青藏高原兹格塘错流域50年来湖泊水量对气候变化响应的模拟研究

运用数值模拟建立青藏高原兹格塘错流域土壤、植被、气候等的空间和属性数据库;接着,借助分布式流域尺度水文模型（SWAT模型）,对兹格塘错1956—2006年间的流量进行模拟实验;最后,反演50年来兹格塘错流域水文过程,测试流域温度、降水和蒸发组合的敏感因子对湖泊水量变化的效应,探讨50年来湖泊水量对气候变化的响应。模拟实验的边界条件设置为自然地形、土壤、植被覆盖,其中土壤资料包括有机质含量、粒径等理化参数。模拟结果表明：兹格塘错的年平均流量为6.3m3/s,流量高峰集中在8月至10月,并且由于融雪补给的关系,3月出现另一个流量高峰;模拟结果与遥感解译所得到的结果吻合较好。敏感实验表明：兹格塘错流域内温度、降水和蒸发组合的敏感因子实验具有高原特征,即高原湖泊的水文过程和湖泊流量变化有着较为敏感的响应关系;兹格塘错流量受降水的影响最大,随着降水的增加,流量有所增加;在温度升高的情况下,流域蒸发量增加速度大,兹格塘错流量增加的效应不明显,而在冷湿模式下,流域蒸发量降低,兹格塘错流量增加显著。     

青藏高原兹格塘错沉积物粒度组成及其环境记录的研究 *

兹格塘错是位于藏北高原腹地的一个封闭型湖泊,对其沉积物的粒度组成、粒度参数等粒度特征进行分析,揭示了湖面水位变化,水动力、风动力搬运强度等。并结合其他环境代用指标进行比较,探讨环境变化,揭示了兹格塘错区域全新世初期气候湿润、中期气候偏干、晚期干湿交替的气候变化特征。粒度参数所反映出的湖面波动与环境变化得到了其他环境代用指标较好的支持。     

1975-2006年西藏羊卓雍错流域内湖泊水位变化对气候变化的响应

根据1975年地形图、1988年至2006年的TM、CBERS卫星遥感资料和1962-2006年逐年平均气温、降水量、蒸发量、相对湿度、风速和日照时数等气象资料以及1974-2005年的湖泊水位水文资料,对西藏羊卓雍错及其流域内的空姆错、沉错和巴纠错等4个湖泊的水位变化以及对气候变化的响应作了分析.结果表明:该区湖泊面积在近30 a来呈缓慢下降趋势,2005年与1975年相比,分别减少了46.55 km2、1.73km2、0.03 km2、6.01 km2,减少幅度分别为7.2%、4.3%、0.1%、13.6%.其主要原因是,由于羊卓雍错的湖水主要以降水补给为主,在降水增加、气温上升的情况下由于升温引起的湖泊蒸发效应超过降水增加导致的补给影响,是湖泊面积下降的主要原因.     

西藏安多的湖泊变化与环境

钻孔和剖面资料表明，西藏安多地区两个较大的现代湖泊，错那湖和兹格塘错湖至迟形成于３５ｋａＢ．Ｐ．。早期两源相连，水位较高。随后因气候变干，湖面下降，但在２０－１７ｋａＢ．Ｐ．期间湖面又重新升高，并保持相对稳定。自１７ｋａＢ．Ｐ．以后，湖面急剧下降，矿化度随这提高，钙质胶结物出现。在此过程中，因湖面阶段性的相对稳定所形成的１０道砂坝堤，反映了该区气候波动的特征。     

藏南错戳龙高湖面阶地的形成时间及相应的古降水量的计算

利用原地生成宇宙成因核素确定了藏南错戳龙的高湖面阶地的形成时间为3.4～3.6kaB.P.。在3.4～3.6kaB.P.之前,错戳龙是外泄的;在3.4～3.6kaB.P.期间,错戳龙的湖水维持在较高水平,降水和蒸发在高湖面保持着平衡;之后随着气温下降,季风减弱,湖泊不断退缩,至今湖面已下降了120m。利用J.E.Kutzbach水能联合方程,对错戳龙高湖面时的降水量进行了计算,结果显示错戳龙在3.4～3.6kaB.P.时年降水量约为530±10mm,之后随着印度季风强度的大幅降低,错戳龙的年降水量至今为320mm,下降了200mm/a。这一结果表明随着全球升温,印度季风将会明显增强,印度季风影响区域的降水也将会显著增加。     

