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.     

1998 - 2017年天山麦兹巴赫冰川湖面积变化研究

天山麦兹巴赫冰川湖突发洪水是阿克苏河重要的致灾源。利用1998 - 2017年不同时段的Landsat、 环境灾害卫星及高分遥感数据, 通过Munsell HSV变换, 获取了湖面范围。通过对比不同时期的冰湖面积, 对1998 - 2017年麦兹巴赫冰川湖最大面积的变化进行了分析。结果表明： 麦兹巴赫冰川湖的面积从1998年的3.75 km2逐渐变化为2017年的2.87 km2, 影响冰湖储量的下湖面积从3.3 km2减少为1.88 km2, 呈现缩小趋势, 上湖面积则有明显扩张。叠加了时间因子的正积温同冰湖面积有良好的正相关性, 说明气温通过影响冰雪融水以及冰坝稳定性, 从而影响冰湖的面积。研究内容可为区域性冰湖面积变化提供特殊案例, 并为冰湖面积扩张归因分析提供科学参考。     

北极巴罗Elson湖过去450年气候与环境变化记录

北极阿拉斯加巴罗地区Elson湖长60cmAB-67钻孔岩芯提供了过去450年连续的高分辨环境变化记录。综合分析210Pb测年、沉积物粒度、有机质、化学元素和微体古生物化石等资料,一致反映出巴罗地区过去450年的气候、环境变化过程存在如下3个阶段：1）大约1540～1740年,为低海面寒冷时期;2）1740～1827年,为气候转暖-海侵过渡时期;3）1827年至今,为继续海侵-气候波动变暖时期。其中1800年前后和1940年前后,气温较高。1921～1993年巴罗的气温记录说明,北极地区气温不仅有明显的10a和60a周期变化,而且年平均温度变幅极大,达4.5℃。显示极地气候变化特别强烈并不反映大幅度升温。近20年来的变暖趋势是1827年以来自然的气候波动变暖的继续。     

基于沉积物与文献记录的茈碧湖水文波动与近现代生态环境变化

云南高山湖泊对区域气候变化和流域人类活动十分敏感,部分水体同时面临着污染物增加、生物群落快速演替、生态系统功能降低等问题。位于滇西北高山地区的茈碧湖历史资料表明,该湖近现代以来经历了明显的水文波动与人类活动影响。本研究通过对茈碧湖沉积物进行年代序列测定、元素和粒度等多指标分析,重建了近300年来（对应于钻孔顶部18 cm深度样品）茈碧湖环境变化历史,并结合对硅藻的分析,识别了气候变化和人类活动对生物群落变化的驱动影响。结果表明,沉积物粒度记录了茈碧湖水文变化的长期波动,水库修建与水文调控的增强使得湖泊水位波动明显,与文献记录的水文事件基本一致。硅藻群落结构以浮游种为主,1860年前硅藻组合以对水体扰动力有较强耐受性的Cyclostephanos dubius为主要优势种;1860年以来小型硅藻Cyclotella ocellata占据主要优势,同时Cyclotella comta成为次优势种;1990年开始,底栖硅藻Fragilaria spp.属相对丰度增加并出现明显波动,喜营养盐的Fragilaria crotonensis出现。多变量数理分析显示,气候变暖以及湖泊营养水平变化的共同作用是驱动茈碧湖硅藻组合长期演替的重要因素,分别独立解释了群落变化的27.5%和21.3%;其中湖库改造工程导致的外源物质输入增多,使得营养水平总体上升,是导致20世纪90年代以来硅藻组合出现明显变化的诱因。因此,在气候变暖的背景下,对云南高山湖泊的保护需要进行流域开发和水文调控的综合评价。

     

