新疆阿勒泰地区积雪变化特征及其对冻土的影响

依据新疆阿勒泰地区气象台站观测的1961-2011年最大积雪深度、 积雪日数资料与安装在库威水文站的雪特性站观测的积雪密度资料, 讨论了新疆阿勒泰地区积雪的变化特征. 结果表明: 阿勒泰地区近50 a来最大积雪深度变化均呈显著增加的趋势, 且西部最大积雪深增加趋势大于东部. 积雪日数变化较为复杂, 在空间分布上有差异, 位于最东面的富蕴和青河50 a来积雪日数呈减少趋势, 其余各站均为增加趋势, 且东部历年平均积雪日数略高于西部, 积雪日数的增加趋势比最大积雪深度增长得平缓. 2011年8月-2012年9月在阿勒泰额尔齐斯河上游库威水文站架设的雪特性站观测资料表明, 在额尔齐斯河源头高山区冬季积雪主要是空心化的密实化过程, 升华可能是其主要的物质损失过程, 引起升华的主要气象要素是气温、 风速和水汽压. 各站月最大冻结深度与海拔关系较为密切, 随海拔的增加而增大. 积雪20 cm厚是积雪对下伏土壤冻结影响的一个界限, 积雪厚度超过20 cm就有一定的保温作用; 积雪超过40 cm时, 气温变化对下伏土壤冻结的影响保持稳定, 冻结深度也达到稳定值; 但当积雪厚度超过70 cm之后, 冻结深度会再次发生变化, 可能是由于地温从下向上的影响或地温不能与气温交换而产生的又一次变化.     

新疆冰川、积雪对气候变化的响应(Ⅰ):水文效应

新疆是我国冰川、积雪资源最为丰富的地区,冰川和积雪融水在水资源构成中占有重要的地位,其对气候变化的响应使得河流水文过程发生明显的变化,对新疆干旱区的水资源利用和管理产生重大影响.新疆高山流域产流占地表径流的80%以上,其中冰川和积雪融水径流在总径流中的比例可达45%以上,积雪和冰川融水是河流的主要补给来源.在新疆北部的阿尔泰山和天山北坡河流主要以融雪径流补给为主,而在天山南坡、昆仑山、喀喇昆仑山和天山北坡的伊犁河流域的河流以冰川融水补给为主;以融雪径流为主要的河流主汛期在春季到夏初,而冰川融水补给的河流夏季是主汛期.随着新疆气候向暖湿转变,高山流域的水文过程对气候变暖和积雪增加产生明显的响应:以积雪为主补给的河流,水文过程对气候变暖的响应表现为最大径流前移,夏季径流减少明显;以冰川融水补给的河流,径流响应表现为6-9月汛期径流量明显增大,汛期洪水增多,年流量增加.由于不同补给类型河流的水文过程发生变化,其相应对下游的水资源供给和洪水安全管理产生了重大影响,在水资源管理方面需要适应气候变化对水文过程的调整,减缓气候变化对水资源安全的影响.     

1860-2005年伊塞克湖水位波动与区域气候水文变化的关系

应用吉尔吉斯坦天山伊塞克湖1860-2005年的湖水位资料及土尤克苏冰川雪线和卡拉库里气象站1879-1998年的观测资料,分析了伊塞克湖145 a来水位波动的主要原因及区域气候变化特征,并与中国新疆天山地区的博斯腾湖及1号冰川雪线变化进行了比较.结果表明:天山伊塞克湖地区近百年来气候一直处于暖干化过程,1986年以后气候有转向暖湿的迹象.这种现象是与我国西北气候由暖干向暖湿转型相对应的,是转型在空间上的向西扩展.分析认为,气候变化的暖湿转型原因主要是全球变暖导致全球水循环速度加快,西风环流和印度洋环流带来的水汽含量增加,导致了该区降水量增加;也与气候变暖使局地蒸发量加大,降水机会增多而引起降水量增加等因素有关.     

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.     

降水对陇西黄土滑坡的诱发作用及时空影响分析

以现场调查、试验测试数据为依据,从降水（主要指大暴雨或连阴雨）改变地形地貌促使滑坡形成、改变滑坡土的成分构成、改变滑坡的土体结构及稳定性、改变滑坡土的力学强度4个方面阐述了对黄土滑坡的诱发作用。选择典型城市的系列降水资料及发生滑坡数量,从多年降水、年内降水过程及降水的空间变化3个方面阐述了对黄土滑坡的时空影响。年际上,同一区域滑坡发生的频次与多年降水过程呈现良好的相关性,存在丰水年发生滑坡次数多、规模大而枯水年发生滑坡次数少、规模小的规律,丰水年发生滑坡数量一般是枯水年的3~5倍、平水年的1~2倍;年内滑坡集中出现于6-9月份和2-3月份,占全年滑坡数量的80%以上;不同区域,年降水量及降水强度越大,黄土滑坡发生频率越高,规模也越大;自东南向西北,随着降水量及降水强度的递减,依次划分为黄土滑坡强发育区、较强发育区和一般发育区。     

