冻土退化对海拉尔河流域水文过程的影响

利用海拉尔河流域内气象站点1974—2006年冻土冻结深度资料和水文站点1974—2008年的径流资料,通过建立冻结深度和径流的关系,研究了区域近30年来冻土变化对径流变化的影响。结果表明:近30年来,海拉尔、坝后和红花尔基水文站1~3月份径流量有13%~20%的增长,牙克石水文站径流量增长不显著。退水曲线由陡峭趋于平滑,冬季2月份径流量与秋季11月份径流量比值呈增大趋势,同期流域冻土的最大冻结深度减小了50 cm左右。这表明海拉尔河流域冬季退水过程有减缓趋势且冻土的退化是导致退水变慢的主要原因。冻土退化的这一水文效应主要是由于:① 随着冻土年内隔水效应减弱,流域内有更多的地表水入渗变成地下水,造成流域地下水储水量加大,导致冬季径流增加; ② 随着春夏季冻土平均厚度的减薄,流域地下水库库容增加,地下水枯季径流补给能力增强,导致流域退水时间延迟;③ 冻土对气候变暖的响应是一个缓慢的过程,因此冻土退化对径流过程的影响也是一个渐变过程。     

天山南坡黄水沟与清水河寒区流域极端水文事件对气候变化的响应

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,近几十年来新疆区域洪水呈显著加重趋势,尤其是南疆区域洪水明显加剧. 以天山南坡黄水沟与清水河寒区流域为研究区域,通过分析水文站极端水文事件,结合流域上游山区巴伦台气象站资料,研究了高寒山地流域在气候变化背景下极端水文过程出现时间、年最大和最小径流的响应特征. 结果表明：1986年是水文过程的突变点,从1986年开始随着降水、气温的增加,河流径流量呈增加趋势;最大年径流出现时间从6月中下旬推迟到7月下旬;最大径流和最小径流与年径流量呈正相关关系,最大径流与夏季降水关系密切,而最小年径流与冬春季的气温关系密切. 随着1986年以来的气温升高,冻土退化产生的水文效应使冬季径流增加明显,也使年最小径流明显增大;1986年以来降水变化决定着年径流量增加,使年最大径流集中出现在夏季且量级增大. 总体来讲,20世纪80年代中期以后山区河流年极端洪峰量增大,洪水量增多,年际间变化幅度明显增大,从而对下游造成更严重的灾害. 因此,加强气候变化对寒区流域水资源和洪水灾害的影响评估,使科学技术在减灾方面发挥主导作用.     

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。     

1936—2017年北极勒拿河流域气候变化及其对径流的影响

北极河流径流的变化会影响海冰热力过程和海洋温盐环流。基于全球降水气候学中心（GPCC）及俄罗斯水文气象部提供的1936—2017年间的气温、 降水和径流数据, 分析了北极勒拿河（Lena River）流域近80年来的气候和径流变化特征, 并探究了气候变化对径流的影响。通过分析得出： 研究期内勒拿河流域气温上升0.18 ℃·（10a）^-1, 降水量增加率为4.7 mm·（10a）^-1, 径流增加399 m³·s^-1·（10a）^-1。各个季节的径流均呈增加趋势, 其中春季径流增加最为明显, 冬季次之。春季径流的增加主要是由春季气温升高所致的积雪加速消融造成的, 其次是春季降水的补给。夏、 秋季径流增加的主要原因是降水的贡献, 气温升高加剧蒸发反而使径流减少。冬季径流的增加, 是由于气温升高导致冻土退化或活动层厚度增加, 促进更多冻结水进入径流过程, 致使径流增加。     

气候变化对乌鲁木齐河流域水资源的影响

分析了乌鲁木齐河流域近40 a来的气候变化及其气候要素与冰川融水、降水径流的关系.结果表明:高山冰川区融水径流的变化主要受气温变化影响,冰川区夏季6~8月累积气温每增加0.5℃,流域37.95 km2冰川产生的融水量将增加3.3514×106m3;近期气温再升高0.5℃,冰川融水年平均径流量将达到35×106m3.降水对中高山径流的影响较大,每增加20 mm降水量,降雨径流量增加8.9×106m3,40 a来其变化呈略增加趋势,年平均增加量为0.4095×106m3,与冰川融水增加量相当;降水与冰川融水径流量增加百分率相比,增加幅度较小.最后提出了减少污染,增加植被覆盖面积等应对气候变化对水资源影响的措施.     