北极巴罗Elson湖过去450年气候与环境变化记录

北极阿拉斯加巴罗地区Ｅｌｓｏｎ湖长６０ｃｍＡＢ—６７钻孔岩芯提供了过去４５０年连续的高分辨环境变化记录。综合分析２１０Ｐｂ测年、沉积物粒度、有机质、化学元素和微体古生物化石等资料，一致反映出巴罗地区过去４５０年的气候、环境变化过程存在如下３个阶段：１）大约１５４０～１７４０年，为低海面寒冷时期；２）１７４０～１８２７年，为气候转暖－海侵过渡时期；３）１８２７年至今，为继续海侵－气候波动变暖时期。其中１８００年前后和１９４０年前后，气温较高。１９２１～１９９３年巴罗的气温记录说明，北极地区气温不仅有明显的１０ａ和６０ａ周期变化，而且年平均温度变幅极大，达４．５℃。显示极地气候变化特别强烈并不反映大幅度升温。近２０年来的变暖趋势是１８２７年以来自然的气候波动变暖的继续。     

1961—2016年东北地区冬季寒潮事件变化特征及其对区域气候变暖的响应

利用东北地区1961—2016年164个气象台站逐日平均气温和最低气温数据,根据国家标准《寒潮等级》（GB/T 21987—2017）的单站冷空气等级,计算近56年来各单站不同等级冷空气过程的频次、强度、持续日数,应用趋势系数、Mann-Kendall检验、小波分析、相似系数等统计方法,研究了东北地区三种类型寒潮（超强寒潮、强寒潮、寒潮）的气候变化特征。结果表明：三种类型寒潮日数空间分布存在明显的地区差异,高海拔地区相对偏多,低海拔和平原地区相对偏少。年尺度上,1961—2016年三种类型寒潮日数和站次呈减少趋势,减少速率呈现为超强寒潮＞强寒潮＞寒潮;年代尺度上,三者均在20世纪60年代到70年代末期相对偏多,1980年开始进入一个相对偏少的时段,21世纪00年代中期以后有小幅度增加;寒潮日数和站次均存在明显的3~5 a短周期性变化。1961—2016年东北地区冬季气温在空间变化上全区呈一致的增加趋势,66%的站点增温显著,检测到冬季气温的突变点为1981年。东北地区气候变暖后,三种类型寒潮日数和站次均有明显的减少。     

50 a来我国干湿气候界线的空间变化分析

采用干燥度指数为干湿气候区的划分标准, 通过近50 a来年降水量干湿气候界线与干燥度干湿气候界线变动对比分析, 结果表明: 在气候变暖, 降水区域差异性显著的情况下, 我国干旱/半干旱分界线与半干旱/湿润分界线也表现出显著的区域差异性, 且具有"U型"分布特征. 在东北北部, 250 mm年雨量线为干旱/半干旱分界线, 450 mm年雨量线为半干旱/湿润分界线, 半干旱气候向西退缩, 范围缩小; 在东北南部、华北区与河套地区, 300 mm年雨量线为干旱/半干旱分界线, 700 mm年雨量线作为半干旱/湿润分界线, 干旱气候与半干旱气候向东南方向扩展, 空间范围在扩大, 成为"U型"分布的凸出部位; 在西南区与河套以西的西北东部, 250 mm年雨量线为干旱/半干旱分界线, 500 mm年雨量线为半干旱/湿润分界线, 干旱半干旱气候变化不大. 决定我国干湿气候界线空间变化的主要因素是由西太平洋副热带高压位置与强度导致的东南季风、孟加拉弯暖流所导致的西南季风以及西风环流等综合作用的降水量的区域差异性.     

1961-2005年新疆地区夏季气温的时空变化特征及其与大气环流的关系

利用1961—2005年新疆地区最为齐全的整编台站观测资料集,分析了新疆地区夏季气温的时空变化特征,并探讨了引起这种时空变化的大气环流因子.结果表明:新疆地区的夏季气温首先表现出整体一致性的变化,在过去的45a中全疆气温持续上升,这与全球变暖的大背景相一致.影响新疆全疆夏季气温变化的主要大气环流因子为贝加尔湖附近高压脊的异常,当其偏强时,新疆地区夏季气温偏高,反之则偏低.新疆地区夏季气温第二类变化模态为南、北两疆反向的特征,这种变化模态主要表现在气温的年际时间尺度上.新疆南、北两疆气温反相变化主要是由伊朗高压和乌拉尔地区高压脊的变化所控制.当这两个大气环流系统在新疆地区造成中高层位势高度南北向正负异常时,新疆地区以天山为界夏季气温表现出反向的变化特征.     