开都河源区气候变化及径流响应

应用巴音布鲁克水文站和气象站1960-2005年的观测资料,分析了开都河流域源区气温和降水的变化特征以及径流对气候变化的响应.结果表明:近46 a来开都河源区气温总体呈上升趋势,而降水量年际波动较大,降水量自1989年以来增加显著,降水和气温是开都河源区径流量变化的主要影响因素.年降水量与年径流量的单相关系数最大,为0.73;年平均气温与年径流量的相关系数为0.36.在降水量不变的情况下,径流量随气温升高而减少;在气温不变的情况下,径流量随降水量的增加而增加;而在降水量和气温都增加的情况下,径流量将有所增加.     

乌鲁木齐河源区44a来气候变暖特征及其对冰川的影响

应用乌鲁木齐河源区大西沟气象站1961-2004年44 a逐日气象观测资料,从最高、最低气温、日较差及积温变化角度分析了河源区的气候变暖特征.结果表明:最低、最高、年平均气温、冬季极端最低气温均呈升高趋势,并且最低气温的上升幅度大于最高气温的上升幅度,呈非对称性变化;气温日较差有显著变小的趋势;日照时数有变少的趋势,可能与大气中水汽含量的增加、云量增多有关,显示了大气水汽温室效应在气候变暖过程中的重要作用.河源区云量出现主要在下午到晚上,其增多显示的水汽温室效应使最低温上升明显,进而对冰川的消融和冰川冰的增温产生影响.计算了稳定通过T≥0℃的气候积温,其与冰川物质平衡相关性最大.最后讨论了积温变化趋势与1号冰川物质平衡的关系以及冰川对气候变化的敏感性.     

人类活动对阿克苏河绿洲气候及水文环境的影响

在人类活动的影响下,阿克苏河下游绿洲呈现出气候变化特征的差异.其中,阿克苏市夏季气温以0.20℃/10 a的速率在升高,而阿拉尔由于受绿洲效应的影响,夏季气温却以-0.27℃/10a的速率呈下降趋势.人类干预已经成为阿克苏绿洲水资源变化的主导因素.为农业开发修建的拦河闸引水、水库蓄水等已改变了河道径流的年内变化,与中游西大桥水文站相比,位于下游的阿拉尔水文站夏季径流比重上升,春季下降.尽管近50年来天然来水量在不断增加,但由于垦植面积的扩大和粗放型农业的发展,使灌溉引水和人类活动耗水不断增加,从而导致阿克苏河补给塔里木河的水量明显减少,阿拉尔水文站年径流量持续减少,径流量减少达17.64%.阿克苏河西大桥站水质在各时期均为I级清洁水质,塔里木河阿拉尔的水质在绿洲农业大规模开发之前,河水未受到人为干扰,水质良好;而经过绿洲耕地开发和垦植洗盐,河水矿化度不断增加,阿拉尔站河水枯水期矿化度由1960年的0.67g/L增加到2000年的5.27 g/L.人类活动改变了地表水的地域分配,从而影响到地下水的补给,使地下水的水位和水质发生盐化.大量引用河水漫灌,导致阿克苏河绿洲地下水位抬升,地表蒸发强烈,造成盐分积累,土壤次生盐渍化严重.     

天山南、北坡典型河流出山径流对气候变化响应的分析对比

基于有关水文、气象台站的降水、气温和径流观测资料,对天山南、北坡的代表性河流——开都河与乌鲁木齐河上游山区径流变化及其对气候变化的响应进行了分析。在此基础上建立山区径流对气候变化的响应模型,假定不同的气候情景组合,就两条河流出山径流对气候变化的敏感性进行分析对比。结果表明,近40余年,两条河流山区年降水量、平均气温及径流总体上均呈波动状上升态势。一方面径流与降水、气温的变化呈明显的正相关关系;另一方面山区径流对降水、气温变化的响应的程度存在着明显的区域性差异,即乌鲁木齐河出山径流对降水变化的响应程度明显强于开都河,而开都河出山径流对气温变化的敏感性要高于乌鲁木齐河。     

1954-2007年叶尔羌河上游山区径流和泥沙变化特征分析

1954-2007年的54 a来,在全球气候变暖的大背景下,叶尔羌河流域气温升高,降水增加,水循环加强,年径流量呈线性增加趋势,冰湖溃决洪水增加.随着径流和洪水的增加,叶尔羌河水年含沙量呈显著线性增加趋势,年输沙量也呈显著增加.21世纪以来,栏杆站的含沙量与输沙量占卡群站的比例有明显增大,但与年径流量的变化是相反的.由于冰雪径流与降水增加对流域水文过程的共同影响,使得河流水文过程变化更加复杂.