气候变暖对黄河源区生态环境的影响

黄河源区位于多年冻土区,严酷寒冷的气候条件和冻土共同构建成一种特殊的冻结水环境,使地下水类型和水文地质结构均发生变化,与非冻土区有显著的差别,形成特殊的水文地质区。近几十年来,由于全球性气候温变暖,出现大面积冻土退化,以及过度放牧、鼠害加剧等原因,造成草场退化,沙漠化趋势日渐明显,严重地冲击着黄河河源区的水源养涵功能,导致黄河在源头段多次出现断流。通过水平衡计算,探讨了气候变暖对黄河源区多年冻土退化的影响,并阐述了冻结层上水环境变化和人类活动对生态环境的影响。     

黄河源区水环境变化及黄河出现冬季断流的原因

自1954年有水文观测资料以来,黄河曾在青海省玛多县黄河沿水文站发生过3次断流。本文在分析黄河源区水环境特征及其影响因素的基础上指出,鄂陵湖、扎陵湖的环湖融区调节能力低,当遇到连续干旱、冬季其调节水量不足以维系黄河径流时便会发生断流,这是断流的主因。湖水位降低、开采沙金、过度放牧等自然和人为因素也会对黄河发生断流产生影响。鄂陵湖口附近黄河上修建的水电站开始蓄水,提高了两湖及环湖融区的调节能力,今后黄河冬季出现断流的可能性将大为降低。     

黄河源区降水与径流过程对ENSO事件的响应特征

根据最新季分辨率ENSO指数序列所确认的近40年多来所发生的20次ENSO事件，并确定了每次ENSO事件强度及其影响年，通过对相应年份黄河源区降水与径流距平变化值的对比，分析了降水与径流过程对ENSO事件响应的统计规律；ENSO事件与黄河源区降水与径流年际波动变化有很好的相关性，这种相关性与ENSO事件的性质强弱，发生季节以及持续时间等有关。一般夏秋季暖事件无论强弱均使影响年降水减少，发生于春季的中等强度暖事件使发生年降水呈负距平，影响年降水呈增加趋势，冷事件与暖事件对降水的影响正好相反；暖事件对应年份黄河源区径流量减少，而冷事件则使其增加，随着20世纪90年代以来暖事件发生频率的增加，径流呈现持续减少。     

黄河源区的古冰川与古环境探讨

黄河源区盆地北面的扎日加山，布青山、阿尼玛卿山和南面的巴颜喀拉山，中 新世以来有３次大冰期，以倒数第三次冲川规模最大，形成４个大冰帽。中更新世开始，由于昆仑山的强烈隆起，盆地沉积中心由北向南迁移，形成了河源区下沉性湖泊群，堆积了厚数十米至两百多米的河湖相沉积。     

气候变化对黄河源区水资源的影响

利用气候模型结果和大尺度分布式水文模型评估黄河源区未来的水资源.根据IPCC DDC的13个系列的GCMs成果,结合黄河源区的实测气象资料,分析了该地区气候在未来100 a内的可能变化;建立了考虑融雪和冻土影响的分布式水文模型,经验证该模型能够适用于黄河源区.计算出了相应的径流情景,分析了黄河源区水量尤其是水资源特性(径流的年内、年际分布)的可能变化;对南水北调西线工程的需水量进行了简单评估.     

距今约6000年以来青藏高原东北部黄河源区冻结泥炭沉积记录的气候演化

黄河源区气候和环境演化过程和机制的系统研究对青藏高原东北部冻土环境对气候变化的响应非常重要。在青藏高原东北部黄河源区勒那曲流域汤岔玛盆地南缘,根据万隆哇玛河泥炭剖面（WLR：34°39'4.71″N,97°20'0.90″E;4400m a.s.l.）的磁化率、烧失量、地球化学元素氧化物及其比率等参数,重建了6.1cal.ka B.P.以来黄河源区的气候演化过程。结果表明,黄河源区的气候演化过程可以分为4个阶段：6.1~2.1cal.ka B.P.,气候暖湿,其中,又以5.4cal.ka B.P.为界分为2个亚阶段,6.1~5.4cal.ka B.P.气候偏暖湿,而5.4~2.1cal.ka B.P.气候偏冷干;2.1~1.5cal.ka B.P.,气候凉湿;1.5~0.8cal.ka B.P.,气候相对暖湿;0.8cal.ka B.P.以来气候趋于暖湿。6.1cal.ka B.P.以来,黄河源区气候变化过程具有高度的不稳定性及百年-千年尺度振荡的特点,在6.1~5.8cal.ka B.P.、5.4~3.9cal.ka B.P.、3.0~2.1cal.ka B.P.、1.9~1.5cal.ka B.P.、1.3~1.1cal.ka B.P.和0.8~0.3cal.ka B.P.等表现出明显的6次冷事件,这与青藏高原泥炭和湖相沉积、冰芯、北半球低纬度泥炭沉积乃至高纬度深海沉积等记录的冷事件具有明显对应关系。以上结果表明,中晚全新世以来黄河源区的气候变化与全球气候变化具有一致性。