珠江三角洲五百年来的气候与环境变化

利用史籍资料和香港近百年的气温记录,讨论珠江三角洲1488～1893年的小冰期和其后进入现代暖期的气候变化,并推测下世纪全球变暖－海平面上升对珠江三角洲的可能影响。     

1958-2008年山西气温变化的特征及趋势研究

With the original meteorological record, monthly report and informationized manufacture data of 109 stations during 1958-2008 archived by Shanxi Meteorological Information Center, the authors studied the variation trend and characteristics of average air temperature, average maximum and minimum air temperature, and average daily range of air temperature in Shanxi, the results show that: during the resent 51a, the warming trend of average air temperature, average maximum and minimum air temperature separately was 0.306℃/10a,0.337℃/10a and 0.363℃/10a in Shanxi, which was much higher than that of the corresponding period of the whole nation; the warming trend in winter, spring and autumn separately was 0.46℃/10a、0.35℃/10a和0.26 ℃/10a, the warming range was obviously higher than that of the whole nation, though, the warming range in summer was lower than that of the whole nation; the average daily range: was on descending trend in winter, summer and the whole year without exception, while in spring and autumn it was on weak upward trend. North Shanxi is not only the area where the seasonal and annual warming is the most obvious, but also is the area where the decreasing scope and extent of average daily range are maximum, Southwest Shanxi is the area where the increasing scope and extent of average daily range are maximum all the year round, in summer the air temperature appeared obvious dropping trend in the southeast of Shanxi; The contribution that the enhancing factor of urban heat island effect made to the seasonal average air temperature rising of moderate cities and above, is the highest in summer, and the lowest in winter.     

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.     

2002年前后博斯腾湖水位变化及其对中亚气候变化的响应

通过对湖泊补给水量的分析,博斯腾湖2002年前后水位由高向低的转折变化是由开都河径流变化造成的.对2002年前后天山南北其它主要湖泊的水位和河流径流变化作了比较分析结论.由于山区河源径流补给组成不同,表现出在同一中亚气候背景下,即2002年前后该地区气温降低而降水东西各有差异,使得天山西段受降水补给为主的河流,2002年后径流仍有增加,具体反映在伊塞克湖、巴尔喀什湖等水位持续上升和托什干河等径流的偏丰;而天山东部的开都河,受降水减少和气温降低对冰川变化的双重影响,2003年以来径流明显减少,导致博斯腾湖的水位持续下降.     

16000 a以来青海茶卡盐湖的演化过程及其对气候的响应

本文通过系统分析青海茶卡盐湖CKL-2004孔盐类矿物、碳酸盐矿物、碎屑岩矿物以及碎屑岩中的总有机碳(TOC)和总氮(TN),揭示了该湖16000a以来的演化过程。结果表明:16000～11700cal.aBP期间,茶卡湖为一淡水湖,其间记录了Blling-Allerd暖期(13900～12400cal.aBP)和Younger Dryas冷期(12400～11700cal.aBP);11700～5900cal.aBP期间,湖泊萎缩、咸化;5900～5250cal.aBP期间,茶卡盐湖经历了一个明显的短暂淡化期;5250cal.aBP(?)以后,特别是2300cal.aBP(?)以来,湖泊极度萎缩、咸化。总体而言,相对于晚冰期,茶卡盐湖盐类矿物的出现是在全新世增温的背景条件下逐步萎缩形成的,表明全新世温度的增高引起的蒸发量的增加,远远大于东亚季风增强所带来的降水量的增加。     

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.     

