滇中引水工程取水点上游金沙江流域水汽输送及其收支特征研究

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水文循环的大气过程是水文循环的重要过程之一,全球生态环境系统和水资源系统的结构组成和演变情况深受其影响,一定程度上改变了人类的生产生活方式。大气水汽也是区域水循环的关键,是区域降水的来源。滇中引水工程是解决云南水资源空间分配不均的世纪工程,是云南省经济社会跨越发展的战略工程、支撑工程、民生工程和生态工程。因此研究滇中引水工程取水点上游金沙江流域的水汽输送及其收支情况能更好的制定治理措施以及加强流域的水资源管理,为流域综合治理和开发提供依据。本文基于地形数据ASTER GDEM V2、1979-2018年ECMWF的ERA-Interim逐月再分析资料(0.25°×0.25°)及中国气象数据网提供的同期各省各气象站共22个站点的逐月降水资料,较为系统、全面地研究了滇中引水工程取水点上游金沙江流域1979-2018共40年的水汽含量和降水量时空变化特征、水汽输送特征、水汽收支及其变化特征,主要研究内容和结论如下:(1)滇中引水工程取水点上游金沙江流域上空的水汽含量由南向北、由东向西呈递减的趋势;各时段的水汽含量分布在西南部呈现倾斜的倒“U”型,东南部呈现正“U”型;年平均水汽含量呈现上升的趋势,线性变化率为0.2mm/10a。研究流域多年平均降水量自西北向东南呈逐渐增加的分布形态,符合“夏秋春冬”的变化特征,多年来平均降水量有略微的上升趋势;流域上段、下段降水显著增多,中段无明显变化。研究流域四季的水汽含量和降水量从大到小均为夏秋春冬,多年平均月水汽含量和降水量的分布呈单峰型,最高值出现在7月,向两边逐渐减少,大致成对称分布。研究流域年平均水汽含量同年均降水量之间为弱相关关系,相关系数为0.28;各季节的相关性差异显著,夏季为中度相关,其中7月的相关度最高,相关系数高达0.809,春季和秋季为低度相关,冬季为极度弱相关,逐月相关性分析更能为流域的降水提供重要指导。(2)滇中引水工程取水点上游金沙江流域主要受到来自阿拉伯海北部的偏西风水汽和孟加拉湾水汽两支水汽的影响,偏西风水汽输送占主导。春季主要受西南侧发源于阿拉伯海北部的偏西风水汽输送带影响;夏季的水汽主要来源于孟加拉湾和阿拉伯海;秋季的水汽来源主要有偏西风水汽输送、西太平洋偏东风强水汽输送和孟加拉湾水汽输送;冬季的水汽主要由青藏高原北支偏西风来提供。研究流域水汽输送方向以自西向东的纬向为主,强度值约为30-130 kg·m-1·s-1;辐散辐合区呈大小不一、密度不一的环状分布,其辐散辐合密集区多处于南北两端;与低层大气相比,高层大气的辐散辐合强度有所降低;辐合辐散随季节交替变化,夏季为水汽辐合区,冬季为水汽辐散区。(3)滇中引水工程取水点上游金沙江流域年平均水汽净收支为38.13km3,且年际变化以3.25km3/10a的速率增长;大气水汽的输出边界只有东边界,其余边界在全年均为水汽输入边界,其中西边界贡献最大,平均约为76%;水汽净收支呈“盈余”状态,且“盈余”量逐渐增加。从各季节水汽收支变化特征来看,春夏秋冬四季均为水汽“盈余,其中夏季对全年水汽净收支贡献最大,约为58.4%,春秋两季贡献相差不多,均为9%左右;除冬季以外,其他各季节水汽输送量均呈上升趋势。逐月水汽收支中,2-10月的水汽净输入量均在200 km3以上,雨季(4-10月)为净输入期,其中6-9月为全年最大,旱季(11月-次年3月)为净输出期。
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