气候变暖背景下祁连山七一冰川融水径流变化研究

本文利用2006年实测水文数据,找出冰川自动气象站气温与冰川融水径流量关系,并根据酒泉气象站与冰川末端气象站气温关系,重建1960～2004年七一冰川融水径流资料.近40多年来,酒泉站气温增加幅度为0.24℃/10a,冰川融水量增加幅度为0.076×106 m3/10 a,冰川融水量随气温增加明显.利用气候突变分析发现,气温发生突变点为1996年,1996～2004年冰川表面年平均气温比1960～1995年间高0.41℃,年冰川融水量1996～2004年比1960～1995年增加了0.41×106 m3(增加26.9%),冰川融水径流量在气候变暖背景下变化显著.     

气候变化对天山北坡奎屯河高山区地表径流的影响

采用奎屯河流域的乌苏、沙湾气象站1960—2009年50 a来的气温、降水量资料和奎屯河将军庙水文站的降水量、径流量资料,分析了气温、降水、冰川等变化对奎屯河出山口地表径流的影响.结果表明:将军庙水文站年降水变化与径流量呈显著正相关;尽管气温呈上升趋势,但年径流与平原地区和出山口的气温相关不很密切,气温可通过影响蒸发增加山区消耗水量,减少径流.然而,气温变暖会加剧冰雪消融,使冰川退缩变薄,特别是消耗冰川积累量来增加河川径流.在奎屯河出山口地表年径流量中,与20世纪80年代相比,冰川径流增加了5.7%,多年平均情况下消耗冰川积累的融水径流约占冰川径流的30%.同时,随气候变化的极值化,要注意高山地区降水减少和汛期气温降低引起河川径流减少,降水、气温高值引起的年径流增大与洪水危害,以及引起河川径流的年际变幅增大,并对水利工程造成的影响.有关气候变化对河川径流定量预测有待今后进一步探讨.     

天山南坡阿克苏流域冰川物质平衡及其融水径流对气候变化的响应研究

冰川融水是西北干旱区水资源重要组成部分,定量评估其变化对中、下游生态环境保护和工农业经济可持续发展具有重要意义。本文基于国家气象台站日降水和气温资料、数字高程模型(DEM)以及第一次冰川编目数据,利用度日模型模拟了天山南坡阿克苏流域1957—2017年冰川物质平衡及其融水径流变化,分析了融水径流组成及其对气候变化的响应。结果表明：1957—2017年流域年平均物质平衡为-94.6 mm w.e.,61年累积物质平衡为-5.8 m w.e.。流域冰川物质平衡线呈显著上升趋势,年均上升速率为1.6 m/a。研究区年均融水径流量为53.1×10⁸ m³,融水增加速率为0.24×10⁸ m³/a,融水径流及其组成分量均呈显著增加趋势。在气候暖湿化背景下,流域降水的增加使得冰川区积累量增加,在剧烈的升温作用下,冰川消融加剧,气温对融水径流的作用增大,因此冰川物质平衡亏损产生的水文效应增强。研究结果可提升区域冰川水资源效应变化及其影响的认识。     

1957-2006年天山萨雷扎兹库玛拉克河流域冰川物质平衡变化及其对河流水资源的影响

天山南坡的萨雷扎兹-库玛拉克河流域在中国阿克苏河协合拉水文站以上面积为12816km2,发育有冰川3195.41km2,冰川覆盖率25%.根据1957—2006年流域站点观测的降水、气温及其径流资料,通过最大熵方法计算了流域冰川物质平衡的逐年变化.结果表明:流域冰川径流深约为895mm,全流域河川径流深为381.3mm,冰川融水占协合拉站控制流量的58.65%,冰川融水变化对流域水资源量的影响非常明显.1957—2006年平均年径流量为48.64×108m3,径流在1993年后急剧增加,1994—2006年的平均年径流量比1957—1993年的增加了10.56×108m3,即增加了23%.由于负物质平衡消耗了大量过去积累的冰川冰,冰川融化对河流额外补给.初步计算,在过去50a由于气温升高引起的冰川净消融额外补给河流的径流量达309.47×108m3,相当于每年径流增加达6.19×108m3,约为年径流量的13%.1957—1993年流域冰川消融对河流的额外净补给量为5.3×108m3,占河流总径流量的11%;1994—2006年流域冰川消融对河流的额外净补给量为8.8×108m3,占河流总径流量的18%.随着...     

祁连山西段党河山区流域气候变化及其对出山径流的影响与预估

依据祁连山西段党河山区气象台站的气温、降水和出山口水文站的径流等观测数据,分析1960-2010年51a来党河出山径流量的变化特征、趋势及其对气候变化的响应.结果表明：近51a来,党河山区气候转暖湿明显,气温上升,降水量增加、冰川消融增加.受山区气候变化影响,出山径流量总体亦呈增长趋势.从径流的补给来源与季节水量变化上...     