青藏高原兹格塘错沉积记录的全新世水位变化事件及其原因初步研究

兹格塘错是一个内陆封闭型湖泊,位于藏北高原腹地,处于西南季风作用边缘地带。由于流域内无冰川分布,湖泊补给主要靠大气降水,因此水体的扩张与收缩能够直接反映西南季风的变化。半干旱气候地区湖泊沉积物碳酸盐含量能够敏感地反映水体的扩张与收缩。兹格塘错沉积物碳酸盐含量高,与可溶盐(氯离子与硫酸根离子)含量变化结合能更好地揭示水体的演化阶段。分析结果表明,在9.3～8.9calkaBP、8.3～7.8calkaBP、5.0～4.7calkaBP、4.0～3.8calkaBP和3.1～2.7calkaBP碳酸盐含量出现大幅度下降,指示湖泊淡化、水位升高。但在3.8calkaBP左右碳酸盐含量和可溶盐(氯离子与硫酸根离子)含量同时出现峰值,指示出湖泊水体盐度升高、水位出现下降;近1calkaBP以来,碳酸盐与可溶盐含量都呈现逐渐下降趋势,表明湖泊水体逐渐淡化、水位缓慢上升的过程。但近100a来可溶盐含量上升,指示出湖泊水体的不断浓缩和水位下降过程,这和近百年的气候暖干化过程是一致的。兹格塘错沉积岩心碳酸盐含量全新世以来5次极低事件,有力地证明青藏高原西南季风在全新世期间的不稳定性。     

1973-2010年青藏高原西部昂拉仁错流域气候、冰川变化与湖泊响应

采用距离昂拉仁错最近的狮泉河、改则和普兰地区1973-2010年的气象数据和覆盖昂拉仁错流域1973、1976、1990、2000、2001、2002和2009年共7a的Landsat卫星遥感影像提取湖泊变化信息,并选取1976、1990/1992、2001和2009年覆盖全流域的遥感影像分析流域内的冰川变化过程.分析过去近40a内昂拉仁错流域内气候、湖泊和冰川的变化,并探讨了不同时期引起昂拉仁错发生变化的原因.结果表明:昂拉仁错在过去近40a内出现先萎缩后扩张的变化趋势,2000年为转折年,整体的变化趋势为萎缩;流域内冰川在研究时段内一直处于萎缩状态,并持续补给昂拉仁错.分析比较流域附近3个站在气温、降水量和最大潜在蒸发量的变化趋势之后,选用与昂拉仁错流域气候变化最为相近的改则站的气象参数为参照分析引起昂拉仁错湖泊面积发生变化的原因.结果显示,昂拉仁错湖面变化的每个时期内,在气温持续升高、冰川持续消融补给昂拉仁错水量输入的背景环境下,蒸发量和降水量差值的变化主要调控了湖泊面积的变化;区域冰川量的减少与温度持续升高相匹配;当持续增加的冰雪融水与降水量对湖泊水量输入小于流域蒸发量时,湖泊面积萎缩;当冰川冻土随着温度进一步升高而加速融化、流域的降水量逐步上升;当二者的水量输入总和超过流域内蒸发量时,湖泊面积开始扩张.     

气候变化和人类活动对伊塞克湖水位变化的影响及其演化趋势

结合气象、水文、冰川变化和人类活动序列资料,应用水量平衡方法分析了气候变化和人类活动对吉尔吉斯坦伊塞克湖1927—2008年水位变化的影响.结果表明:降水量和入湖径流量是湖泊水位变化的决定因素.在水量平衡各要素中,降水量和入湖径流量与湖泊水位变化的正相关关系最为密切,而灌溉耗水对目前湖泊水位的变化的影响仅处于次要地位.由于气候变化,流域高山区气温上升显著,湖面降水量和入湖径流量增加明显,导致湖面于1998年停止下降,开始回升,到2008年底已经上升了0.59 m.按照所有SRES情景预估的未来升温情况,伊塞克湖水位还将会因为雨雪比例的增大及冰川融水的大量增加而上升.因此,伊塞克湖水位现在已经处于自然波动恢复状态中,不需要从其他流域向伊塞克湖调水来恢复湖水位,但要注意灌溉回归水可能会对湖水造成一定的污染.     

