

阿克苏河地表径流过程与绿洲耗水分析

塔里木河流域近期综合治理,使流域灌溉条件和生态环境得到了初步改善.由于全球气候变暖,一方面冰川消融增强,雪线升高和冰储量减少,尽管冰川融水量近期有所增加,但长期会造成对河川径流调节能力减弱;加上对降水影响,使河流洪枯水量悬殊,可利用水资源量减少.另一方面使平原地区干旱加剧、消耗水量增加;同时,社会经济发展对水资源需求量不断增加,水资源供需矛盾及水质恶化的问题,是制约流域社会发展的瓶颈.因此,为了保障流域的可持续协调发展,必须长期坚持对塔里木河流域以节约、保护、合理配置水资源和盐碱化防治为主的综合治理.     

西北内陆张掖盆地地下水温度变化特征及主要影响因素识别

西北内陆干旱区地下水温度变化与其补给水源区气象和水文条件密切相关.以西北内陆张掖盆地为研究区,应用灰色关联分析方法,在张掖盆地潜水和承压水温度动态变化特征研究基础上,通过诊断其与上游山区降水、气温(对冰川雪融水影响)、日照和出山地表径流量,以及当地气温、降水、日照和地下水埋深之间关联状况研究,识别张掖盆地不同埋藏条件下...     

多灾种时空耦合网络构建：从多维网到单顶点网

基于1970—2017年秦岭南北72个站点气象数据,以“地理时空分析-小波相干分析-时空耦合网络”为方法框架,对秦岭南北干旱-热浪时空耦合特征进行分析;进而以干旱-热浪时空耦合网络为基础,完善时空网络连边规则,拓展单顶点网分析方法,再认识多灾种时空耦合的群聚群发效应。结果表明：① 全球变暖背景下,秦岭南北降水模态逐渐由20世纪80年代雨涝主导向干旱主导转变,同时热浪在2010年前后经历第2个谷值期后快速增加,加剧了区域干旱-热浪耦合风险。② 秦岭南北干旱-热浪变化具有同步性,但是不同时段显著周期存在差异。其中,在20世纪70—80年代初,秦岭南北干旱-热浪4~8 a周期同步减弱,并向低频2~4 a周期转变;后期同步耦合增强时段有2个,分别是1995—2002和2012—2017年。在空间格局上,秦岭以北和汉江谷地为秦岭南北干旱-热浪耦合影响关键区域,而丹江口水库附近、嘉陵江流域、秦岭南坡中段为干旱-热浪耦合波动区。③ 在研究方法上,地理时空分析为秦岭南北干旱-热浪时空耦合提供基本事实判断,小波相干可定量干旱-热浪多时间尺度耦合关系,多灾种时空耦合网络可解释多灾种“平静-爆发”现象,识别干旱-热浪耦合稳定区和波动区,三种方法相辅相成,初步形成面向多灾种时空耦合分析方法体系。     

全球气候变暖情景下黑河山区流域水资源的变化

利用有关水文气象观测资料,对全球气候变暖情景下祁连山区黑河流域水资源的变化特征、成因及趋势进行了分析,并在此基础上提出了未来各种假定气候情景下黑河山区径流变化的计算模式。分析及计算结果表明:黑河山区水资源对全球气候变暖的响应十分明显,但受其特殊地理位置的影响,水资源的变化又有着显著的地域性特征。总体上,山区的气温和降水随全球增温均呈上升和增加的趋势,且气温上升的幅度大于全球平均水平,山区径流亦随降水量的增加而增加,但增幅随着气温升高而逐渐减小,除非遭遇到比较极端的气候情景,如气温升幅与降水减幅同时出现较大值的"暖-干"气候组合或气温降幅与降水增幅的同时出现较大值的"冷-湿"气候组合等。因此,可以预计,未来几十年里黑河山区水资源量虽随着降水、气温的变化而上下波动,但变化相对稳定,其幅度基本在目前出山径流量的±10%左右范围内。     

西北地区山区融雪期气候变化对径流量的影响(英文)

Water resources in the arid land of Northwest China mainly derive from snow and glacier melt water in mountainous areas. So the study on onset, cessation, length, tempera-ture and precipitation of snowmelt period is of great significance for allocating limited water resources reasonably and taking scientific water resources management measures. Using daily mean temperature and precipitation from 8 mountainous weather stations over the pe-riod 1960?2010 in the arid land of Northwest China, this paper analyzes climate change of snowmelt period and its spatial variations and explores the sensitivity of runoff to length, temperature and precipitation of snowmelt period. The results show that mean onset of snowmelt period has shifted 15.33 days earlier while mean ending date has moved 9.19 days later. Onset of snowmelt period in southern Tianshan Mountains moved 20.01 days earlier while that in northern Qilian Mountains moved only 10.16 days earlier. Mean precipitation and air temperature increased by 47.3 mm and 0.857℃ in the mountainous areas of Northwest China, respectively. The precipitation of snowmelt period increased the fastest, which is ob-served in southern Tianshan Mountains, up to 65 mm, and the precipitation and temperature in northern Kunlun Mountains increased the slowest, an increase of 25 mm and 0.617℃, respectively, while the temperature in northern Qilian Mountains increased the fastest, in-creasing by 1.05℃. The annual runoff is also sensitive to the variations of precipitation and temperature of snowmelt period, because variation of precipitation induces annual runoff change by 7.69% while change of snowmelt period temperature results in annual runoff change by 14.15%.     