气候变化对玛纳斯河的径流量影响预测模拟分析

山区积雪和冰川融水径流是内陆干旱区的重要水资源, 研究全球变暖情景下温度对融雪径流的影响具有重要意义. 以典型的内陆河玛纳斯流域上游为例, 利用基于度-日因子算法的SRM(Snowmelt Runoff Model)融雪径流模型, 根据当前变化趋势和年内分配模拟出20种假定来模拟未来气候情景(气温上升1 ℃、 2 ℃、 3 ℃、 4 ℃和降水变化率为0、 ±10%、 ±20%的随机组合情况)下的河道径流量, 从而计算出径流量的变化率, 分析了温度和降水变化对径流量的影响. 结果表明: 对于以雪冰融水为主要补给的玛纳斯河, 随着温度和降水的增加, 径流量也会增加, 并会使融雪径流提前. 假定降水量不发生大的变化, 温度增高1 ℃, 径流量增大13%~16%; 在气温一定时, 降雨量增加10%, 径流量增加2%左右, 说明气温和降水都对干旱区内陆河山区径流形成具有重要影响. 该研究对制定气候变化情景下的水资源适应对策具有重要指导意义.     

塔里木河源流水资源变化趋势预测

在分析了塔里木河流域源流40a来的水量变化及其影响因素的基础上,选择有物理意义的气温、降水作为预报因子,并用PPR建模,预测在西北气候转向暖湿的背景下塔里木河流域水资源量.预测的结果:气温升高0.5～2.0℃,5条源流水量将随着气温的升高而增加;降水增加10%～30%,冰川融水占比重大的河流随降水增加年径流量减小;气温升高2.0℃降水增加10%～30%,年径流量增加明显,但随着降水增多又有所减少.     

慕士塔格冰芯降水记录及其对冰川水资源的气候意义

2003年在东帕米尔慕士塔格冰川海拔7010 m处钻取了的一支长41.6 m的冰芯,从中恢复了1955年以来的积累量.结果表明:自20世纪70年代以来,冰川积累量持续减少,特别近年来积累量呈加速减小趋势;平均而言,20世纪90年代后期至2003年平均积累量只有20世纪60年代冰川积累量的一半.重建的慕士塔格地区冰川物质平衡近20 a来亏损严重,主要是由近年来慕士塔格高山区降水的减小和温度的升高共同作用引起的.对主要以冰川融水为补给的塔里木河流域上游山区而言,短期冰川融水的增加会调节河流径流,而当冰川得不到足够的降水补充时,冰川的退化必然影响到下游的河流径流.     

1956-2006年阿克苏河径流变化及其对区域水资源安全的可能影响

应用新疆塔里木河流域天山南坡阿克苏河流域1956-2006年的实测径流资料, 分析了阿克苏河流域各支流径流变化的特征与趋势. 结果表明, 近50 a来, 阿克苏河流域径流量呈显著的增加趋势, 其中冰川融水是其主要贡献量. 径流量在1994年发生了增多的跃变, 原因可能是气温持续升高引起冰川消融径流急剧增多, 导致以冰川融水补给为主的河流径流量大增. 这种趋势能够持续多久, 取决于未来的气候变化及流域上游冰川系统的响应. 随着冰川的加剧退缩和较小冰川的消失, 短期内会给阿克苏河流域带来丰富的水资源;但是随着冰川补给峰值过后径流量逐渐减小, 将会给塔里木河流域带来严重的水资源和生态安全问题. 冰川的强烈退缩, 还会带来一系列的洪水灾害问题.     

1962—2007年新疆塔城白杨河流域气候变化对水文情势的影响

通过气温、降水和径流等水文气象要素的对比,分析了新疆塔城白杨河流域在气候转型条件下水文特性的变化特征.结果表明:1962—2007年46a白杨河流域的额敏站气温以0.53℃·(10a)-1的速度增暖,降水量以8.5mm·(10a)-1的速度增加;和布克赛尔站则以0.35℃·(10a)-1的速度增暖,年降水量以6.4mm·(10a)-1的速度增加.额敏与和布克赛尔两站46a的年升温率远高于北疆平均增温率,白杨河流域气候有向暖湿型转化的趋势.白杨河流域主要补给为积雪融水,多年平均出山年径流量为2.393×108m3,46a来年径流量以10×106m3·(10a)-1的速率增加.白杨河径流量与额敏、和布克赛尔两站年降水量有着明显的正相关性;但与额敏、和布克赛尔两站年气温有着不明显的反相关性,说明白杨河流域径流量对气候变化有着明显的响应.     

