乌鲁木齐河流域径流增加的事实分析

对应于新疆气候转型过程,天山乌鲁木齐河流域径流呈现了明显的增加趋势.河源区1号冰川水文点、跃进桥水文站及出山口英雄桥水文站径流在20世纪80年代中期以后均呈现出非常明显的增大趋势,但其增加过程的转折时间不尽一致.乌鲁木齐河源1号冰川径流在1997年发生了明显的突变,主要是由于强烈的升温过程导致了冰川的强烈消融和河源区降水的连续增加双重因素叠加的结果;跃进桥水文站径流年际趋势同步和相似于河源区1号冰川水文点径流的变化.初步分析表明:径流增加的主要原因是高山区降水的显著增加,而流域内降水明显增加的区域在高山带及山前平原区,中、低山带降水的增加趋势不是非常显著.     

积雪和有机质土对青藏高原冻土活动层的影响

随着全球气候变暖,青藏高原冻土活动层正在逐渐加深,为了理解积雪和表层有机质土壤对冻土活动层的影响机理,一维水热耦合模型CoupModel被用于模拟气象驱动下土壤冻融的动态过程.基于祁连山冰沟和青藏高原唐古拉站长期监测数据,CoupModel模型被成功的率定和验证.在冰沟站验证的模型被用于研究积雪对冻土活动层的影响,结果显示:目前较浅积雪情景(雪深＜20 cm)比完全忽略积雪的情景模拟的冬季土壤冻结深度深,说明青藏高原现状下较浅的积雪有利于冻土发育.原因是雪面较高的反照率造成地表吸收的太阳辐射减少,导致雪面温度较低,加之浅雪的阻热性能又较小,综合导致浅雪覆盖时表层土壤向大气释放的能量增加.但随着积雪深度逐渐增加,模拟的冬季土壤冻结深度反而越来越浅,说明较厚的积雪(＞20 cm的雪深)并不利于冻土的发育,主要是雪相对于空气低的热传导隔绝了表层土壤向大气的热损失.在唐古拉站验证的模型被用于研究有机质土对冻土活动层的影响,结果显示:随着有机质土壤深度增加,模拟的活动层夏季融化深度逐渐较小.有机质土壤较矿物质土壤低的热传导和高的热容性质减少了下伏土壤热状况对太阳辐射和气温波动的响应,说明有机质土有利于冻土的保护.     

近50a西北地区年径流变化反映的区域气候差异

应用我国西部主要河流1951-2000年年径流资料,分析径流变化的区域特征.结果表明:中国西部地区大部分河流径流呈增加趋势,特别是天山南坡逐河流增加最为显著,最高达14%·(10a)^-1,其年径流的变化过程相关分析和差积曲线显示,西北地区西部新疆地区与东部的黄河上游年径流变化呈反相变化特征,而西北地区东部河流径流变化则与黄河上游的径流呈正相关关系.西北地区东部黄河年径流和西北太平洋夏季季风指数及其差积曲线表现出一致的变化过程,这表明了黄河上游径流变化主要受东亚季风的影响,同时由于东亚季风与西风在西北地区的相互作用,间接的影响到了新疆地区的径流和降水.这从一个侧面反映的西风带、东亚季风和高原季风的相互作用.     

青藏高原那曲河流域降水及河流水体中氧稳定同位素研究

根据青藏高原中部那曲河流域1998年夏季测得的上下游中稳定同位素的日变化,并与同期观测的流域降水中稳定同位素比较,分析了河水中δ18O的变化特征,初步研究了该流域的稳定同位素水文循环过程.河水中δ18O的变化幅度远小于降水,它是降水中δ18O、降水量以及地表蒸发过程共同作用的结果.研究发现湖水对于稳定同位素变化起着显著的调节作用.河水中δ18O与流域降水中δ18O的差异可能反映了该流域强烈的地表和湖面蒸发作用.     

唐古拉山冬克玛底冰川雪冰度日因子研究

度日模型通过正积温将冰雪消融和气温有效的联系到一起,模型中的关键参数是度日因子,即为正积温对应时段内的消融量.根据唐古拉山冬克玛底冰川2008年的实测资料,计算得到夏季消融期内冰川上的度日因子,并分析其空间变化规律.雪度日因子平均值为8.5mm.℃-1.d-1,大冬克玛底冰川雪冰混融度日因子和冰度日因子从海拔5330～5520m分别为4.5～9.6mm.℃-1.d-1和8.7～11.6mm.℃-1.d-1;小冬克玛底雪冰混融度日因子和冰度日因子从海拔5460～5710m分别为4.4～14.6mm.℃-1.d-1和9.9～16.1mm.℃-1.d-1.度日因子随海拔升高而递增,可能是随海拔增加,温度降低而太阳辐射增强所致.局地气候,地形等其它因素也使得度日因子在空间上的分布存在差异.     