云南大理地区1989—2019年期间气候变化及对洱海水质的影响

依据1989年至2019年云南大理地区所辖12个气象站点的气候数据和洱海水质监测资料等文献,分析大理地区气候变化特征和洱海富营养化变化趋势,并总结洱海水质综合营养状态指数与降水量、气温的相互关系。结果表明,1989年至2019年期间,大理地区的年平均气温呈波动上升趋势,气候变暖明显,冬季气温升温幅度最大;年降水量总体呈波动下降趋势,秋季降水量减少最为显著。洱海水质的综合营养状态指数及单因子总氮、总磷、高锰酸盐指数等总体呈升高趋势,而水体透明度呈降低趋势;进一步可分成2个阶段,即2003年之前呈快速上升或下降变化趋势;2003年之后呈波动稳定趋势。洱海综合营养状态指数与年平均气温呈正相关,与年降水量呈负相关关系;总氮、水体透明度分别与年平均气温正相关和负相关,与年降水量则呈负相关和正相关;而总磷与冬季平均气温、高锰酸盐指数与夏季或冬季平均气温均呈正相关关系。年内变化上,洱海污染指数、综合营养状态指数在最近的2015—2019年期间呈现6—10月份明显增高,显示非汛期水质明显好于汛期状况。总之,1989—2019年期间,受大理地区气温升高、降水量减少导致入湖水量减少的影响,洱海综合营养状态指数呈升高趋势,湖泊富营养化进程加剧状况没有得到改善,洱海水环境仍然比较脆弱。     

艾比湖面积变化及对生态环境影响

艾比湖在中更新世为鼎盛期,湖面积曾达3000 km²,贮水量700×10⁸m³,为良好的淡水湖.由于地壳运动和气候的暖干变化,湖面萎缩,到20世纪50年代初湖面积降至1070 km².自20世纪50年代以来,由于大规模的水土开发,灌区人口、灌溉面积和引水量大幅度增加,入湖水量急剧减少.从20世纪50年代至80年末,灌区人口增加了59.3×104人,灌区面积增加了16.43×104km²之多,净耗水量增加了8.13×10⁸m³左右.湖面积一度降至499 km²(1987年),湖水矿化度达100 g·L^-1左右.湖泊的萎缩,导致生态环境的劣变,表现为沙漠化程度加速,浮尘和沙暴天气增加,人畜受害,也导致野生动物的数量减少.20世纪80年代后,由于气候暖湿转型效应,降水和河川径流量有所增加.尤其是大力推广先进节水灌溉技术和退耕还林以及培育生态林等措施,使得入湖水量大幅度增加,特别是2001-2005年的5 a间,年均入湖水量达7.7×10⁸m³,比1989年增加了76%,湖水面积维持在800~950 km²左右.目前生态环境已有所恢复和改观,荒漠植被得到一定程度的修复,沙尘天气明显减少,已有野生动物出没其间.     

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.     

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.     

青藏高原秋里南木湖原生硼砂、芒硝韵律层的发现及气候环境意义

湖泊沉积物中沉积韵律是个普遍现象,但盐类矿物组成的韵律现象比较少见。盐类矿物多出现在干旱的环境中,芒硝是干冷环境下沉积的盐类矿物。本文主要根据芒硝层厚度的变化,结合原生硼砂、粘土、孢粉、碳酸盐等环境指标,讨论了秋里南木湖27.8~4.97 ka BP的气候环境演化并进行了区域对比,为青藏高原是气候变化敏感区的观点提供了盐类矿物学方面的证据。研究认为,27.8~20.5 ka BP湖区气候相对温暖潮湿,20.5~11.4 ka BP气候寒冷,其中20.5~17.5 ka BP气候极端干冷,为末次盛冰期在秋里南木湖的反映,17.5~17.1 ka BP、15.9~15.2 ka BP和14.1~13.4 ka BP气候条件略微好转;11.4~10.1ka BP气候温暖,10.1~7.5 ka BP气候寒冷,其中8.1~7.9 ka BP的冷气候为“8.2 ka BP冷事件”的反映;7.5~4.97 ka BP气候相对温暖,但波动频繁。原生硼砂的存在说明,27.8 ka以来秋里南木湖水温度不高,湖水较浅,水动力条件稳定。