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.     

1957—2019年昆仑山北麓车尔臣河流域水文情势及其对气候变化的响应

气候变暖背景下干旱区水文、水资源的变化仍是影响区域水资源利用和洪水灾害防治的关键科学问题。基于1957—2019年长序列的水文、气象资料,系统分析了昆仑山北麓车尔臣河流域的水文变化特征及其对气候变化的响应。总体上,车尔臣河流域的水文过程的显著变化发生在1990s末期,变化前后年径流量约增加了54.67%,所有季节径流的增加共同造成了年径流的增加,其中夏季径流的增加对年径流增加的贡献最大,其次依次为秋季、春季和冬季。降水增加（第一控制因素）和气温升高（第二控制因素）共同造成了车尔臣河流域水文过程的变化。具体到径流年内变化,降水是春夏季径流变化的主控因素,而秋冬季径流变化的主控因素是气温。径流增加为中下游提供更多水资源的同时,也导致年际间水文洪涝和干旱事件发生的频率增加、强度增强。冰冻圈在该地区水文循环中起着重要的作用,但其对水文过程的影响仍不明确,加强阿尔金高山区的冰川、多年冻土监测将为进一步预估水文对气候变化的响应提供基础数据支撑。     

气候变化对阿尔泰山乌伦古河流域径流过程的影响

由于气候变化导致的我国西北地区气温、降水量的变化引起了社会的广泛关注.乌伦古河流域位于阿勒泰地区的东南部,发源于阿尔泰山的东南坡,季节性积雪和夏季降水是乌伦古河的主要补给源.根据乌伦古河50多年的实测水文、气象资料分析,结果表明:50多年来,乌伦古河流域的气温、降水呈波动性上升趋势,上升幅度高于北疆的上升率.4-5月水量有增加趋势,而6-8月水量有减少趋势,说明积雪消融水量提前;径流受气温影响明显,径流对气温的变化较为敏感.气温升高和冬季降水量增多,导致融雪洪水增多,洪峰流量增大,破坏性加大.     

20世纪下半叶以来阿克苏河山前绿洲带气候、径流变化特征及其人类活动影响

利用1961-2000年气温、降水资料和20世纪50年代初/中期建站到2005年逐月实测径流资料,分析了20世纪下半期以来阿克苏河山口到塔里木河汇合区的气候与径流变化特征,同时分析了人类活动对区域气候及径流变化的影响.研究表明:研究区存在升温变化的趋势,尤其是冬季升温明显,40 a来增温率为0.13 ℃·(10a)-1,流域内降水增加趋势明显.阿克苏河两大支流合计年径流量20世纪90年代较50年代增加46.7%.受人类活动和绿洲效应等影响, 区域内温度变化不尽相同,阿克苏市夏季气温升高速率为0.20 ℃·(10a)-1,但阿拉尔夏季气温却以-0.27 ℃·(10a)-1速率呈下降趋势.耕地面积、灌溉引水增加等人类活动改变了径流的年内分配,使得阿克苏河补给塔里木河的水量明显减少,50a来阿拉尔水文站年径流量持续减少,径流量减少达15.9 %.     

新疆阿尔泰山区克兰河上游水文过程对气候变暖的响应

额尔齐斯河支流克兰河上游发源于西风带水汽影响的阿尔泰山南坡,主要由融雪径流补给,年内积雪融水可占年径流量的45%.年最大月径流一般出现在6月份,融雪季节4~6月径流量占65%.流域自20世纪60年代开始明显升温,年平均温度从50年代的1.4℃上升到90年代的5.2℃;年降水总量也呈增加趋势,尤其是冬季和初春增加最多.随着气候变暖,河流年内水文过程发生了很大的变化,主要表现在最大月径流由6月提前到5月,月径流总量增加约15%,4~6月融雪径流量也由占年流量的60%增加到近70%.在多年变化趋势上,气温上升主要发生在冬季,降水也以冬季增加明显,而夏季降水呈下降趋势;水文过程主要表现在5月径流呈增加趋势,而6月径流为下降趋势;夏季径流减少而春季径流增加明显.冬春季积雪增加和气温上升,导致融雪洪水增多且洪峰流量增大,使洪水灾害破坏性加大.近些年来气候变暖引起的年内水文过程变化,已经对河流下游的城市供水和农牧业生产产生了影响.     

