天山及周边地区空中水资源的稳定性及可开发性研究

本文利用天山及周边地区大气含水量序列的方差值和降水转化率,分析了天山地区空中水资源的稳定性和可开发性,结果表明：天山山区大气含水量的稳定性与大气含水量多少有密切关系,大气含水量低的地区,水资源稳定,而大气含水量高的地区,水资源不稳定。夏季是四季中方差最大的季节,稳定性较差;冬季是大气含水量方差最低的季节,特别是山区大气含水量稳定,秋季略高于春季。天山东部和西部地区的大气含水量方差明显要小,而中部地区的较大,这主要是由控制风带的强弱及水汽输送决定的。大气含水量的稳定性和海拔成反相关关系,这主要与水汽凝结的高度有关。地形高度变化和降水转化率密切相关,随海拔高度上升,降水转化率增大,降水转化率在2000m左右形成一个高值,天山山区年降水转化率最大,伊犁河谷冬季降水转化率最大。     

呼图壁河流域水体氢氧稳定同位素特征及转化关系

在气候变化和人类活动影响下,水资源短缺是干旱区面临的一个严峻问题.解决问题的关键是要深入了解干旱区独特的水循环机理,而分析不同水体中氢氧同位素特征及转化关系,是应用同位素示踪技术研究水循环机理的基础。以呼图壁河流域为研究区,分析了大气降水、河水、地下水和积雪融水氢氧同位素变化特征及不同水体的δD~δ¹⁸O关系,探讨了地表水对地下水的补给关系。结果表明：呼图壁河流域大气降水、河水、地下水和积雪融水中δD、δ¹⁸O的组成和季节变化差异较大,δD值分别为-86.25‰、-66.66‰、-69.82‰和-150.79‰,而δ¹⁸O值依次为-12.42‰、-9.94‰、-10.23‰和-19.42‰;河水受大气降水和冰雪融水的混合补给导致同位素的贫化,积雪融水主要受蒸发的影响导致同位素的富集,而河水和积雪融水对地下水有密切的水力联系,导致地下水同位素的贫化;呼图壁河上游地区河水对地下水的补给仅占到18.45%,而中下游区域的地下水补给占到90%以上。     

土库曼斯坦水资源现状及利用问题

土库曼斯坦地处亚洲中部干旱区西南部,沙漠广布,水资源短缺,是阿姆河等跨界河流水资源的主要消耗区,水资源利用问题及矛盾十分突出。开展该国水资源及其开发利用研究,对研究跨界河流及极度干旱区水资源可持续利用具有重要的借鉴意义。土库曼斯坦是中亚水资源总量最少的国家,河流多数跨界,出入境水量约为233×10⁸ m³,可利用水量远大于国内水资源总量,其中地表水资源总量约为9.39×10⁸ m³,地下水可开采量为5.69×10⁸ m³,而该国最主要的水利工程——卡拉库姆运河调来了阿姆河近1/3的水量,增加了灌溉面积。在水资源利用中,实际用水量的90%以上被用于农业灌溉,工业用水占7%左右,城市生活用水占2%。土库曼斯坦水资源主要靠调水工程和灌渠从界外引入,由于缺乏技术和资金支持,基础设施老化、管理混乱、水资源纷争复杂多变等水资源利用问题十分突出。在全球变化背景下,土库曼斯坦应加强在水资源的合理配置与高效利用、水资源国际合作等方面的工作,合理开发利用水资源。     

天山及周边地区空中水资源的稳定性及可开发性研究

利用天山及周边地区大气含水量序列的方差值和降水转化率,分析了天山地区空中水资源的稳定性和可开发性,结果表明：天山山区大气含水量的稳定性与大气含水量多少有密切关系,大气含水量低的地区,水资源稳定,而大气含水量高的地区,水资源不稳定。夏季是四季中方差最大的季节,稳定性较差;冬季是大气含水量方差最低的季节,特别是山区大气含水量稳定,秋季略高于春季。天山东部和西部地区的大气含水量方差明显要小,而中部地区较大,这主要是由控制风带的强弱及水汽输送决定的。大气含水量的稳定性和海拔成反相关关系,这主要与水汽凝结的高度有关。地形高度变化和降水转化率密切相关,随海拔高度上升,降水转化率增大,降水转化率在2000m左右形成一个高值,天山山区年降水转化率最大,伊犁河谷冬季降水转化率最大。     

