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。     

新疆塔里木河流域近50a气候变化及其对径流的影响

根据塔里木河源流区1958-2004年的水文气象数据,利用Mann-Whitney和Mann-Kendall非参数技术检验,对塔里木河源流区近50 a来气候变化的长期趋势、变化特征及其空间分布进行检测,并分析了塔里木河流域气候变化背景下的径流变化趋势.结果表明:流域气温和降水均在20世纪80年代中期发生了跳跃式的突变,且自20世纪80年代中期以来气温和降水均保持较高的增长趋势,90年代成为近半个世纪以来最温暖的10 a.阿克苏河区和开孔河区增温幅度大于叶尔羌河区和和田河区,除和田河区外,各区的增湿幅度基本上都超过了10%.与气候变化相一致,塔里木河上游源流区的年径流量除和田河表现出轻微减少趋势外,叶尔羌河和阿克苏河的年径流量均呈增加趋势,其中,阿克苏河的年径流量增加了10.9%.流域气温、降水与厄尔尼诺的χ2独立性检验表明,El Ni(n)o与La Ni(n)a事件对流域年均气温和年降水不存在显著的影响.     

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 %.     

塔里木河流域近40 a来气候、水文变化及其影响

塔里木河流域平原地区在近 10a明显变暖 ,较明显的增湿出现在近 2 0a,大部分平原地区近10a反而略有变干的迹象 ;2 0世纪 90年代是流域山区近 4 0a来最暖阶段 ,在天山南麓中西部山区和帕米尔高原一带 90年代增湿幅度大 ,西昆仑山北坡一带近 2 0a降水变化很小 .塔里木河流域 4条源流出山口多年平均径流量为 2 2 4 9× 10 8m3 ( 195 7— 1999年 ) ,年代际尺度上 ,5 0— 80年代基本接近多年平均值 ,而 90年代由于受山区增暖变湿影响 ,4条源流径流量达 2 4 1 9× 10 8m3 ,增幅 7 6 % .由于源流区人类活动的影响和粗放型农业 ,补给塔里木河源流条数减少 ,塔里木河干流上中游区间耗水量严重 ,中下游水量来水量在近 4 0a中持续减少 ,导致下游生态环境急剧恶化     

塔里木河流域2005年四源流对干流供水径流情势分析

2004年塔里木河流域四条源流出山口天然径流量272.1×10⁸m³,属丰水年,比多年平均值224.9×10⁸m³多47.20×10⁸m³,增加21.0%;比20世纪90年代平均241.9×10⁸m³多30.20×10⁸m³,增加12.8%,在1957-2005年49 a水文系列中排名第5位.其中,阿克苏河、叶尔羌河、和田河3条源流与多年均值比较,增幅达22%～25%,开都-孔雀河为平略偏丰.四条源流入塔里木河总水量为56.88×10⁸m³,占四条源流出山口天然径流总量的20.9%.根据现今塔里木河综合治理,仍需要制定长远的全面流域规划,以生态系统建设为根本,从工程上、宏观水量控制管理上、经济上和科技手段上,保障实现塔里木河流域水资源的可持续开发利用.     

气候变化对玛纳斯河的径流量影响预测模拟分析

山区积雪和冰川融水径流是内陆干旱区的重要水资源, 研究全球变暖情景下温度对融雪径流的影响具有重要意义. 以典型的内陆河玛纳斯流域上游为例, 利用基于度-日因子算法的SRM(Snowmelt Runoff Model)融雪径流模型, 根据当前变化趋势和年内分配模拟出20种假定来模拟未来气候情景(气温上升1 ℃、 2 ℃、 3 ℃、 4 ℃和降水变化率为0、 ±10%、 ±20%的随机组合情况)下的河道径流量, 从而计算出径流量的变化率, 分析了温度和降水变化对径流量的影响. 结果表明: 对于以雪冰融水为主要补给的玛纳斯河, 随着温度和降水的增加, 径流量也会增加, 并会使融雪径流提前. 假定降水量不发生大的变化, 温度增高1 ℃, 径流量增大13%~16%; 在气温一定时, 降雨量增加10%, 径流量增加2%左右, 说明气温和降水都对干旱区内陆河山区径流形成具有重要影响. 该研究对制定气候变化情景下的水资源适应对策具有重要指导意义.     