1973-2006年新疆若羌湖泊群遥感动态监测研究

新疆若羌湖泊群位于新疆若羌县城北部,罗布庄东西两侧的塔克拉玛干沙漠东南缘,应用1973-2006年Landsat MSS、TM、ETM 以及中巴卫星等高分辨率的遥感数据和250 m分辨率的MODIS数据监测湖泊群动态变化特征.结果表明:自2002年以来,湖泊面积有较为显著的增加趋势,2003年初到2004年春季以及2005年底到2006年春季湖泊持续保持大的湖水面积.高分辨率卫星资料显示, 2003年7月22日湖水面积达到最大值181.8 km2.利用高分辨率单点结果验证时间系列粗分辨率结果表明,基于250m分辨率MODIS数据反演的湖泊面积有较高精度.MODIS数据显示湖水面积最大可达295 km,但是其精度还需要更多的高分辨率遥感影像进一步验证.初步的成因分析表明,气温升高导致冰川消融增加,从而引起河流径流的变化和洪水的暴发,强天气过程带来的大量降水也引发特大山洪或者超灾害洪水,特别是车尔臣河在短时间内向湖泊群区泄入大量洪水,是形成湖泊面积扩大的原因之一,时间上主要体现在夏季和秋季.自2000年以来的塔里木河多次生态输水也可能是形成大面积湖泊群的另一原因,但时间上主要体现在冬季和春季.沙漠地区的高蒸发量则是导致湖泊面积迅速缩小的原因.     

青藏高原气候演变的湖相沉积有机地球化学记录——以兹格塘错为例

为探究青藏高原全新世夏季风最强、气候最湿润阶段这一争论议题,本文应用气相色谱仪(GC-FID)和气相色谱-高温热转变-同位素比值质谱仪(GC-TC-IRMS),分析了兹格塘错沉积岩心正构烷烃及其氢同位素特征。结果表明,兹格塘错岩心中主要以n-C15/16/17为主峰碳的短链正构烷烃占据主导地位,指示了湖泊自生浮游藻类与菌类等低等生物对湖泊沉积岩心中的有机质贡献高于大型水生植物和陆生高等植物表皮蜡质所产生的有机质。基于正构烷烃参数(如:碳优势指数CPI值和平均碳链长度ACL值)及单体氢同位素比值在时间序列上的变化特征,指出兹格塘错流域的气候湿润期处于中全新世(5.8~2.7 cal ka BP),明显滞后于早全新世的太阳辐射最强期,这主要归结于该流域冰川融水补给的匮乏及局地环流的影响。     

近40年来烟台地区气温与降水量变化的关系研究

利用烟台地区1960～1999年的气象资料.分析了近40年来该区气温与降水之间的关系.结果表明,从20世纪60年代至90年代,气温呈上升趋势,而全年、夏季、秋季降水量则随温度上升而减少,二者之间表现出显著线性相关.春季降水与气温相关性不明显,二者不迭显著水平.冬季降水量与冬季平均气温之间相关性显著,降水随温度升高而增加,可用二次多项式回归方程量化表示.这样,该区气温状况如何,为预测未来降水趋势提供了信息,对合理利用本地气候资源具有实际意义.     

湖芯沉积物揭示的末次冰消开始时期 普莫雍错湖区环境变化*

文章讨论了末次冰消开始时期青藏高原南部普莫雍错湖芯沉积反映的环境暖湿化以及原因。通过对现代湖泊和周边河流水文状况调查,发现流域内发育众多冰川,冰川融水构成维持湖面稳定的重要来源;湖面以及湖泊沉积环境的变化与冰川融水以及相应的温度改变具有密切的联系。利用湖泊沉积岩芯PM-1孔,通过加速器¹⁴ C测年和粒度、元素、碳酸盐含量、总有机碳以及有机碳同位素、总氮、分子标志化合物、孢粉等环境指标的分析,发现在16.4~15.4cal.kaB.P.有大量流水进入湖泊,使湖面扩大,湖水加深;流域地表产生大量有机碎屑,并被流水带入湖泊进行沉积;流域内的喜湿植被得以发展。该时段湖泊扩张、陆源植被发展的原因一方面得益于冰期过后气候向温暖湿润方向转化,另一方面温度上升带来大量冰川融水则可能具有更加重要的影响,对于深入理解当前青藏高原冰川普遍退缩和一些湖泊的水面上涨具有重要的参考价值。     

