中亚天山山区冰雪变化及其对区域水资源的影响-地理学报.pdf

第73 卷第7 期 地 理 学 报 Vol.73, No.7 2018 年7 月 ACTA GEOGRAPHICA SINICA July, 2018 中亚天山山区冰雪变化及其对区域水资源的影响 1, 2, 3, 4 2 邓海军 ，陈亚宁 （1. 福建省陆地灾害监测评估工程技术研究中心，福州350007 ；2. 中国科学院新疆生态与地理研究所 荒漠与绿洲生态国家重点实验室，乌鲁木齐830011 ；3. 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地， 福州350007 ；4. 福建师范大学地理科学学院，福州350007） 摘要：冰川和积雪是构成山区固体水库的主体，对区域水资源稳定性具有调节功能，但深受气 候变化的影响。以中亚天山为研究区域，基于长时间序列的观测数据，分别从冰川、积雪、水储 量、径流等方面进行分析，并选取阿克苏河、开都河及乌鲁木齐河3 个典型流域，研究天山山区 冰雪变化对流域水资源的影响。结果表明：①冰川退缩速率与面积的函数关系为f （x ）= - -0.15 2 0.53×x （R = 0.42 ，RMSE = 0.086 ），说明小型冰川对气候变化的响应更为敏感。同时，中低海 拔区域的冰川退缩速率大于高海拔区域；②2003-2015 年天山山区水储量的递减速率为-0.7± 1.53 cm/a ，天山中部区域的递减速率最大，这一结果与该区域冰川急剧退缩相吻合；③近半个 多世纪以来，冰雪融水径流增加是这3 个典型流域径流量增加的主要原因，其中阿克苏河增幅 8 3 最大（达0.4×10 m /a ）。但自20 世纪90 年代中期以来，3 个流域的径流量都呈减少趋势，与流域 内冰川面积减少、厚度变薄及平衡线海拔升高的关系密切。研究结果揭示了气候变化驱动下 的山区固态水体储量变化对流域水资源的影响机制，以期为流域水资源管理提供有价值的决 策参考。 关键词：气候变化；冰雪；水资源；冰冻圈；天山 DOI: 10.11821/dlxb201807010 1 引言 [1-2] [3] [4-5] 全球气候变暖 加剧了山区冰川退缩 ，对区域水资源产生深远影响 ，受到社会的 [6-7] 高度关注。山区冰川退缩和积雪消融，一方面导致冰川储量减少 ，山区水资源储量减 [8] [4, 9] 少 ，进而影响区域水资源利用 ；另一方面随着冰川和积雪面积减少，原冰川和积雪 覆盖区域反射率降低，从而吸收更多的太阳辐射量，使得冰冻圈的升温加速，进一步加 [2] 剧冰雪消融 。 山区水储量变化的计算是一项富有挑战性的工作，主要因为山区观测站点稀疏，且 建站时间短，大部分区域属于无资料区域。传统方法估算水储量是根据水量平衡公式， 即ΔS = P-E-R （ΔS 是水储量，P 为降水量，E 为蒸发量，R 为径流量），该方法只适合于 有观测数据的流域，对于无观测资料的流域，基于传统方法的计算结果的不确定性较 大。值得一提的是，2002 年3 月由美国和德国共同开发研制的重力恢复和气候实验卫星 计划 （GRACE ）成功实施 （/grace/ ），为研究陆地水储量变化提 收稿日期：2017-08-31; 修订日期：2018-04-10 基金项目：国家自然科学基金项目 [Foundation: National Natural Science Foundation of China,