     

黄河源区水文预报的关键科学问题

黄河源区水文预报对龙羊峡、刘家峡等黄河上游梯级水库群的洪水资源化调度乃至整个黄河流域的水旱灾害防御都起着举足轻重的作用。然而,由于降水的地面观测严重匮乏、且缺少适用于高寒山区的专用水文模型,源区水文预报成为长期困扰黄河洪水/径流业务预报的难题。在回顾国内外相关研究的基础上,从高海拔缺资料地区的降水观测与降水预报、寒区水文模型构建与气象水文耦合系统集成、高原降水发生的气象成因与形成机制3个方面,评价了黄河源区水文预报的当前现状与技术水平,提出了黄河源区水文预报面临的关键科学问题;指出新一代多源降水信息融合与同化、高寒区特殊产汇流模型构建、无缝隙气象水文集合预报、强降水与连阴雨的多影响天气系统解析等,是当前黄河源区水文预报的研究重点与发展方向。     

黄河河源区径流对气候变化的敏感性分析

利用黄河源区有关水文、气象台站观测资料,对河源区各分区气候变化特征及各分区径流深对气候变化的敏感性进行了分析.结果表明:有器测资料以来的近50a间,河源区气温与全球变暖有着较好的对应关系,各区平均气温均呈不同程度的波动上升态势;而降水量的变化比较复杂,区域性差异较大;河源区径流的变化与降水量、气温的变化之间存在较显著的非线性关系.由于气温的持续上升与主要产流区降水的持续减少,区域径流量呈持续减少的趋势.总体上,河源区各分区径流对降水变化的敏感程度要强于气温,但吉迈以上区域径流对气温变化的敏感性要强于其下游其它两个区域.     

黄河源区1000年以来的环境演化

黄河源区地处青藏高原东北部,其环境变化一方面是青藏高原东北部环境变化的反映,另一方面对研究黄河的发育和演变有着重要意义.本文详细研究了黄河源区鄂陵湖岸边剖面的第四系沉积特征、孢粉组合特征、磁化率和碳酸盐含量变化,结合OSL测年,将黄河源区1000年以来的环境演化分为三大阶段,即1000年以前和360年以来气候相对比较干旱,1000～360年期间气候相对比较湿润,显示出一个较大的干冷-温湿-干冷气候变化旋回.在后两大阶段中又可以进一步划分出4个相对温湿的气候段和3个相对干冷的气候段.     

黄河源区多年冻土退化及其环境反映

基于黄河源区多年冻土退化引起的生态环境地质问题与效应的实际资料, 明确了多年冻土的生态环境功能和多年冻土退化引起的危害. 提出多年冻土退化使赋存于高寒草地和维系高寒草地生长发育的多年冻土表部的冻结层地下水水位持续下降或消失, 从而引发和加剧了高寒草地的"三化"(草地退化、沙漠化和盐渍化)和水环境变异, 是导致黄河源区占主导地位的高寒草甸失水向沙漠化草地和"黑土滩"型次生裸地退化的主要地质原因.     

黄河源区冻土对植被的影响

黄河源区由于近年来气候变化的影响,打破了高寒植被与冻土环境之间稳定的适应性关系,由此引发了一系列生态环境退化的现象.在黄河源区多年野外工作的基础上,定量分析了冻土与植被之间的关系.研究表明:多年冻土埋深通过影响浅层土壤含水量影响植被生长的,多年冻土的埋深与浅层土壤含水率和植被的覆盖率具有良好的相关性规律.冻土埋深<2 m时,冻土埋深决定浅层土壤含水率,成为影响植被的生长主要因素;埋深>2 m时,冻结层上水水位低、补给量少,冻结层上水水量小,毛细上升高度不能达到植被根系分布的浅层土壤中,植被生长环境干旱化,多数植被生长受限制,这时只有少量根系发达的耐旱植被存活,覆盖率小,一般不超过35%.因此,2 m的多年冻土埋深为“生态冻土埋深”.近20 a来,黄河源区地温长期处于增温状态,多年冻土出现表层融化,形成深埋的或少冰的冻土等现象;部分地带完全融化消失,连续多年冻土变成不连续冻土或岛状冻土.多年冻土退化后,土壤含水量减少,导致植被物种更替、“黑土滩”等退化现象.     