中国天山西部那拉提山地区多年冻土分布特征

那拉提山位于中国天山西部, 其冻土变化过程对区域自然环境变化、 工程活动产生重要互馈作用. 结合即将修建的新疆伊(宁)-库(车)输电线路前期的冻土勘察结果, 对那拉提山地区冻土分布特性、 主要影响因素等进行了探讨. 结果表明: 那拉提山地区冻土分布属于典型的山地多年冻土, 冻土发育区域、 冻土类型和地下冰空间发育特征及冻土温度状况等主要受到海拔、 地形地貌、 地表水分条件等因素的影响和控制. 同时, 该地区大量发育有泥流阶地、 泥流舌、 热融滑塌、 石环、 石河等冰缘现象. 受坡向、 植被、 水分等因素影响, 区域内冻土活动层厚度为0.7~4.5 m, 随着海拔增加, 冻土厚度由阳坡连续多年冻土下界(海拔3 000 m)附近的约20~22 m增加到海拔3 300 m附近的约70~100 m. 自1985年以来, 区域年平均气温上升(约0.088℃·a^-1), 该区域内的冻土退化趋势明显.     

新疆大～暴雪气候特征及其水汽分析

应用新疆北部和天山山区50个气象站1961-2002年11月1日至翌年4月15日经过整编的逐日降水量资料,通过统计和诊断分析,揭示了新疆牧区大～暴雪过程的时、空分布特征和年际变化,初步分析了2000-2001年冬季特大雪灾的成因,并选取典型个例分析了新疆暴雪的水汽来源和特征.结果表明:1)有4个大～暴雪过程高频区,即阿勒泰地区、塔城盆地、伊犁河谷、乌苏到木垒的天山北坡一带及天山中部的中山带;前3个区域大～暴雪过程前冬达50%以上,其次为春季和隆冬;天山北坡前冬和春季相当,约为43%左右;2)阿勒泰地区、伊犁河谷和天山北坡大～暴雪过程呈显著的线性增多趋势,增长率分别为0.3次·(10a)^-1、0.7次·(10a)^-1和0.5次·(10a)^-1;3)大～暴雪过程异常偏少和偏少年在20世纪80年代以前,异常偏多和偏多年在20世纪80年代以后,主要在90年代以后;4)由于环流持续3个月的异常,冷空气活动频繁,多次降雪过程导致2000-2001年冬季特大雪灾.冬季降雪水汽由大气环流决定,北方冷空气、中纬西风和较低纬度的西南风带来的水汽均可以影响新疆,700hPa与850hPa的水汽输送相当,500hPa的西方和南方水汽输送也不可忽视.     

气候变化对天山西部哈什河径流变化过程的影响分析

由于气候变化导致的我国西北地区径流变化已引起了广泛关注.哈什河位于新疆天山西部,冰雪融水是哈什河主要补给源.根据哈什河1955年以来的实测水文、气象资料分析表明,50多年来,哈什河降水、气温呈波动性上升趋势,特别是20世纪80年代后期以来,降水、气温进入明显上升阶段.对径流丰枯周期分析表明,哈什河径流变化过程与降水、气...     

大兴安岭湿地多年冻土区活动层水热特征分析

大兴安岭北部是我国唯一的中高纬度多年冻土区,其水热特征分析对陆气能量交换、生态系统和气候变化等研究有重要意义。基于2011—2020年期间对大兴安岭森林生态站附近的湿地多年冻土开展的气温和0~2 m地温和土壤含水量数据,对大兴安岭湿地多年冻土活动层的水热特征进行了分析。结果表明：湿地多年冻土活动层内地温的变幅随深度减小,且具有滞后性。融化期地表温度高于深层地温,冻结期相反。2012年、2013年、2019年和2020年的平均融化速率分别为0.49、0.61、0.47和0.56 cm·d^-1,向上平均冻结速率分别为1.34、2.12、2.58和1.65 cm·d^-1。向下平均冻结速率分别为1.69、1.02、3.32和1.00 cm·d^-1,最大融化深度分别为78.73、85.65、66.22和74.94 cm。2012年5月—2013年5月期间,土壤未冻水含量随地温变化的拟合关系较好,相关系数大于0.90,且深层拟合效果优于表层。融化期土壤水分变化幅度大,与地温的相关性差,随深度增加相关性减弱。湿地充足的水分为多年冻土的双向冻结提供了条件。研究成果可为大兴安岭湿地多年冻土区的冻融循环、水热耦合机理和模拟研究提供数据基础和理论依据。     

