克里雅河流域气候和积雪变化及其对径流的影响.pdf

摘要

积雪是全球气候变化的敏感指示器，对地表辐射平衡、能量平衡和水资源分

配等具有重要的影响。克里雅河是我国西北干旱区的典型内陆河，产自源流区的

冰雪融水是克里雅河流域的主要补给来源，对下游地区的生态系统和经济发展起

到了重要作用。探讨气候变化背景下克里雅河流域积雪变化及其对径流的影响，

可为区域水资源优化配置及防灾减灾提供科学依据。

本研究依托气候再分析数据、MODIS积雪数据和径流实测数据，结合Mann-

Kendall趋势检验、突变检验、Hurst指数和Morlet小波分析等数理统计方法厘清了

克里雅河流域气候、积雪和径流变化特征；结合偏最小二乘回归法评估了气候因

子对积雪变化的影响；明确了积雪变化对气候变化响应的阈值海拔；借助结构方

程模型探讨了气候和积雪变化对径流的耦合影响。结论如下：

（1）近60年以来，克里雅河流域的气候变化呈现出明显的“暖湿化”趋势。

在气温变化方面，1961—2020年间克里雅河流域年平均气温以0.24℃/10a的速率升

温，并于1996年发生升温突变；四季气温升温率介于0.14~0.30℃/10a；其气温递

减率以12月（0.58℃/100m）和3月（0.85℃/100m）为界呈“波动下降—持续上升

—持续下降”趋势。在降水量变化方面，1961—2020年间克里雅河流域年均降水

量呈显著增加趋势（14.21mm/10a），并于1985年发生递增突变；四季降水量变化

率介于0.35~10.47mm/10a；月降水量最大高度介于3469~4652m。在风速变化方面，

1981—2020年间克里雅河流域年均风速以0.01m/s/10a的速率上升；春季风速呈减

小趋势（-0.14m/s/10a），其余三个季节的风速变化率介于0.01~0.06m/s/10a；其风

速垂直增加率以3月（0.16m/s/100m）为界呈“先上升后下降”形态。

（2）在积雪变化方面，2001—2020年间克里雅河流域年均积雪覆盖率的下降

速率为-1.17%/10a；春季（0.37%/10a）和秋季（0.40/10a）积雪覆盖率呈上升趋势，

而夏季（-2.13%/10a）和冬季（-1.77%/10a）积雪覆盖率呈下降趋势；以4000m和

6000m为界，积雪覆盖率在不同海拔表现出单峰（冬季）、双峰（春季和秋季）和

稳定（积雪覆盖率大于75%）形态。在积雪变化对气候变化响应的空间分布方面，

积雪频率主要受降水量的负影响控制（43.1%），其中，冬季积雪频率主要受到降

水量的正影响（76.16%），春、夏、秋三季积雪频率受到气温负影响的比例均在45%

以上。风速对积雪频率的影响在年和四季介于11.23%~26.54%。基于“影响积雪主

控因素转变及其正负影响变化”的新决策方案，本研究明确了积雪变化对气候变

化响应的阈值海拔：2585m（2426~2723m）、3447m（3125~3774m）、4251m

（4126~4375m）、5256m（4975~5524m）、和5992m（5874~6425m）。

（3）在径流变化方面，在1961—2020年间克里雅河流域年均径流深呈显著增

加趋势（6.20mm/10a），并于2003年发生增加突变，四季径流深增加率介于

0.33~3.05mm/10a。在气候与积雪变化对径流的影响方面，克里雅河流域径流主要

受到降水量影响（0.609），气温（-0.122）和积雪（0.09）的作用较小；春、夏、

秋三季径流均由降水量控制（系数介于0.171~0.531），而冬季径流则主要受气温影

响（-0.294）。

关键词：积雪；气候变化；径流；阈值海拔；克里雅河流域

Abstract

Snowcover,asasensitiveindicatorofglobalclimatechange,hassignificanteffects

onsurfaceradiationbalance,energybalance,andthedistributionofwaterresources.

KeriyaRiverisa