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。     

中亚天山地区关键水文要素变化与水循环研究进展

天山地处欧亚大陆腹地,是丝绸之路经济带中段的重要水源地.天山地区的水循环系统具有时空差异性大、水源机制复杂、径流构成多元以及水系统脆弱等特点,水循环各环节受陆表格局和气候变化影响显著,水文要素对气候变化响应敏感,难以沿用现有的流域水循环模式阐述其内在机理.结合文献阅读和研究,系统分析了气候变化背景下天山地区关键水文要素...     

近36年新疆天山山区气候暖湿变化及其特征分析

根据天山山区10个气象台站1971-2006年的历史气候资料,采用线性回归、最大熵谱、Mann-Kendall和自然正交分解(EOF)等方法,对近36年的年平均气温、降水量、最大可能蒸散量和下垫面湿润指数等气候要素的基本变化特征进行了分析,结果表明:(1) 近36年天山山区年平均气温呈升高趋势,降水量呈增多趋势,年最大可能蒸散量呈减少趋势,下垫面湿润指数呈增大趋势.受其综合影响,近36年天山山区气候呈较明显的暖湿化变化趋势. (2) 突变检测表明,天山山区年平均气温在1976年发生了突变性的升高,降水量和湿润指数在1986年发生了突变性的增大,而最大可能蒸散量在1986年发生了突变性的减小.(3) 36年里,降水量和湿润指数的变化不存在＜36年的显著周期,而温度变化具有＞36年、9年、4年和2.4年的显著周期,最大可能蒸散量变化具有＞36年、5.1年和2.4年的显著周期.(4) 10站的年平均气温、降水量、最大可能蒸散量和湿润指数等四要素的最主要空间分布特征均是同向变化.     

"美丽冰冻圈"融入区域发展的途径与模式

在探讨“美丽冰冻圈”内涵的基础上,从自然属性与社会经济两个层面、致利与致害两条线,分析了“美丽冰冻圈”与区域可持续发展的关系,“美丽冰冻圈”、区域社会经济发展、人类福祉构成冰冻圈—人类社会经济复合命运共同体。基于中国冰冻圈要素及其变化影响的区域差异性,选取祁连山—河西地区、青藏高原三江源地区、横断山大香格里拉地区,分别代表冰冻圈水资源影响区、冰冻圈灾害影响区、冰冻圈旅游经济区,围绕冰冻圈水资源服务与绿洲经济、雪灾害风险与畜牧业经济、冰雪旅游与区域经济等核心问题,从冰冻圈资源服务与灾害风险视角,详细阐述了冰冻圈融入不同区域发展的途径与模式。在干旱半干旱内陆地区,冰冻圈主要以水源涵养、水量供给与径流调节服务,融入绿洲社会经济发展,是一种冰冻圈水资源支撑型区域发展模式;在青藏高原高寒区,冰冻圈生态环境决定了畜牧业经济的脆弱性,冰冻圈灾害负向影响畜牧业经济,是一种冰冻圈生态支撑+灾害影响型区域发展模式;在冰冻圈旅游经济区,直接依托冰雪资源发展冰雪旅游业,是一种基于冰冻圈资源的旅游经济驱动型区域发展模式。     