乌鲁木齐河源1号冰川度日因子时空变化特征

度日模型是估算冰川消融的一种简单而有效的方法,度日因子是该模型的重要参数,反映了单位正积温产生的冰雪消融量,其时空变化特征对不同模型模拟冰雪消融过程的精度有较大影响.根据乌鲁木齐河源1号冰川22a的物质平衡花杆观测资料和大西沟气象站气象资料,分析了该冰川度日因子的时空变化规律及其影响因素.结果表明:时间尺度上,融雪度日因子年际变化不大,融冰度日因子随年际变化有增加趋势,且这种增加趋势在冰川中下部要比冰川上部明显;空间尺度上,随海拔升高,度日因子具有明显的下降趋势;2000-2004年与1983-1989年相比,1号冰川东、西支夏季物质平衡变化量分别为-240mm和-290mm,其中气候变化直接引起的变化量为-206mm和-175mm.     

考虑冻土的陆面过程模型及其在青藏高原GAME/Tibet试验中的应用

陆面过程的研究对于更好地认识气候和天气系统的演变规律、陆地-大气水热交换过程、人类活动对气候和环境的影响等具有重要意义. 建立了综合考虑土壤冻融、土壤水汽通量、植被覆盖和陆面-大气近地层水热交换的一维冻土-植被-大气连续体模型, 模拟了固液相变、汽态水迁移、土壤水、汽、热耦合迁移等过程, 反映了液态水从未冻区向冻结区迁移、冻结及其引起的潜热迁移的冻土物理本质, 也反映了汽态水分从高温区向低温区迁移所引起的温度及水分场的变化, 并对模型进行了检验. 水分运动方程采用混合Richards方程, 可适应各种边界条件. 土壤水热传输模型求解引入了修正的Picard迭代法, 不仅使计算迭代收敛更快, 而且能更好地保证数值计算过程中的水量平衡. 结合GAME/Tibet实验1998年5月份、7月份的观测数据, 应用该模型对青藏高原安多观测点的水热交换过程进行了模拟分析. 模拟结果表明: 土壤的冻融过程对地温变化会产生负反馈作用; 若净辐射相同, 土壤表层含水量较高的情况下考虑冻结时其地热通量在冰融化时明显增加, 显热通量减少, 而潜热通量变化不大, 但是冻结时各通量的变化不明显; 而土壤发生融化时, 尽管地热通量增加, 但是地表温度仍然减小; 土壤发生冻结时, 尽管土壤负温要比不考虑冻结时高, 但整体上热通量变化不大.     

天山天格尔山南北坡气温变化特征研究

对新疆天山天格尔山南北坡气温变化的不同特征的分析, 揭示该区域气候增温过程的原因和环流形势. 分析得出: 山前平原地区气温上升幅度远大于中山带和高山区, 冬季增温是年平均气温升高的主要原因. 北坡及山前地区升温幅度大于南坡, 昌吉1954-1996年1月升温速率为0.121 ℃a-1; 而库尔勒1959-1996年1月升温速率为0.0822 ℃*a-1. 中山带和高山区气温变幅很小, 中山带1月份甚至出现微弱的降温, 乌鲁木齐河流域高山区大西沟气象站气温变化较小, 出现微弱的升温趋势. 冬季北坡逆温层远较南坡发育. 南坡1967年, 北坡1969年冬季均出现近40 a来的最低温, 1961年和1975年乌鲁木齐出现夏季及年平均气温的突变.     

青藏高原唐古拉山区降水观测误差修正分析

青藏高原由于降水观测点分布等原因一直是水文和气候研究的薄弱环节。2005年5~10月在青藏高原唐古拉山中部冬克玛底河流域进行连续的人工气象观测。观测期间根据不同降水类型和气温之间的相关关系,采用气温2.7℃为临界值对降水类型进行了划分,利用已有的T-200B型自动雨雪量计和普通雨量计的修正公式,并在日尺度基础上对降水进行了修正对比。经过修正,中游T-200B型雨量站全年降水量662.1 mm;普通雨量计全年降水量为657.2 mm;2005年修正后的降水量相比1993年观测到的降水量472 mm增加了近200 mm。结果表明在高寒山区降水观测,依据同步观测的气温划分降水类型,可以根据相关修正公式修正T-200B型自动雨雪量计和普通雨量计降水观测值。从而能够在高寒山区恶劣的自然环境自动连续准确的观测高寒区域的降水。     

42a来天山乌鲁木齐河源1号冰川变化及趋势预测

1959-2000年间天山乌鲁木齐河源1号冰川发生了显著变化,冰川物质平衡累计达-7976.0mm,冰川末端退缩171.06m,冰川面积缩小0.217km²,冰川厚度平均减薄8.86m,冰储量减小21.9×10⁶m³,冰川运动速度平均减小39.3%,冰川成冰带谱上移,冷渗浸重结晶带消失.从冰川物质平衡反映的气候变化趋势推测,1号冰川要扭亏为盈,改变已有的巨大的物质亏损(-7976.0mm),除非要连续21a出现42a来最大正平衡(+374.0mm).已有的观测研究表明,这种情况不大可能出现,1号冰川目前的退缩趋势还将持续相当一段时间,至少在未来20～30a内不会出现明显的前进.从树木年轮反映的冷暖气候变化周期性推测,目前正处小冰期以来第三个温暖期.若这次温暖期重现62～67a周期的情况,则温暖气候还将持续20～30a左右.可见1号冰川至少还将持续退缩20～30a.