长江源区尕尔曲流域冰川融水径流影响机制研究

Glacier melt runoff is very important for water resources development and utilization in the western region of China. But the development of glacier melt runoff research is restricted by the lack of observed glacier data. In this project, based on the field survey and observation, the stable isotope analysis, and the remote sensing interpretation, the mechanism of glacier melt runoff would be studied at the Garqu River basin, which located in the source region of Yangtze River. Firstly, water samples, including precipitation, glacier and river water, would be collected from the field survey. The ratio of glacier melt runoff in the total runoff would be calculated by the stable isotope analysis. Then, remote sensing image data in July and September is selected to identify glacier area by the remote sensing interpretation for the study region. Finally, based on the field observed streamflow data and the ratio of glacier melt runoff in the total runoff, glacier melt runoff data series would be obtained. The statistical relationship between glacier melt runoff and air temperature, glacier area would be established, and the mechanism for impact of air temperature and glacier area on glacier melt runoff would be analyzed. This study could provide technical support for the study of glacier and impact of climate change on runoff at the source region of Yangtze River.

冰川融水径流研究是全球变化下水文研究的热点和难点科学问题，对我国，特别是西部地区水资源的开发利用和保护也具有极为重要的现实意义。但受冰川观测资料不足的影响，冰川融水径流研究的发展受到极大的限制。本申请拟基于野外考察及观测等手段，并借助同位素和遥感技术，在长江源区尕尔曲流域开展冰川融水径流机制的研究。首先，通过野外考察与采样，收集降水、冰雪与河流水样，利用稳定同位素分流技术，计算研究区冰川融水径流在总径流中的比例；然后选择代表性月份内，降水事件前后的遥感影像数据，利用遥感影像处理和GIS等工具进行遥感解译，确定研究区的冰川面积；最后，基于野外定点观测的流量数据，并按照冰川融水在总径流中的比例，推求相应的冰川融水径流序列数据，建立研究区冰川融水径流与气温及冰川面积变化的统计关系式，在此基础上探讨气温与冰川面积对冰川融水径流的影响机制，为长江源区冰川与气候变化对流域径流量的影响等研究提供技术支撑

冰川融水径流研究是高寒流域水文学研究中的热点和难点科学问题，其对我国，特别是西部地区水资源的开发利用和保护也具有重要意义。本项目基于野外考察及观测等手段，借助同位素和遥感技术，在长江源区尕尔曲流域开展冰川融水径流机制的研究。主要开展了两个方面的研究工作，一方面定量分析了冰川与气候变化对长江源区河川径流的影响，其中，非参数Mann–Kendall方法用于检验气候变化趋势，冰川面积通过解译航空照片和遥感影像获得。通过建立冰川面积与冰川体积之间的经验统计关系，实现了冰川面积向冰川融水量的转换；另一方面，基于观测的水文、气象序列数据及94个不同水体水样的稳定同位素数据，利用稳定同位素的径流分割技术对冰川融水径流进行了分割，确定了尕尔曲流域冰川融水对总径流的贡献，并用度日因子方法分析了冰川融水径流的时间变化特征。研究结果表明长江源区在1964-2009年间整体呈增温增湿的趋势；平均气温在1986年以前呈降低趋势，但自2001年起，上升趋势明显。冰川面积自1986至2009年减少了119.3 km2，减幅为10.1%，其主要是由于气候变暖引起的；值得注意的是格拉丹东冰川面积在1964-1986年间呈增加趋势，这主要是由冰冻期内降水（雪）增加使得冰川积累增长造成的；长江源区1986-2009年间冰川融水量为2.02 × 108 m3/10a，其对径流变化的贡献达到了17.5%；降水增加导致的径流增量为9.47 × 108 m3/10a，而蒸散发导致的径流消耗为39.95 × 108 m3/10a，蒸散发量占到了降水量的81.0%，这意味着长江源区只有不足20%的降水转化为了径流。尕尔曲流域冰川融水对总径流的补给率为14.99%，其不确定性为± 3.69%。冰川融水主要发生在6-8月份，8月份冰川融水量最大，为15.44 × 106 m3，最大日冰川融水量为0.99 × 106 m3（2013年8月18日），流域径流系数为0.234，只有19.89%的降水转换为了径流，而超过80%的降水都随蒸散发过程而损失了。当地的稳定同位素大气降水线为δ2H = 7.75 δ18O + 5.93，其斜率和截距都较全球大气降水线低，河水与降水的氢氧稳定同位素表明流域上游的蒸发强度要低于整个流域。本研究结果可以为长江源区水资源管理与保护提供科学依据.