中国西北气候干湿变化研究进展

西北地区对全球气候变化十分敏感,研究分析该地区干湿变化特征,对区域发展至关重要。本文从气象（降水、温度、蒸发）、水文（地表水、土壤湿度、陆地水储量）和植被等角度综述了近50年西北地区干湿变化特征。结果表明：西北整体气温升高,降水增加,呈暖湿化。但考虑陆面因素作用的分析表明该地区呈现东西部分化的格局。考虑蒸发因素的结果显示西部趋向暖湿化,而东部趋向暖干化。地表水资源和土壤湿度也显示西部增加、东部减少的态势。同时,西北西部植被状况正在明显改善。但陆地水储量显示,西北地区整体水资源仍十分匮乏,且处于不断减少的趋势。未来,西北地区气温仍将持续升高,降水、径流和土壤湿度也将会增加,整体向暖湿化转变。     

河西内陆干旱区出山径流特征与变化趋势

一般情况下，水资源的变化主要受气候变化和人类活动的影响，但在位于我国西北内陆干旱地区的中高山地带，径流的形成主要受前者的影响。甘肃省的河西内陆干旱区是该省重要的工农业生产和经济开发区，这里各项社会和经济活动与出山径流的变化都有着十分密切的关系。因此，笔者根据有关水文气象台站的降水、气温和径流观测资料，分析了以黑河、昌马河、西营河等主要河流为代表的河酉内陆区出山径流的变化特征与规律。结果表明，河西内陆区出山口径流的季节变化主要受地理位置和河流补给来源的影响，而年际变幅则受山区降水量年际变化及变幅的影响十分明显。目前，梨园河以西河流水量处于上升阶段，梨园河以东的河流则处于下降的阶段；以黑河干流莺落峡水文站年径流为代表的走廊中部地区的出山口径流正处于1990年开始的枯水段的上升段。但总体而言，河西内陆干旱区出山口径流的变化相对比较稳定。预计今后若干年内，河西内陆干旱区东段河流出山口径流的变化以偏枯为主，中段、西段河流出山口径流的变化以平水或平水偏丰为主。     

基于K-means聚类分区的西北地区近半个世纪气温变化特征分析

采用K-means聚类分区，Sen’s斜率估计，Kendall-Tau非参数检验等方法，分析和讨论了近半个世纪（1960—2015年）我国西北地区不同区域的气温变化特征。发现近半个世纪西北地区气温保持了持续的显著上升，年均最低气温上升速率高于年均气温和年均最高气温。从空间的角度来看，新疆北疆地区的东北部，内蒙古北部、西部中东部，甘肃中部、西部，青海北部、中部，宁夏中部、北部地区以及陕西北部是升温最快的区域。虽然西北地区气温总体是上升趋势，但在时间上并不均匀一致。从1998年开始，西北地区气温升温减缓，部分地区出现了下降趋势。近半个世纪西北地区季节气温与年际气温变化趋势并不一致，变暖减缓在该地区不同季节的响应不同。1998—2015年，冬季是增温幅度最小的季节，多数子区冬季存在升温趋势减缓，甚至转为下降趋势。     

Water resource formation and conversion and water security in arid region of Northwest China

Climate change and water resource issues are global problems of common concern to the international community, and they are major bottlenecks affecting the eco-environment and sustainable socio-economic development in the arid region of Northwest China. On the basis of results from previous studies, this paper points out that the unique landscape of Northwest China increases the complexity and uncertainty of the climate system. This paper analyzes the key constraints on socio-economic development and ecological security in the region, discusses the impact of climate change on water resources in Northwest China, identifies common themes and the main problems present in research on climate change and water resources in the arid northwest region, and finally, based on the importance and urgency of conducting research on the region’s water resources, proposes scientific problems that need to be addressed: first, the impact of climate change on the formation, conversion and future trends of water resources in the region; second, bidirectional coupling of high-resolution regional climate models and water cycle models of arid region land surface patterns; third, the impact of climate change and human activities on water resources of the arid northwest region. Through consideration and discussion of the above, this paper seeks to further clarify specific areas of research on pressing issues related to climate change and water resources in Northwest China, so as to establish a solid scientific basis for significantly enhancing our ability to respond to climate change and water shortages.     