山区冰雪变化及其对区域水资源的影响（英文）

Glaciers and snow are major constituents of solid water bodies in mountains; they can regulate the stability of local water sources. However, they are strongly affected by climate change. This study focused on the Tianshan Mountains, using glacier and snow datasets to analyse variations in glaciers, snow, water storage, and runoff. Three typical river basins(Aksu, Kaidou, and Urumqi Rivers) were selected to interpret the impacts of glacier and snow changes on regional water resources in the Tianshan Mountains. The results exhibited a nonlinear functional relationship between glacial retreat rate and area, demonstrating that small glacial retreat is more sensitive under climate change. Further, the glacial retreat rate at the low-middle elevation zone was seen to be faster than that at the high elevation zone. The regional average terrestrial water storage(TWS) decrease rate in the Tianshan Mountains was –0.7±1.53 cm/a during 2003–2015. The highest TWS deficit region was located in the central part of the Tianshan Mountains, which was closely related to sharp glacial retreats. The increases in glacier and snow meltwater led to an increase in runoff in the three typical river basins, especially that of the Aksu River(0.4×10~8 m~3/a). The decreasing and thinning of areas, and increasing equilibrium line altitude(ELV) of glaciers have been the major causes for the decrease in runoff in the three river basins since the mid-1990 s. Therefore, the results reveal the mechanisms causing the impacts of glaciers and snow reduction in mountains on regional water resources under climate change, and provide a reference for water resources management in the mountainous river basins.     

增温增湿环境下天山山区降雪量变化

基于APHRO’s气温和降水数据集,运用气温阈值模型,分析了1961~2015年间天山山区降雪量变化特征。研究表明,自1961年以来,天山山区升温趋势显著,速率为0.027℃/a,且冬半年的升温速度大于夏半年。同时,3 000 m海拔以上区域的平均气温上升到0℃左右。冬季降水的增加速率为0.42 mm/a（P<0.01）,春季和夏季的降水量呈减少趋势。降雪量变化时空差异显著,3 000 m海拔以上区域降雪随气温的升高而增加,而3 000 m以下区域降雪随气温的升高而减少。最大降雪量气温是控制降雪变化的关键因子,当平均气温低于最大降雪量气温时,随气温升高降雪量呈增加趋势;当平均气温高于最大降雪量气温时,随气温升高降雪量呈减少趋势。     

新疆天山北麓水资源供需发展趋势研究

新疆天山北麓石油、天然气、煤、有色金属等矿产资源储量丰富,奎屯"金三角"地区大型石油化工基地、准东煤电、煤化工基地和以乌鲁木齐为中心的"天山北坡经济带"等均分布在该区域内,是新疆经济发展的龙头。GDP占全疆的56%,水资源却仅占全疆的11%,是严重的资源性缺水地区。目前经济社会发展,很大程度是靠超采地下水和挤占生态用水来维系的,水资源的"瓶颈"制约已成为普遍关注的焦点问题。近年来,围绕解决这一地区资源性缺水问题,跨流域供水工程相继建成或被提到议事日程,由此,受水区的水资源配置问题又成为普遍关注的热点问题。因此,通过分析预测天山北麓水资源供需发展趋势,对当地水资源及其可利用量、地下水超采情况、农业节水措施与潜力、生态环境保护目标及需水量等深入研究,结合外流域可调入的水量和社会经济发展布局,系统地提出了区域水资源合理配置及重点工程规划,这对天山北坡经济带生态环境保护和经济可持续发展具有重要意义。     

气候变化对冰冻圈国家领土博弈的地缘影响

冰冻圈变化的自然过程影响着国家领土博弈地缘关系的建构。基于人地关系思想,以变化-影响-适应为主线建立气候变化影响下冰冻圈国家领土博弈的研究框架,分析自然因素对冰冻圈地缘结构的塑造和对冰冻圈国家身份-利益的建构,以及极地海权、陆权和其他地区领土博弈所形成的双多边地缘关系。研究结果：① 冰冻圈领土博弈地缘结构初步形成。理念层面,自然要素成为气候政治的力量之一,冰冻圈领土博弈体现出传统地缘逻辑;空间层面,气候变化释放极地、高山等新运筹空间,北极、南极成为大国博弈焦点;物质层面,极地海权和陆权利益是大国博弈的主要目标。② 冰冻圈国家身份-利益影响其冰冻圈地缘政治行为,其身份认同的客观基础之一是在冰冻圈分布结构的相对位置。③ 冰冻圈国家领土博弈地缘关系有“趋利”“避害”两类。“利”指为赢得极地海权、陆权,气候变化下西方大国和地区大国开始争夺南北极200海里外大陆架权属,加强极地实质性“硬、软存在”战略布局,美国和丹麦强化格陵兰岛北极战略支点作用;“害”指冰冻圈灾害引起的跨境气候移民等国家利益受损问题。     