天山南坡台兰河流域冰川物质平衡变化及其对径流的影响

应用控制流域的径流及相关降水资料,通过模型重建了台兰河流域平均冰川物质平衡序列.结果显示,1957—2000年流域冰川平均年物质平衡为-287mm,累计冰川物质平衡-12.6m;44a来由于气温升温引起的冰川净消融相当于每年补给河流径流1.24×10⁸m³,占河流年径流量的15%.1982年以后,流域冰川物质平衡一直呈负平衡,1957—1981年平均物质平衡为-168mm·a^-1,1982—2000年平均为-445mm·a^-1.随着气候由暖干向暖湿转型,降水量增加,但冰川对气温的敏感性更大,冰川消融加快,冰川融水量持续增加.气温和降水量的变化与北大西洋涛动和北极涛动变化一致,其突变年份都在1986—1988年左右.     

气候变化对塔里木河来自天山的地表径流影响

塔里木河水资源主要来自天山南坡两条源流,选择西段阿克苏河和中段开都河-孔雀河作为研究区.1956-2003年研究河源山区气温呈持续升温且降水波动增加的趋势,其中1995-2003年升温强劲,升温速率高出48 a期间平均的3倍以上;降水自1986年后持续增加,20世纪90年代较80年代增幅达18%,并显示出河源山区湿岛向塔里木盆地扩展.因高山缺少气象观测,出山径流过程变化可以综合反映中高山带的气候变化.塔里木河来自天山的地表径流在1986-2003年间持续增长,以冰川融水补给为主的库玛拉克河,1994年以来年径流量增加已在前期平均值基础上提升了一个台阶;开都河以降水径流补给为主,1986-2002年出现了观测记录以来的丰水期,并使1986年后博斯腾湖水位快速上升,恢复到1958年记录的最高水位以上.两河年径流变化趋势基本相似,但也显示有西、中段的气候变化局部差异,出现丰枯水期的不一致;然而,在近16 a升温过程中,年径流增长幅度和快慢相近.     

黑河上游八宝河流域径流变化及其对气候变化的响应

在气候变化的背景下,祁连山八宝河流域的气候和径流都发生了变化。从线性趋势看,1968～2012年,八宝河流域年均气温显著升高,平均每10a升温0.35℃,约为全球平均气温增速的3倍;年降水量呈微弱上升趋势,平均每10a上升1.5%;年径流量显著增加,平均每10a增加5.2%。总体上,八宝河径流主要受降水控制,分成了三个阶段。从干湿两季看,湿季显著升高的气温对径流量影响不大,但略微增加的降水却与增加的径流量显著相关;干季降水极少且为固态形式,对径流量无影响,其径流量的显著增加为气温显著升高带来的冻土深度减小、土壤含水层增加所致。     

天山南坡清水河流域径流过程对气候变化的响应

干旱区的高山寒区水文过程对气候变化特别敏感,冰川、积雪和冻土变化产生的水文效应对下游水资源供给具有重要影响.以天山南坡清水河流域为研究区域,通过分析水文站径流变化,结合流域上游山区巴伦台的气象资料,研究了高寒流域在气候变化背景下径流过程的响应特征.结果表明:降水变化决定着径流过程,但气温上升对径流产生额外影响;气温变化产生的径流变化对径流产生延迟效应,冬季径流明显增加.南疆天山地区冬季积雪较少,产生的春季融水径流不明显;夏季降水和径流同期出现,使得高寒山区水文过程对固体降水变化不敏感;冻土退化产生的水文效应使冬季径流增加明显.为应对气候变化对水文过程产生的影响,应加强山区水库建设,通过工程措施调节,保障持续的水资源供给和利用.     

天山南坡渭干河流域地表水资源量及其变化趋势

渭干河流域由木扎提河、卡普斯浪河、台勒维丘克河、卡拉苏河、克孜尔河5条支流汇合而成,支流均发源于天山南坡,单独出流,汇集于拜城盆地的克孜尔水库,始称渭干河.渭干河是天山南麓三大河流之一,主要支流木扎提河发源于汗腾格里峰东坡的冰川集结区,河流源头多接冰川,以冰川融水为主要补给源.5条支流多年平均实测径流量27.98×108m3,干河流域地表水资源量为31.59×108m3,其中地表水资源可利用量为26.05×108m3.从渭干河流域的河川径流量组成可以看出,集水区河水来源于冰川融水、融雪径流、降雨径流,冰川融水量变化和降水量的波动,控制着河流径流量的大小变化.利用现有的观测数据和研究成果粗估分析流域地表水资源的变化趋势,预计近、中期径流量会相应增多.     