西北地区冰川径流变化的某些特征

由于冰川的存在及其退缩,乌鲁木齐河源１号冰川的径流量高出同等条件下非冰川区径流量的６１％,其中９２％是由于冰川退缩和减薄补给的．７０年代中期开始的气候变暖引起的冰川径流增加过程,在冰川补给最丰富的塔里木河流域年径流系列中有一定程度的反映,特别是在冰川覆盖率较大（＞５％）的河流,１９７７～１９８９年与１９５６～１９７６年相比,在冰川补给最大的８月份,降水减少,气温升高,而山区径流明显增大;根据不同方法对冰川物质平衡的研究成果表明,若气温升高１℃,冰川径流的增加幅度不小于目前冰川径流的５０％,也就是说冰川的存在可以在一定程度和时间内抵消或减弱气候变暖对西北干旱区水资源的不利影响     

气候变化对洪水频率和洪峰流量的影响

以月平均流量和月最大洪峰流量的相关关系为基础,建立了洪水频率评价模型,并用非参数方法估计各级流量的条件概率.利用月水量平衡模型求得未来不同气候变化情况下的月均流量过程,并探讨气候变化对洪峰流量及洪水频率的影响.东江和汉江部分流域的应用结果表明,降水变化对洪水频率和洪峰流量的影响要比气温变化对其的影响敏感得多,气温升高2℃,降水增加10%～20%,2年一遇的洪水频率要相应增加19.1%～47.4%;20年一遇的洪峰流量要增加10.2%～24.1%.     

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.     

黄河源区气候对径流的影响分析

根据对降水响应速度的快慢,径流又可分为直接径流和基流。基流一般定义为河川径流中来自于地下蓄水或者其他延迟水源的成分,代表地下水出流;直接径流表示对降水事件的直接响应。从这一思路出发,文中在分析降水到总径流、直接径流和基流的转化率的基础上分析了气候变化对径流的影响。研究发现,黄河源区的径流系数随降水量的增加而增大,随气温升高而降低;径流随着降水的增加而增加。20世纪90年代降水减少和气温的大幅度升高是黄河源区径流减少的重要原因。区间子流域分析表明,不同的子流域气温和降水对径流的影响不同,在吉迈以上区间,年气温比较低,气温是影响径流系数的主要因子,径流随着气温的升高而降低,降水对径流的影响比较小;在吉迈—玛曲区间,直接径流量/降水量主要受降水的影响,总径流量/降水量、基流量/降水量随降水增加而升高,随气温升高而降低。总径流和基流随降水的增加而增大,随气温的升高而减少;在玛曲—唐乃亥区间,径流系数随着降水量的增加而增加,直接径流量/降水量随气温的升高而降低,降水是径流的主要影响因素。     

全球变暖情景下黑河山区水循环要素变化研究

利用有关水文气象台站的观测资料,对近50年来黑河上游山区流域降水、气温与径流深等水循环要素的变化进行了分析,结果表明：该区域的平均气温变化总体上呈上升的趋势,且其升温幅度高于全球过去50年的升温幅度;降水与径流的变化均呈增加的趋势,但增幅不是十分显著,且径流增长的增幅要大于降水量,这意味着径流的增长并不完全依赖降水的增加,气温上升导致的冰川和高山积雪及地下冻土层融水增加也是影响黑河上游山区流域径流变化的重要原因。根据降水和气温未来的变化趋势,预计在未来50年中, 除非遭遇到特别极端的气候组合,黑河山区径流仍将维持过去50年来缓慢增加的趋势,但增幅非常有限,最大变幅基本在目前多年均值的±5%左右。     

西天山山区气候变化与灌区绿洲气候效应

对近40a西天山山区气候变化的特点及其变化趋势进行了分析,并以阿克苏源流区、阿克苏灌区以及叶尔羌河灌区的14个气象站的观测资料(1961—2000年)为基础,重点研究了灌区的气候变化及绿洲气候效应.20世纪90年代以来,各区域的气温增高,降水增多,其中在源流地区降水增加幅度最大,而沙尘暴、浮尘和大风日数都有明显的下降.最后,讨论了气候变化与绿洲发展的关系.     

近50a来塔里木河源流区区年径流量的持续性和趋势性统计特征分析

对塔里木河源流区三条源流5个水文控制站1957-2003年近50 a的年均气温、降水及年径流资料,在进行Mann-Kenclall非参数统计检验的基础上,运用R/S法分析了5个水文控制站年径流量的Hurst指数,以统计特征估计未来径流量的变化趋势.结果显示:由于近年来温度的持续升高,阿克苏河的径流量有显著的增加趋势,并且其增长的持续性较强;和田河的径流量有微递减的趋势,但趋势并不显著,在未来的变化中,其随机性较强;叶尔羌河的径流量虽表现出增加的趋势,但趋势不显著,其径流量在未来的变化中将会是反持续性与随机性共存.     