关于对天山北坡经济带水资源优化配置的建议

天山北坡经济带已成为新疆最为发达和标志性意义的经济核心区域,但水资源短缺、水环境退化等基本水情的严峻现实,优势资源转换的战略格局和发展形势客观上都要求我们必须建立健全水资源统一管理体制,加快传统水利向现代水利、可持续发展水利转变,优化配置水资源,实现可持续发展。     

吐鲁番盆地气候变化及其对水资源的可能影响

目前全球和大尺度区域的气候变化研究成果较多,而中小尺度区域的研究,由于资料的缺乏及模拟模型精度不够等原因,进展较慢。吐鲁番盆地是极端干旱的山间盆地,对于全球气候变化十分敏感。本文收集了有关新疆东部气候变化的历史、树轮、仪器测量等资料,对吐鲁番盆地气候变化的历史及未来趋势进行了研究,并探讨了气候变化对区域水资源的可能影响,以及应采取的对策。     

Glacier and snow variations and their impacts on regional water resources in mountains

Journal of Geographical Sciences - Glaciers and snow are major constituents of solid water bodies in mountains; they can regulate the stability of local water sources. However, they are strongly...     

1959年来中国天山冰川资源时空变化

基于两期冰川编目数据与气象数据,对天山1959年来冰川资源的时空变化特征进行研究。研究发现：① 天山地区现有冰川7934条,面积7179.77 km²,冰储量756.48 km³。冰川数量以面积< 1 km²的冰川居多,面积以1~10 km²和≥ 20 km²的冰川为主,冰川集中分布在海拔3800~4800 m之间。② 在四级流域中,阿克苏河流域冰川面积最大为1721.75 km²,面积最小的是伊吾河流域,为56.03 km²。在各市（州）中,阿克苏地区冰川资源量最多,其面积和储量分别占天山总量的43.28%和68.85%;冰川资源量最少的市（州）是吐鲁番地区,面积和储量仅占天山总量的0.23%和0.07%。③ 1959年来,天山地区冰川面积减少了1619.82 km²（-18.41%）,储量亏损了104.78 km³（-12.16%）,其中数量以< 1 km²的冰川减少最多,面积减少以< 5 km²的冰川最为严重。④ 冰川变化呈现明显的区域差异,变化速度最快的是天山东段博格达北坡流域,变化最慢的是中部的渭干河流域。初步分析认为夏季气温显著上升带来的消融大于年内降水带来的积累是天山冰川退缩的主要原因。     

天山东段冰雪消融与产汇流水文过程——以乌鲁木齐河源区为例

应用天山北坡乌鲁木齐河源区1 号冰川、空冰斗和总控3 个水文断面2011 年5-9 月每10min 实测水位数据、15 min 的气温、降水数据、1 号冰川消融及空冰斗区积雪观测数据,采用排除和不排除降水对冰雪消融产流影响的研究方法,系统分析了不同冰川覆盖率下水文断面冰雪消融特征及产汇流过程。结果表明：（1） 乌鲁木齐河源区3 个水文断面流量昼夜差异明显,1 号冰川水文断面白天径流大于夜晚径流,空冰斗和总控断面则相反;3 个断面流量亦具有显著日变化过程,且流量峰值大小和到来的时间存在差异。（2） 在排除与不排除降水两种天气影响下,1 号冰川最大流量滞后最高气温分别为1~3 h 和0~1 h;空冰斗断面分别为10~16 h和13 h,总控断面分别为5~11 h 和6~7 h,反映了1 号冰川从消融产流到汇流时间最短,空冰斗积雪消融产流时间最长,总控位于二者之间,同时亦反映伴随降水过程冰雪融水汇流迅速,即从产流到汇流时间有一定的缩短。（3） 影响3 个水文断面流量变化的因素不同,冰川区热量条件是影响1 号冰川水文断面的关键,1 号冰川在过去20 余年间,冰内、冰下排水道变得更为单一,对融水的阻滞和贮存作用弱化,融水汇流过程变得更为迅速。（4） 冰川覆盖山区流域水文断面在冰川消融期的流量过程线变化及最大流量与最高气温时滞变化规律在一定程度上对于认识冰川覆盖率有差异背景下的流域下垫面水系演化、冰雪消融过程及水文断面径流补给具有重要的指示意义。     

