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纳木错位于藏北高原东南部,念青唐古拉山北麓,是进行气候变化及其区域响应研究的典型地区。本文利用地形图、遥感影像、纳木错流域周边站点的气象资料,以及野外考察获取的水文资料等,运用FAO56Penman-Monteith模型、地理信息系统与统计分析等方法,辨识了34年以来纳木错流域内湖泊、冰川的时空格局变化,从气候变化的角度讨论了湖泊变化的原因,在此基础上,建立水量平衡方程,定量地分析引起湖泊面积和水量变化的主导因素。
本文的主要工作包括以下几个方面:(1)整理了纳木错流域周边站点的气象资料,以及湖泊水深与入湖径流量等第一手的实测数据;收集覆盖整个研究区的地貌图、地质图和1:10万的数字化地形图等资料;完成TM(1991年)、ETM(2000年)和CBERS-1(2004年)三期影像的数据处理工作。(2)运用遥感和地理信息系统手段以及“图谱”分析的方法,建立纳木错流域湖泊、冰川变化图谱,辨识了近34年以来湖泊、冰川时空格局变化。(3)运用趋势分析、Mann-Kendall非参数检验等统计分析方法,分析了纳木错流域及其附近区域气候要素的年际、年代际以及季节的变化规律,讨论了气候变化对湖泊的可能影响。(4)建立湖泊水量平衡方程,运用Penman-Monteith模型、Bagrov模型、克里格插值(Kriging)和光滑薄板样条插值法(ThinPlateSmoothingSpline)等,估算了湖面蒸发、入湖径流量和湖面降水量等,定量的分析了纳木错面积和水量变化的可能原因。
获得的主要进展与新认识包括:
(1)1970~2004年,纳木错的面积共增加了73.04km2,增加速率为2.15km2/a。同期流域内的冰川面积共减少了3257km2,减少速率为0.96km2/a。纳木错流域内的湖泊扩张与冰川退缩在时间上和空间上均具有很好的一致性。
(2)1971~2004年,气温呈显著上升趋势,纳木错湖面降水量以及流域内陆面降水量明显增加,湖面蒸发量下降。1971~1990、1991~2000和2001~2004年三个时段的气候要素分析结果显示:研究区域内呈现气温逐步上升,降水量逐渐增加,湖面蒸发量逐渐减少,陆面蒸发量却逐渐增加等变化趋势。
气候要素变化对纳木错的可能影响主要体现在以下几个方面:纳木错为内陆封闭湖泊,水源补给主要为降水和冰川融水;气温的升高会导致冰川表面消融加快以及冰川的减薄或退缩,从而使冰川融水补给湖泊的水量增加;降水增加,必然补给湖泊水量增加;湖面蒸发量下降,对湖泊水量的消耗减小,从而利于湖泊扩张。因此,纳木错扩张是流域内冰川融水增加、降水增加及湖面蒸发减少共同作用的结果。
从纳木错水量补给状况来看,在1971~1991年和1992~2004年两个研究时段内,由降水产生的补给量分别占总补给量的66.42%和69.21%,而冰川融水补给则分别占33.58%和30.79%,略低于降水补给量,因此,降水量的增加对湖泊扩张贡献率较大,是引起湖泊扩张的主要原因。