论文部分内容阅读
冰川物质平衡变化是气候变化和径流响应的桥梁。山岳冰川融水对干旱区河川径流起到了重要的补给和调节作用,对维持区域生态稳定和人类社会发展至关重要。天山是新疆乃至中亚的天然“湿岛”,但山区大部分冰川物质平衡数据匮乏或空白,另外天山区冰川物质平衡模拟研究局限于单条冰川或个别流域,这限制了对天山冰川水资源的细致评估和物质平衡的空间分异等方面研究。本研究基于MOD11C3、TRMM 3B43等多源遥感数据,通过构建气温、降水的OLS空间降尺度模型,精准刻画天山产流区气温和降水的时空变化特征,并以此驱动分布式度日模型,模拟2000—2018a天山冰川的物质平衡变化,进而分析天山各流域冰川物质平衡的时空分异规律及其影响因素,并试图探究冰川融水变化及其对河川径流的补给特征。结果表明:(1)研究期内各流域产流区气温变化各异且均呈升温趋势,其中吐-哈流域、塔里木河流域、伊犁河流域、准噶尔流域的气温倾向率分别为0.47、0.35、0.24、0.21℃/10a。气温垂向变化体现出塔里木河流域和吐-哈流域气温垂直递减率较高,分别为-0.58、-0.57℃/100m;而伊犁河流域和准噶尔流域气温垂直递减率较低,分别为-0.48、-0.47℃/100m。天山各流域产流区气温变化表明流域的地理位置、地形地貌、平均海拔等可能是影响气温时空差异的重要因素。(2)研究期内各流域产流区降水时空分布各异,其中伊犁河流域降水呈减少趋势而其他流域降水均有所增加,伊犁河流域、准噶尔流域、塔里木河流域、吐-哈流域的降水变化率分别为-4.72、16.23、13.27、4.02mm/10a。降水垂向变化体现出吐-哈流域降水垂直递增最为明显,为13.28mm/100m;其次为塔里木河流域和准噶尔流域,分别为8.63、7.99mm/100m;而伊犁河流域降水垂直递增较弱,为4.57mm/100m。天山各流域产流区降水分布“西多东少”比“北多南少”的特点更为显著,水汽来源、地形、海拔对降水分布影响显著,结合气温增长的趋势发现天山气候整体呈现出暖湿化特征。(3)研究期内天山冰川整体上呈持续消融且不断加强的负平衡状态,2000—2010a为持续性增强而2010—2018a波动性减弱。从物质平衡时空分异特征来看,吐—哈流域和塔里木河流域冰川亏损较强,分别为-498.35、-458.29mm w.e.;准噶尔流域和伊犁河流域冰川亏损较弱,分别为-199.49、-331.10mm w.e.,吐-哈流域、准噶尔流域、伊犁河流域、塔里木河流域物质平衡梯度分别为-9.17、-6.45、-4.16、-3.28mm w.e./a。从物质平衡变化规律来看,天山单条冰川多年平均物质平衡值变化于-4222.83~260.31mm w.e.,其总体遵循“指数型积累与对数型消融”的模式。从物质平衡的立地条件来看,气温和降水分别处于-6.82~-1.82℃、354.38~432.97mm,坡度为0~8.54°、坡向偏北等条件对物质平衡影响最为显著,另外随海拔升高冰川物质平衡也将不断变大,由此发现冰川物质平衡受不同气候和地形因素的综合影响。(4)研究期内各流域冰川融水对河川径流补给明显,其中塔里木河流域融水补给率最明显,达26.16%;其次为准噶尔流域和伊犁河流域,分别为13.46%、13.45%;而吐-哈流域对河流补给略弱,为10.05%。冰川融水对河川径流的补给特征也表明,除物质平衡对气候变化敏感外,各流域冰川数量和规模对径流补给率也产生显著影响。