中国天山冰川变化脆弱性研究

冰川是重要的淡水资源,对社会经济发展和生态环境影响显著,而其变化的脆弱性也关乎区域生态服务和经济可持续发展。本文以中国天山为例,基于脆弱性的暴露度、敏感性、适应能力构建涵盖自然地理特征、人口状况、社会经济水平、农业发展和社会服务等因素的冰川变化脆弱性框架,并以此针对性构建评价指标体系,探析天山冰川变化脆弱性的空间特征,采用地理探测器模型探讨自然、社会、经济和人口等因素对冰川变化适应能力的影响及交互作用。结果表明：① 脆弱性等级由西部地区向东部地区呈降低趋势,且水平差异显著。天山东部地区脆弱性最低、中部地区次之、西部地区较高。② 暴露度、敏感性和适应能力在空间上分别存在明显正相关与负相关,表明区域范围内冰川变化具有高暴露、高敏感地区往往适应能力较低,进而导致脆弱性较高;反之,脆弱性较低。③ 天山应对冰川变化能力的空间异质性是自然、社会、经济和人口因素共同作用的结果。其中,第二、三产业产值、城镇人口数、城镇固定资产投资与年末单位从业人员等因素具有主导作用。     

Hydrological processes of glacier and snow melting and runoff in the Urumqi River source region,eastern Tianshan Mountains,China

Hydrological processes were compared, with and without the influence of precipitation on discharge, to identify the differences between glacierized and non-glacierized catchments in the Urumqi River source region, on the northern slope of the eastern Tianshan Mountains, during the melting season (May-September) in 2011. The study was based on hydrological data observed at 10-min intervals, meteorological data observed at 15-min intervals, and glacier melting and snow observations from the Empty Cirque, Zongkong, and Urumqi Glacier No.1 gauging stations. The results indicated that the discharge differed markedly among the three gauging stations. The daily discharge was more than the nightly discharge at the Glacier No.1 gauging station, which contrasted with the patterns observed at the Zongkong and Empty Cirque gauging stations. There was a clear daily variation in the discharge at the three gauging stations, with differences in the magnitude and duration of the peak discharge. When precipitation was not considered, the time-lags between the maximum discharge and the highest temperature were 1-3 h, 10-16 h, and 5-11 h at the Glacier No.1, Empty Cirque, and Zongkong gauging stations, respectively. When precipitation was taken into consideration, the corresponding time-lags were 0-1 h, 13 h, and 6-7 h, respectively. Therefore, the duration from the generation of discharge to confluence was the shortest in the glacierized catchment and the longest in the catchment where was mainly covered by snow. It was also shown that the hydrological process from the generation of discharge to confluence shortened when precipitation was considered. The factors influencing changes in the discharge among the three gauging stations were different. For Glacier No.1 station, the discharge was mainly controlled by heat conditions in the glacierized region, and the discharge displayed an accelerated growth when the temperature exceeded 5°C in the melt season. It was found that the englacial and subglacial drainage channel of Glacier No.1 had become simpler during the past 20 years. Its weaker retardance and storage of glacier melting water resulted in rapid discharge confluence. It was also shown that the discharge curve and the time-lag between the maximum discharge and the highest temperature could be used to reveal the evolution of the drainage system and the process of glacier and snow melting at different levels of glacier coverage.     