开都河源区气候变化及径流响应

应用巴音布鲁克水文站和气象站1960-2005年的观测资料,分析了开都河流域源区气温和降水的变化特征以及径流对气候变化的响应.结果表明:近46 a来开都河源区气温总体呈上升趋势,而降水量年际波动较大,降水量自1989年以来增加显著,降水和气温是开都河源区径流量变化的主要影响因素.年降水量与年径流量的单相关系数最大,为0.73;年平均气温与年径流量的相关系数为0.36.在降水量不变的情况下,径流量随气温升高而减少;在气温不变的情况下,径流量随降水量的增加而增加;而在降水量和气温都增加的情况下,径流量将有所增加.     

天山南坡渭干河流域地表水资源量及其变化趋势

渭干河流域由木扎提河、卡普斯浪河、台勒维丘克河、卡拉苏河、克孜尔河5条支流汇合而成, 支流均发源于天山南坡, 单独出流, 汇集于拜城盆地的克孜尔水库, 始称渭干河.渭干河是天山南麓三大河流之一, 主要支流木扎提河发源于汗腾格里峰东坡的冰川集结区, 河流源头多接冰川, 以冰川融水为主要补给源.5条支流多年平均实测径流量27.98×108m3, 干河流域地表水资源量为31.59×108m3, 其中地表水资源可利用量为26.05×108m3.从渭干河流域的河川径流量组成可以看出, 集水区河水来源于冰川融水、融雪径流、降雨径流, 冰川融水量变化和降水量的波动, 控制着河流径流量的大小变化.利用现有的观测数据和研究成果粗估分析流域地表水资源的变化趋势, 预计近、中期径流量会相应增多.     

慕士塔格卡尔塔马克冰川水文观测与特征分析

基于2003年卡尔塔马克冰川强烈消融期连续的气象与水文观测, 对卡尔塔马克冰川消融的影响因素和融水径流特征进行了分析. 结果表明: 消融期的冰川融水流量与气温之间存在着良好的相关关系, 降水过程会导致气温降低抑制冰川消融. 卡尔塔马克冰川纯冰川融水径流模数为62.4 L·s^-1·km^-2, 冰川区融水径流深为 463.5 mm. 根据现场降水损失试验, 总损失达 26%, 校正后大本营处2003年降水量为134 mm.     

气候变暖对长江源径流变化的影响分析

在气候变暖背景下, 20世纪60年代以来, 长江源区气温年和四季增温显著, 蒸发量、 径流量总体呈增加趋势; 进入21世纪后, 源区降水量呈增加趋势。沱沱河作为长江源区的主要径流, 以此为代表研究长江源区气候变暖对径流的影响具有重要的现实意义。利用1981 - 2015年沱沱河水文站径流量资料、 沱沱河同期气象站降水量、 气温、 蒸发量的实测资料, 分析了长江源区沱沱河降水、 气温、 蒸发量变化对径流量的影响。结果显示： 在全球变暖背景下, 近35 a来沱沱河流域年及四季平均气温、 平均最高气温、 最低气温均呈显著增加趋势; 年及春、 夏、 秋季降水量增加而冬季降水量减少; 春、 冬季蒸发量呈增加趋势, 年及夏、 秋季蒸发量呈减少趋势。沱沱河流域降水量是影响径流量大小的最主要的气候因子, 夏季降水量的增多与夏季径流量的增多关系密切, 年平均最低气温升高导致的冰川和积雪融水对径流量的影响次之, 蒸发量对径流量的影响明显低于前两者。     

新疆冰川、积雪对气候变化的响应(Ⅰ):水文效应

新疆是我国冰川、积雪资源最为丰富的地区,冰川和积雪融水在水资源构成中占有重要的地位,其对气候变化的响应使得河流水文过程发生明显的变化,对新疆干旱区的水资源利用和管理产生重大影响.新疆高山流域产流占地表径流的80%以上,其中冰川和积雪融水径流在总径流中的比例可达45%以上,积雪和冰川融水是河流的主要补给来源.在新疆北部的阿尔泰山和天山北坡河流主要以融雪径流补给为主,而在天山南坡、昆仑山、喀喇昆仑山和天山北坡的伊犁河流域的河流以冰川融水补给为主;以融雪径流为主要的河流主汛期在春季到夏初,而冰川融水补给的河流夏季是主汛期.随着新疆气候向暖湿转变,高山流域的水文过程对气候变暖和积雪增加产生明显的响应:以积雪为主补给的河流,水文过程对气候变暖的响应表现为最大径流前移,夏季径流减少明显;以冰川融水补给的河流,径流响应表现为6-9月汛期径流量明显增大,汛期洪水增多,年流量增加.由于不同补给类型河流的水文过程发生变化,其相应对下游的水资源供给和洪水安全管理产生了重大影响,在水资源管理方面需要适应气候变化对水文过程的调整,减缓气候变化对水资源安全的影响.