1957-2007年东北地区负积温时空演变

作为冬季寒冷程度的指标之一,负积温的变动在理论上可能与冻土发育程度有一定的关系。选用EOF分解、连续小波变换等方法对东北地区81个气象站点1957-2007年的负积温进行分析,以探究其变化的时间序列及空间分异规律,及其与冻土退化、平均温变化间的关系。结果表明,东北地区负积温呈全区一致性上升趋势,且增温率由西南向东北递增。全区经历明显的降温-增温-降温阶段,大兴安岭地区、小兴安岭北部及以北地区高温期短、振幅较大,年际变差更明显。除黑龙江北部、内蒙古东部以外,全区负积温最低、最高及突变年份一致,表现出全球气候变化下负积温变动的区域同步性。负积温增温与冻土退化及年平均温度的上升具有较良好的一致性。     

近期博斯腾湖水位变化及其原因分析

新疆博斯腾湖1987年以来湖泊水位的变化(上升)与主要补给河流开都河径流量的变化有直接关系, 而这与发源于天山中段降水和高山冰雪融水的河流, 受到气候变化影响很大有关. 全球变化研究结果显示, 中亚干旱区是全球温度上升幅度较大的地区. 当地的气象资料表明, 过去20 a年平均温度明显升高的趋势, 对水资源储量和补给来源影响深远.     

Evolution of the freeze-thaw cycles in the source region of the Yellow River under the influence of climate change and its hydrological effects

As an important water source and ecological barrier in the Yellow River Basin, the source region of the Yellow River (above the Huangheyan Hydrologic Station) presents a remarkable permafrost degradation trend due to climate change. Therefore, scientific understanding the effects of permafrost degradation on runoff variations is of great significance for the water resource and ecological protection in the Yellow River Basin. In this paper, we studied the mechanism and extent of the effect of degrading permafrost on surface flow in the source region of the Yellow River based on the monitoring data of temperature and moisture content of permafrost in 2013–2019 and the runoff data in 1960–2019. The following results have been found. From 2013 to 2019, the geotemperature of the monitoring sections at depths of 0–2.4 m increased by 0.16°C/a on average. With an increase in the thawing depth of the permafrost, the underground water storage space also increased, and the depth of water level above the frozen layer at the monitoring points decreased from above 1.2 m to 1.2–2 m. 64.7% of the average multiyear groundwater was recharged by runoff, in which meltwater from the permafrost accounted for 10.3%. Compared to 1960-1965, the runoff depth in the surface thawing period (from May to October) and the freezing period (from November to April) decreased by 1.5 mm and 1.2 mm, respectively during 1992–1997, accounting for 4.2% and 3.4% of the average annual runoff depth, respectively. Most specifically, the decrease in the runoff depth was primarily reflected in the decreased runoff from August to December. The permafrost degradation affects the runoff within a year by changing the runoff generation, concentration characteristics and the melt water quantity from permafrost, decreasing the runoff at the later stage of the permafrost thawing. However, the permafrost degradation has limited impacts on annual runoff and does not dominate the runoff changes in the source region of the Yellow River in the longterm.     

天山麦茨巴赫冰川湖突发洪水特征及其与气候关系的研究

根据１９５６年以来天山昆马力克河麦茨巴赫冰川湖突发性洪水记录,分析了该冰川湖突发性洪水与气候要素特别是气温间的关系,认为冰川湖迅猛排水受制于年内气温波动引起的伊力尔切克冰川消融期与消融强度的变化,该冰川湖迅猛排水时的洪峰流量与总洪水量具有逐年增加的趋势,这种增加趋势与天山地区区域性温暖化有密切的关系．     

大兴安岭北部多年冻土地区路基沉陷研究

通过对该区４个路段１２个断面为期３ａ的路基沉陷观测并结合线路普查和分析表明,多年冻土路基稳定性与地基的水、热状况密切相关,受自然环境和人为因素的制约。合理布线、保护植被、改善排水、合理确定路基高度以及设置护坡、基底反铺塔头、采用土工聚合材料和无基管涵结构等,是保持该地区路基稳定的有效措施。