青藏高原中部当穹错末次冰消期以来湖面变化研究

青藏高原是西风与季风相互作用的关键区域,高原上的湖泊水位对气候变化响应极为敏感。本研究利用光释光测年方法对青藏高原中部当穹错东北岸高出现代湖面235 m的一个湖相沉积剖面（DQ）进行了测年,丰富了全新世当穹错湖泊演化的年代数据,并对前人重建的该湖末次冰消期以来的水位波动曲线进行了修订。之后结合TraCE-21 ka古气候模型模拟的当穹错-当惹雍错-许如错湖区古降水和古温度变化,分析了当穹错末次冰消期以来湖泊水位变化的原因。研究结果显示：当穹错湖泊水位在末次冰消期和早全新世（15.4~7.8 ka）期间比现在高235 m以上（高于DQ剖面）,7.8 ka之后湖泊水位下降到该剖面以下,全新世期间最高水位出现在8.8~8.2 ka期间,此时湖泊面积可达2154.71 km²。TraCE-21 ka模拟的年降水量在15 ka左右突然增加,自8 ka开始逐渐减少。模拟的降水变化与湖泊水位波动过程几乎同步,因此印度季风加强所导致的降水增加可能是当穹错末次冰消期和早全新世出现高湖面的主要原因。

     

西藏得不日错—拉果错湖链形态、水文与水化学特性

得不日错—拉果错湖链包括三个微小型上游淡水湖和一个92 km2的末端盐湖, 在青藏高原湖链中是一个微型湖链。研究发现, 该湖链是一个陆地、湖泊和河流空间分布清晰的小流域; 但湖泊的补水量与其隶属的次级集水盆地面积无正比关系, 地下水对湖链进行了跨越空间顺序的补给, 且明显与湖岸线发育度(SDI)有关。湖水潴留时间差异极大, 源头湖泊得不日错仅为4.39天, 而末端湖泊拉果错长达1 586.96天(4.35年)。在水质特征上, 湖链中三个上游湖泊相似性极显著, 而末端湖泊则与基布茶卡和扎布耶北湖极为相似, 表明藏北高原湖泊水化学的演化具有相同趋势。湖链中, 大多数湖泊水化学成分的含量, 随着湖泊在湖链中位置的降低而逐渐增加; 但K+在湖泊内是消耗过程, 在河道内却是一个增益过程; Ca2+的趋势是随着湖链水体下行浓度逐渐减少; 与1978年对比, 拉果错湖水盐度下降了23.98%, 与青藏高原湖泊湖水淡化趋势相吻合; 但 SO2– 4和CO2– 3表现出含量大幅上升的异常变化, 上升幅度分别为127.77%和288.95%, 原因有待探明。总之, 青藏高原湖泊的水源补给特征值得从事西藏湖泊水文研究者注意。     

岱海湖水盐度与氧同位素定量关系的建立

对于内陆封闭湖泊而言,湖水的氧同位素组成主要受控于湖区大气降水的氧同位素组成、汇水区大气降水量以及湖面的蒸发量。其中,大气降水的氧同位素组成在一定时间范围内可假设基本保持恒定,而汇水区大气降水量和湖面蒸发量可用湖水盐度指示,因此运用公式（1）计算古湖水温度的难点转化为：1）获得湖水的古盐度;2）建立湖水盐度与氧同位素组成的定量关系式。     

青藏高原东南缘迪庆地区年季蒸发皿蒸发、降水和径流深分析

利用青藏高原东南边缘核心区迪庆地区3个站的蒸发皿蒸发、降水、径流深观测资料,分析了各要素年内、年际变化规律,检验了突变点,探讨了区域蒸发、降水、径流深相关关系。结果表明：（1）研究区蒸发量年内四季分布相对均衡,其次为径流深及降水量;径流深年际离散系数低,其次为降水量、蒸发量;径流深年内季节分布年际离散系数低,其次为蒸发量、降水量。（2）研究区年度蒸发量的增加主要因春季蒸发增加,年度降水量的减少主要因冬季降水量减少,年度径流深的增加主要因夏季、秋季、冬季径流深增加所致,夏季径流深增加主要因夏季蒸发减少,秋季径流深增加主要因秋季降水增加、蒸发减少、夏季径流增加、蒸发减少所致,冬季径流深增加主要因秋季径流增加所致。（3）研究区年度、春季蒸发量下降趋势显著,年度干旱、春旱风险呈降低趋势;降水量年内占比趋向于向夏季、秋季集中,径流深夏、秋季呈增加趋势,区域内洪涝灾害风险有增大趋势。2000年以来,区域内年度蒸发量出现较为明显增加趋势,年度降水量、年度径流出现明显减少趋势,该趋势与线性趋势出现背离,且年度和四季降水量、径流深在2014年左右均检测出变少突变信号,该现象可能对区域生态环境及水资源状况产生较大影响。     