黄河源生态环境变化与成因分析

以７０年代、８０年代和９０年代３个时期的卫星影像资料为基础,结合野外调查,对７０年代以来黄河源区生态环境演变过程及趋势进行了对比分析,并依据时期的气候变化、人为活动强度分析,对该区域生态环境变化的产生原因进行探讨,研究结果表明,与７０年代相比,８０年代和９０年代以高寒沼泽草甸、高寒草罗和高山草原化草甸为代表的主要生态体系均呈明显退化,尤其９０年代中期以来,高寒草原与高寒草甸植被退化剧烈,荒漠化发展     

黄河源区地表湿润指数及与气象因素的敏感性分析

应用Penman-Monteith模型计算了黄河源区地表潜在蒸散,分析了区域1961-2009年49 a来地表湿润指数的变化特征和趋势,并进行影响地表湿润指数的气象因素敏感性分析.结果表明:49 a来黄河源区年地表湿润指数呈减小趋势,其中20世纪60年代相对湿冷,70年代半湿冷,80年代为弱暖湿型,90年代暖干化明显.但进入21世纪初,特别是2003年以来,黄河源区降水增多,湿润指数上升,表现为暖湿型的气候特征.不同季节湿润指数变化略有不同,比较而言,49 a来地表湿润指数在冬春季呈增加趋势,夏秋季呈减小.湿润指数对降水量、日照时数和相对湿度的响应最为敏感.     

2009/2010年黄河源区高寒草甸下垫面能量平衡特征分析

以青藏高原黄河源玛多为实验区, 基于TRM-ZS1气象生态环境监测仪2009年11月1日至2010年10月31日辐射及能量通量观测数据, 采用波文比能量平衡法, 进行了该区域潜热和感热通量的估算, 分析了黄河源区高寒草甸下垫面辐射收支, 潜热、 感热和土壤热通量在不同季节的分配, 对该区域冬季地面加热场强度的变化进行了研究.结果表明: 该区域总辐射、 净辐射较强, 总辐射平均日积分值为18.06 MJ·m^-2·d^-1, 净辐射平均日积分值5.95 MJ·m^-2·d^-1, 曾观测到高达979.5 W·m^-2的净辐射通量.全年地表平均反射率为0.30, 接近于荒漠和半荒漠下垫面的反射率.植物生长季土壤湿度和冬、 春季地面积雪是影响该区域地表反射率的两个最主要因素.该区域感热通量年积分值为742.68 MJ·m^-2·a^-1, 潜热通量年积分值为1 388.58 MJ·m²·a^-1, 全年中地表以潜热方式传递热量为主.分季节分析, 冬季感热潜热强度相当, 春季以感热为主, 夏秋季则以潜热为主.土壤热通量年积分值为38.06 MJ·m^-2·a^-1, 全年热通量在热量平衡中约占1.8%, 但季节分配不平衡, 在冬季, 有|G|>H+LE, 土壤热通量是热平衡最大的分量.该区域地表全年向大气释放热量, 地表对大气而言是热源.     

黄河源区气候变化的环境效应研究

以黄河源区气象台站的降水和气温资料以及玛多、达日、玛曲、唐乃亥和兰州水文站的径流资料为基础, 分析研究了该区降水、气温、水文变化趋势, 并对研究区的土地利用现状变化及原因进行了探讨. 结果表明: 在年代际变化趋势上, 黄河源区气温总体上呈升温态势, 降水呈减少趋势, 径流量也表现为减少趋势.土地利用现状的变化表明人类活动对研究区生态湿地的干预增强.自然因素和人类活动的综合作用, 使得黄河源区生态环境进一步恶化, 亟需进行人工干预, 保护和改善黄河源区生态湿地环境.     

黄河源区基流变化及影响因子分析

利用黄河源区的4个水文站及13个气象站的日系列资料,基于改进的加里宁基流分割法,分析了1956—2000年以来黄河源区基流和以水文站为节点控制的各个子流域的基流变化及其影响因素.结果表明:黄河源区基流比例较大,多年平均基流指数为0.652;黄河沿以上流域基流指数为0.556,黄河沿-吉迈区间基流指数为0.588,吉迈-玛曲区间基流指数为0.649,玛曲-唐乃亥区间基流指数高达0.704.从绝对量来看,黄河源区多年平均基流量为132.46×108m3;子流域中,玛多以上流域基流量最小,为3.92×108m3,吉迈-玛曲区间基流量最大,为68.82×108m3.对于整个研究区,年降水量决定年基流量,气温影响基流,气温升高,基流减少.不同子流域的基流对气候变化响应不同,玛曲以上各个子流域基流随气温升高而减少,而在玛曲-唐乃亥区间年气温对年基流量无明显影响.黄河源区年代尺度基流指数和降水量成反比关系.     

长江-黄河源寒区径流时空变化特征对比

长江源区比黄河源区寒冷而干燥, 年径流量仅为黄河源区的60%, 径流年内分配较黄河源区均匀性差, 丰水年与枯水年比例基本相当, 而黄河源区枯水年占较大优势. 近40 a来长江源区径流量总体上呈明显的递减趋势, 黄河源区径流量则呈现略微增长趋势. 长江源区径流量以8～9 a的周期变化较为显著, 黄河源区径流量则以7～8 a周期比较显著. 对寒区径流变化的主要影响因子分析表明, 长江源区温度因子对径流年际变化影响大于黄河源区, 而降水因子影响相对较小, 长江源区寒区水文环境对径流影响较大是造成长江、黄河源区径流差异形成的主要原因.