新疆气候水文变化趋势及面临问题思考

新疆是亚洲中部干旱区的重要组成部分, 对全球变化响应异常敏感, 水资源问题突出, 研究变暖背景下新疆的气候水文变化及面临的问题, 对应对和适应未来气候变化及水资源安全具有重要意义。基于最新的气候水文观测资料和相关成果, 研究了新疆水文气候要素变化趋势与演变特征, 探讨了目前面临的主要问题及对策建议。结果表明： 1961—2018年新疆升温幅度高于全球平均水平, 冬季升温贡献最大; 降水量和降水日数均明显增加, 夏季降水增加最显著; 21世纪以来气温和降水均在高位波动, 但增加幅度减缓, 气候有从暖湿化向暖干化转折的迹象, 干旱化趋势加剧。21世纪以来, 极端最高气温、 极端最低气温和高温日数显著增加, 高温初日提前, 高温终日推迟, 极端降水事件、 暴雨雪强度和频次明显增加。受气候变化和人类活动共同影响, 塔里木河流域源流区径流量明显增加, 干流径流量微弱减少; 博斯腾湖水位阶段性变化明显, 2013年以来逐渐扩张; 艾比湖总体萎缩, 而山区湖泊赛里木湖面积稳定扩张。新疆气候水文变化面临主要问题包括： 对新疆气候变化趋势和物理过程认识不明、 水文气象灾害风险加剧难以把控、 气候变化影响不确定性加剧, 水安全问题迫在眉睫。建议趋利避害, 抓住气候机遇, 加快生态环境建设; 开展气候水文综合科学考察, 加强机理研究, 构建综合观测协同网络, 提高水文气象灾害风险调控能力; 将有效应对、 有序适应气候变化提升到战略的高度, 为建设美丽新疆和高质量发展服务。     

北疆冰雪运动气候适宜性及其变化特征

基于北疆43站的降雪量、日平均气温、日最高气温以及日平均风速等资料,应用冰雪运动气候适宜性指数(ISCI),对1961—2017年冬春季北疆的冰雪运动适宜性及其变化特征进行评估,结果如下：(1)北疆大部分站点都适宜开展冰雪运动,阿勒泰等地最为适宜,但伊犁河谷大部分站点、阿拉山口与达坂城等地适宜程度相对较低。(2)冰雪运动气候适宜程度与降雪量并非线性关系,北疆冬春季区域平均降雪量越大,很适宜与不适宜开展冰雪运动的站点都越多。海拔在1200 m以上的站点均适宜开展冰雪运动。(3) ISCI指数的年际差异明显,区域平均ISCI指数随时间推进而减小,但不同站点的ISCI指数线性变化趋势有升有降。1998—2017年期间,北疆适宜冰雪运动的站点较之前大范围减少。(4)阿勒泰地区各站在所有时间阶段中均适宜开展冰雪运动,尤其是阿勒泰北部,冰雪运动气候适宜程度呈阶段性增大,而伊犁河谷大部分站点的冰雪运动适宜程度整体呈阶段性减小。     