羊卓雍错流域湖水氧稳定同位素空间分布特征

2006年8月17日至9月1日对羊卓雍错和普莫雍错表层湖水以及深层湖水进行采样,共采集到55个表层水样和39个深水样,通过测量水样氧稳定同位素比率,初步揭示了该流域湖水水体中δ18O的空间变化.结果表明:羊卓雍错和普莫雍错湖水的δ18O值随深度增加逐渐增大,其主要受冰川融水补给的影响.羊卓雍错表层湖水的δ18O值变化较大,主要是和羊卓雍错湖水动力混合不充分有关,一般河水汇入区δ18O值都表现为较低值.普莫雍错表层湖水的δ18O值变化较小,由冰川融水主要补给的西岸、南岸至湖心,δ18O值逐渐增大,说明冰川融水汇入湖泊后的混合靠扩散过程和蒸发过程的作用.湖水中δ18O值高于当地冰川融水,表明湖水蒸发强烈.同时,通过均值分析,还发现羊卓雍错和普莫雍错表层湖水δ18O值存在显著差异.     

近40a来江河源区生态环境变化的气候特征分析

利用月气象资料,对过去40a江河源气候变化特征进行分析,并与全球、全国、青藏高原进行了比较.结果表明:江河源区气温具有增暖趋势,近40a两地年平均气温分别增加约0.8℃和0.7℃,为高原异常变暖区.黄河源区变暖的主要特征是最低气温变暖,日照时数增加;最低、最高气温的显著变暖,以及较黄河源区增加更长的日照时数是长江源区变暖的主要特征.长江源区冬季变暖的作用不是主要的,春季、夏季和秋季的变暖作用比冬季还要大;黄河源区的变暖也并不主要是冬季变暖造成的,秋季变暖的作用与其相当,其它季节的变暖作用也不能忽视.近40a来江河源区降水量略有增加,主要体现在20世纪80年代中后期以来春季与冬季降水量的明显增加,夏季降水量虽然总体上没有明显变化,且局地夏季降水量呈持续减少趋势.与全球、全国以及高原区对比显示,江河源区对全球气候变暖的响应最敏感,变暖首先从长江源和整个高原发端,之后15a.黄河源和全国才进入显著温暖期.黄河源与长江源北部降水量的增加表明,气候变暖有利于高原增加降水量.     

青藏高原气候变化的若干事实及其年际振荡的成因探讨

利用1961-2012年青藏高原88个气象台站逐月气温、降水以及温室气体等气候系统监测资料和CMIP5输出的未来气候变化情景数据,分析了近52年来青藏高原气候变化暖湿化的若干事实,揭示了其年际振荡与温室气体、高原加热场、高原季风、AO等气候系统因子的关系,预测了未来20~40年青藏高原可能的气候变化趋势。研究表明：近52年来青藏高原在总体保持气候变暖的趋势下自2006年以来出现了某些增暖趋于缓和的迹象,较全球变化滞后了8年左右;降水量的增加在青藏高原具有明显的普遍性和显著性,气候变湿较变暖具有一定的滞后性,降水量变化的5年短周期日趋不显著,而12年、25年较长周期逐渐明显且仍呈增多趋势。由于温室气体、气溶胶持续增加、高原夏季风趋强、ENSO事件和太阳辐射减少,青藏高原气候持续增暖但有所缓和;春季高原加热场增强、高原夏季风爆发提前且保持强劲,使得高原春、夏季和年降水量增加,而秋、冬季AO相对稳定少动,东亚大槽强度无明显变化,高原冬季风变化不甚显著,导致了高原秋、冬季降水量无明显变化。未来20~40年青藏高原仍有可能继续保持气温升高、降水增加趋势。     

基于遥感技术的近40a来敦德冰川变化和气候变化的关系研究

从1970、1990、2000年和2010年4个时段的MSS、TM、ETM影像中提取了敦德冰川的边界,并结合距敦德冰川较近的托勒、大柴旦和德令哈3个气象站点的1957-2010年年降水量数据、年平均气温和夏季平均气温(6-8月)数据进行分析,对近40a来敦德冰川变化和气候变化的关系进行了研究.结果表明:近40a来的敦德冰川处在持续退缩状态;最近几十年敦德冰川退缩有相对加速之势;冰川在退缩过程中不断分解,部分分解后的小面积冰川融化消失.近半个世纪以来该区的气候增温趋势较明显,降水虽有少量增加,但是趋势却不明显.冰川变化与气候变化的关系表现为温度的升高是敦德冰川退缩的主要原因.