60-year changes and mechanisms of Urumqi Glacier No. 1 in the eastern Tianshan of China,Central Asia

Worldwide examination of glacier change is based on detailed observations from only a small number of glaciers. The ground-based detailed individual glacier monitoring is of strong need and extremely important in both regional and global scales. A long-term integrated multi-level monitoring has been carried out on Urumqi Glacier No. 1 (UG1) at the headwaters of the Urumqi River in the eastern Tianshan Mountains of Central Asia since 1959 by the Tianshan Glaciological Station, Chinese Acamedey of Sciences (CAS), and the glaciological datasets promise to be the best in China. The boundaries of all glacier zones moved up, resulting in a shrunk accumulation area. The stratigraphy features of the snowpack on the glacier were found to be significantly altered by climate warming. Mass balances of UG1 show accelerated mass loss since 1960, which were attributed to three mechanisms. The glacier has been contracting at an accelerated rate since 1962, resulting in a total reduction of 0.37 km² or 19.3% from 1962 to 2018. Glacier runoff measured at the UG1 hydrometeorological station demonstrates a significant increase from 1959 to 2018 with a large interannual fluctuation, which is inversely correlated with the glacier's mass balance. This study analyzes on the changes in glacier zones, mass balance, area and length, and streamflow in the nival glacial catchment over the past 60 years. It provides critical insight into the processes and mechanisms of glacier recession in response to climate change. The results are not only representative of those glaciers in the Tianshan mountains, but also for the continental-type throughout the world. The direct observation data form an essential basis for evaluating mountain glacier changes and the impact of glacier shrinkage on water resources in the interior drainage rivers within the vast arid and semi-arid land in northwestern China as well as Central Asia.     

近50 a来乌鲁木齐河源区径流变化及其机理研究

 乌鲁木齐河源区径流是供给中下游地区和乌鲁木齐市的重要水源。通过对河源区3个水文断面（1号冰川、空冰斗和总控）有观测记录以来的径流变化研究,一方面提供径流观测的最新资料,使人们对乌鲁木齐河源区径流近期变化有新的认识;另一方面通过对气候、冰川变化的综合分析,揭示乌鲁木齐河源区径流近50 a变化事实和可能的原因。结果表明：河源区3个水文断面径流自有观测记录以来整体上呈增加趋势,其中总控水文断面径流虽有增加,但不显著。影响3个水文断面径流变化的因素不同,1号冰川水文断面径流变化受控于冰川区热量条件,当消融期气温大于2 ℃时,径流呈加速增长。1号冰川径流不仅包含了冰川对气候变化的瞬时响应,也包含了冰川对气候变化的滞后响应,由冰川物质平衡和面积计算的冰川体积损失量变化较好地验证了径流变化。对于空冰斗融雪径流,降水量多寡是导致径流变化的主导因素,但冰斗区固态降水多,气温亦起着不可忽视的作用。总控水文断面径流大小与气温和降水关系比较复杂,表现为近年来气温和降水增加,径流却有下降趋势,这可能与河源区实际蒸散增强、冰川快速退缩导致径流峰值已经出现、大范围冻土消融导致的地下渗漏量增多等原因有关。     

西北干旱区水资源形成、转化与水安全研究（英文）

Climate change and water resource issues are global problems of common concern to the international community, and they are major bottlenecks affecting the eco-environment and sustainable socio-economic development in the arid region of Northwest China. On the basis of results from previous studies, this paper points out that the unique landscape of Northwest China increases the complexity and uncertainty of the climate system. This paper analyzes the key constraints on socio-economic development and ecological security in the region, discusses the impact of climate change on water resources in Northwest China, identifies common themes and the main problems present in research on climate change and water resources in the arid northwest region, and finally, based on the importance and urgency of conducting research on the region's water resources, proposes scientific problems that need to be addressed: first, the impact of climate change on the formation, conversion and future trends of water resources in the region; second, bidirectional coupling of high-resolution regional climate models and water cycle models of arid region land surface patterns; third, the impact of climate change and human activities on water resources of the arid northwest region. Through consideration and discussion of the above, this paper seeks to further clarify specific areas of research on pressing issues related to climate change and water resources in Northwest China, so as to establish a solid scientific basis for significantly enhancing our ability to respond to climate change and water shortages.     

近50年来中国干湿气候界线的10年际波动

利用中国北方1951～1999年降水量和年蒸发量资料，计算了干燥度指数（D）。并据此将中国划分为干旱区（D（0.20）），半干旱区（0.20-0.50）和湿润区（D(0.50）），近50a中国干湿气候波动显著，区域差异大；50a波动幅度东北区为20～400km，华北区为40～400km，西北东部为30～350km，西南区为40～370km，以80年代为界，在20世纪80年代以前（包括80年代），西南区气候具有显著变湿趋势；西北东部稍变湿；华北区和东北区具有变干趋势，且华北区变干程度比东北区严重。进入90年代。西南区和西北东部气候有变干迹象。华北区西部气候的干旱程度有所增加，华北区东部有所减弱，东北区气候进一步变湿，半干旱区是湿润区与干旱区之间的过渡区，是中国季风的边缘地带，也是环境变化的敏感区，20世纪60～70年代中国（北方）干湿气候存在一次突变，由较湿润变为干旱。50年来干湿气候界线呈现出整体移动和东西、南北相异波动的特征，当干湿气候界线同时向西或向北移动时，中国北方气候就变得相对湿润；当同时向东或向南移动时，北方气候就变得相对干旱；当干湿气候界线东西、南北相异移动时，北方气候的干旱程度就介于二者之间。