气候变化对新疆玛纳斯河流域水文水资源的影响

考虑积雪和降水不均等特点,对流域进行分带处理,提出和建立了包含积雪融雪结构的水文评价模型。利用该模型求得未来不同气候变化情况下的月均流量过程,分析气候变化对玛纳斯河流域水文水资源的影响。结果表明:若气温升高2℃,降水减少20%,则夏季径流减少52.59%,冬季径流减少1.77%,年均径流减少46.87%。     

气候变化对中国西北地区山区融雪径流的影响

选择祁连山黑河流域作为中国西北地区山区积雪流域的典型代表，分析了1956－1995年40a以来气候，积雪变化的状况和特点以及春季融雪径 波动趋势，利用融雪径流模型（Snowmelt Runoff Model-SRM)和卫星遥感数据模拟气温上升框架上的融雪径流变化情势，结果表明，中国西北地区山区的气候变化主要表现在年平均气温的缓慢上升而降水基本平稳，年内气温的上升幅度以1－2月份比较强烈，而3－6月融雪期的气温并没有大的变化，导致融雪期在时间尺度上的扩大，融雪径流呈慢增加趋势且受径流周期变化控制，融雪径流峰值的时间上前移。     

天山南坡高冰川覆盖率的木扎提河流域水文过程对气候变化的响应

木扎提河是天山南坡冰川面积覆盖率最大（48.2%）的河流， 流域径流过程对气候变化极为敏感， 为了合理管理和规划水资源， 确保水资源的可持续利用， 亟需定量评估气候变化对该流域水文过程的影响。以VIC-CAS分布式水文模型为计算平台， 利用实测的径流和两次冰川编目间的冰川面积变化数据开展了模型的多目标参数化校正和验证， 有效提高了模拟结果的“真实性”， 然后通过数值模拟结果结合观测数据定量解析了流域径流的组成、 变化特征及对气候变化的响应机理。结果表明： 木扎提河总径流集中在暖季（5 - 9月）， 占全年总径流量的77.9%， 冰川径流、 融雪径流和降雨径流分别占总径流量的66.6%、 26.4%和7.0%。1971 - 2010年木扎提河流域气温和降水呈显著增加趋势， 由于降水的增加， 降雨和融雪径流均呈增加趋势， 但冰川径流呈现明显减少趋势， 导致总径流呈现下降趋势。在RCP4.5情景下， 未来该流域气温呈现明显升高趋势， 降水表现为微弱下降趋势； 气候变暖后， 更多降水以降雨形式发生， 未来降雨径流将明显增加， 降雪和融雪径流已于20世纪90年代达到峰值， 随后明显减少； 冰川面积将持续萎缩， 冰川径流于21世纪10年代达到拐点， 随后明显减少， 导致河道总径流量也将明显减少。     

1950~2005年大通河流域径流变化特征及影响因素

以大通河流域享堂水文站1950~2005年实测径流数据为基础,综合运用趋势分析、累积距平、R/S分析、Morlet小波分析、降水-径流深度双累积曲线等数理统计方法,研究了大通河流域径流的年内分配、年际变化和周期振荡特征、并定量分析了气候因素和人类活动因素对径流变化的影响。结果表明:（1）大通河径流年内主要集中在510月,占年径流总量的82%左右。1950~2005年,大通河流域年径流呈微弱减少趋势,递减率为-0.55×10⁸m³/10a（R2=0.025,P=0.249）,Hurst指数为0.58,表明未来一段时间内径流仍可能呈减少趋势;（2）1950~2005年,大通河流域年径流在27a时间尺度上周期震荡明显,经历了"多-少-多-少-多-少-多"7个循环交替;（3）大通河流域降水-径流深度双累积曲线在1994年发生显著偏移,1994年之前径流变化主要受降水影响,1994年以后,径流变化主要受人类活动影响。     

暖湿气候对赛里木湖的影响

赛里木湖集水面积1408km²,湖面面积457km²,最大水深86m,总蓄水量210×10⁸m³,是新疆最大的高山湖泊,湖面海拔2073m,四周高山环绕.20世纪80年代以后,赛里木湖及邻近地区,气温逐渐升高,降水增多,气候趋向暖湿.20世纪80年代气温比前20a平均升高0.4～0.6℃,90年代气温比80年代升高0.3～0.4℃,比前20a平均升高0.7～1.0℃,比前30a平均升高0.6～0.8℃.20世纪90年代,切德克水文站降水量比多年平均多5.4%;匹里青水文站降水量比多年平均多7.0%;温泉气象站增加最多,比多年平均增加20.3%.赛里木湖相邻地区降水径流增多,赛里木湖区的降水径流增大,导致湖水位上升.