气候变化和人类活动对中亚地区水文环境的影响评估

中亚地区是我国天气的上游区,生态环境异常脆弱,必须要保证该地区生态环境和资源安全,水资源安全首当其冲.研究和评估气候变化和人类活动对中亚地区水文环境的影响,具有重要的战略意义.近百年来中亚地区气候有暖湿化趋势,气温增温持续时间较长且增温幅度较大,近50a增暖更加明显(0.47℃·(10a)^-1),其中冬季增温最快,预估未来会延续变暖的态势;同时20世纪80年代之后降水量持续波动上升.气候变化对该地区水资源的时空分布及湖泊变迁造成了重大影响,人类活动加剧了水资源短缺,近50a来锡尔河和阿姆河入咸海径流量均呈减少的趋势,20世纪70年代之后拦水蓄水水库等水利工程的建设,加上灌溉用水的增加,导致两河入咸海水量骤减;而1987年之后两河入咸海水量回升,主要是气温回暖、降水增多,加速了常年积雪和冰川融化,使得进入河道的径流量增加.同时,湖泊水位下降,面积收缩,水质恶化.中亚水资源问题主要是跨国水资源分配和水环境恶化问题,要做好水资源评估和用水规划工作,建立覆盖全区域的水资源环境监测网络.中亚国家需要共同参与制定一套完整的、综合考虑人口、社会经济、生态环境等因素的水资源管理政治立法决策体系,构建中亚各国人水和谐、互利共存的水资源新秩序,以水资源可持续利用来支持经济与社会的可持续发展.     

新疆区域CRA40地面气温检验分析

将高空间分辨率的CRA40地面日平均气温插值到新疆区域105站,以105站实测气温为基准,用平均误差(ME)、均方根误差(RMSE)和相关系数(r)3项检验指标,对新疆区域CRA40地面气温数据质量进行评估,与ERA5气温检验结果进行比较。结果表明：(1)1981—2020年,新疆区域105站CRA40日平均气温与测站实况之间的相关系数r_CRA40为0.973,通过0.001的显著性水平检验。新疆区域CRA40气温与实况比较,日平均气温的年平均值、年最大值和最小值分别相差0.12、0.02和1.94℃,日平均气温年最大、最小值出现日期完全一致。(2)逐年检验结果中,2004年之前ME_CRA40为负偏差,2005年之后为正偏差,无论是ME_CRA40和RMSE_CRA40还是R_CRA40,都反映出2005—2020年新疆区域CRA40气温数据质量有所改进,较前期更加接近ERA5。(3)逐月检验结果中,新疆区域ME_CRA40绝对值和RMSE_CRA40     

中亚区域干湿及极端降水研究综述

中亚区域是全球最大的非地带性干旱区,是我国天气上游关键区,对中国西北及东部地区的灾害性天气发生和区域气候变化具有重要影响。中亚干湿气候环境表现出明显的"西风模态"特征。在亚轨道时间尺度上,太阳辐射等外部驱动对中亚区域水热变化起主导作用,而在百年-年代际尺度上,内部变率对中亚降水变化更为重要。高、中、低纬系统和中亚低值系统的活跃,共同造就了中亚东部(新疆)降水年代际和年际异常增多。西亚西风急流是联系高、中、低纬环流系统相互作用的纽带。中亚区域干湿变化总体不显著,但进入21世纪后有明显的下降趋势。在现有气象业务观测网和移动观测设备的基础上,在伊犁河谷开展了针对中尺度系统和云微物理特征的强化观测试验,建立规范易用的观测数据共享平台,为进一步研究干旱区极端降水的精细化结构和触发机制提供数据支持。     

基于地基GPS资料的天山山区夏季大气可降水量特征

基于新疆天山山区2012—2015年夏季的GPS/PWV资料、探空资料和逐日降水资料,运用多种统计方法,分析天山山区夏季大气可降水量(PWV)的时空变化特征,并初步探讨其原因。从夏季平均值分布来看,天山山区各站PWV分布存在明显差异,与海拔高度呈显著负相关关系;且低海拔站点PWV比高海拔站点表现出更大的发散性和可变性,有雨日PWV的极值、中位数等整体高于无雨日。天山山区夏季PWV表现出显著的月变化和日变化。大部分站点7月PWV最大,6月次之,8月最少;一日之中在10时左右出现日最大值,个别站点表现出不同的变化特征,且有雨日和无雨日也存在一定差异。天山山区各站夏季降水量与其PWV关联性不明显,降水量和水分循环指数均与海拔高度呈显著正相关关系。这可能是因为夏季山区高海拔站点更易产生局地对流性降水,从而增加水分循环次数所致。