Vulnerability of glacier change in the Tianshan Mountains region of China

The glacier is a crucial freshwater resource in arid and semiarid regions,and the vulnerability of the glacier change is intimately linked to regional ecological services and so-cio-economic sustainability.Taking the Tianshan Mountains region in China as an example,a basic framework for studying the vulnerability of glacier change was constructed so as to address factors such as physical geography,population status,socio-economic level,agri-cultural development,and social services.The framework was based on key dimensions,that is,exposure,sensitivity,and adaptability,and this constituted a targeted evaluation index system.We examined the spatial structure and spatial autocorrelation of the glacier change vulnerability using ArcGIS and GeoDa software.The influence and interaction of natural,so-cial,economic,population and other factors on glacier change adaptability was examined using the GeoDetector model.The results suggested the following:(1) The vulnerability level decreased from the western region to the eastern region with significant differences between the two regions.The eastern region had the lowest vulnerability,followed by the central re-gion,and then western region which had the highest vulnerability.(2) Significant positive and negative correlations were found between exposure,sensitivity,and adaptability,indicating that the areas with high exposure and high sensitivity to glacier change tended to have a low adaptive capacity,which led to high vulnerability,and vice versa.(3) The spatial heterogeneity regarding the ability to cope with glacier change reflected the combined effects of the natural,social,economic,and demographic factors.Among them,factors such as the production value of secondary and tertiary industries,the urban population,urban fixed-asset investment,and the number of employees played major roles regarding the spatial heterogeneity of glacier change.     

近50 年来天山地区典型冰川厚度及储量变化

冰川储量变化与冰川水资源量变化以及冰川对河川径流的贡献量密切相关。在GPR-3S技术支持下, 本研究基于雷达测厚数据、不同时期的高分辨率遥感影像、地形图及实测资料, 分析了天山三个典型地区四条代表性冰川近期厚度及储量变化特征, 并通过对比探讨了造成变化差异的可能原因。结果表明, 1962-2006 年乌鲁木齐河源1 号冰川厚度平均减薄0.15m a^-1, 冰储量亏损26.2×10⁶ m³, 冰川末端平均退缩3.8 m a^-1;博格达峰南坡的黑沟8 号冰川在1986-2009 年间, 冰舌平均减薄0.57 m a^-1, 冰储量损失了25.5×10⁶ m³, 末端平均退缩11.0 m a^-1;位于博格达峰北坡的四工河4 号冰川在1962-2009 年间冰舌平均减薄0.32 m a^-1, 冰储量亏损14.0×10⁶ m³, 末端平均后退8.0 m a^-1;1964-2008 年间, 托木尔峰青冰滩72 号冰川冰舌平均减薄0.22 m a^-1, 由此至少造成冰储量亏损14.1×10⁶ m³, 末端退缩达40.0 m a^-1。对比分析显示, 青冰滩72 号冰川消融退缩最为强烈, 黑沟8 号冰川次之, 与乌鲁木齐河源1 号冰川、科其喀尔冰川相差不大, 稍大于四工河4 号冰川和哈密庙尔沟冰川。这种差异可能与区域气候变化和冰川物理特征有直接关系。     

近50年来中国天山冰川面积变化对气候的响应

基于1960 年以来中国天山各流域冰川面积变化的统计分析,系统地研究了中国天山冰川面积变化对气候的响应情况。结果表明,近50 年来中国天山冰川的面积缩小了11.5%,对研究时段统一化后发现面积年均退缩率为0.31% a^-1。各流域冰川面积退缩速度存在一定差异,但冰川加速消融趋势明显。天山地区14 个气象站的气温与降水量倾向率平均值分别为0.34 ^oC·(10 a)^-1与11 mm·(10 a)^-1,气温在干季增幅大而在湿季增幅略小,降水量在干季增长缓慢而在湿季增长显著,这样的气候变化趋势有助于天山冰川的退缩。