高寒山区气候变化的水热耦合效应研究

Facing the question and the coming panic on water resources in Xinjiang what will happen to change under the climatic change, aiming at the key problems of the lack of observation data in alpine areas, the unclear on runoff generation mechanisms, the difficult of setting a ratio between precipitation and glacier supplies runoff and so on, by making full use of multi-source data, such as the observation data of basic hydrological stations and weather stations, sounding data, meteorological satellite data, remote sensing data and so on, and thinking experience of basic hydrological technicians, using distributed hydrological model which coupled multi-factor from energy and water balance, the hydrothermal coupling effect is studied based on the discussion of some problems, such as the adaptability of multi-source meteorological satellite data in alpine areas, the runoff generation mechanisms and runoff components in cold mountainous area, the geographical distribution law of the parameters of Xin'anjiang model with snowmelt structure and so on. By combining with climate change models and optimization the best statistical downscaling methods, the distributed hydrological model and its coupling with the Climate Model is discussed. At last, the response on hydrothermal coupling effect to climate change in high-cold mountainous areas is evaluated by using the coupling model, and the responses on the parameters of runoff generation and concentration to climate change are also analyzed. The results will have great significance to promote the development of snow and glacier hydrology and the socio-economic development planning and the hydraulic engineering layout.

面对气候变化新疆水资源究竟会发生怎样变化的疑问与恐慌，针对高寒山区观测资料少、径流形成机制不清、降水与冰川补给径流比例难定等关键问题，充分利用基本水文站、气象站、探空数据、气象卫星及遥感数据等多源数据，并挖掘基层水情技术人员的经验，从能量与水量平衡的角度，用耦合多因素的分布式水文模型的方法，对多源气象卫星数据在高寒山区的适应性、高寒山区径流的形成机制及山区径流组成、含融雪结构的新安江模型参数的地理分布规律等问题探讨的基础上，研究高寒山区的水热耦合效应，并结合气候变化模型，对比优选最佳降尺度方法，进行气候变化模型与流域分布式水文模型的耦合，评估高寒山区水热耦合效应对气候变化的响应及流域产汇流参数对气候变化的响应，对于推动高寒山区冰雪水文学研究深入、社会经济发展规划及水利工程布局都具有重要意义。

面对气候变化新疆水资源究竟会发生怎样变化的疑问与恐慌，针对高寒山区观测资料少、径流形成机制不清、降水与冰川补给径流比例难定等关键问题，充分利用基本水文站、气象站、探空数据、气象卫星及遥感数据等多源数据，从能量与水量平衡的角度，用耦合多因素的分布式水文模型的方法，对多源气象卫星数据在高寒山区的适应性、高寒山区径流的形成机制及山区径流组成、水文气象要素变化规律等问题探讨的基础上，研究高寒山区的水热耦合效应，并结合气候变化模型，采用降尺度方法，进行气候变化模型与分布式水文模型的耦合，评估气候变化对高寒山区水热耦合效应影响研究，对于推动高寒山区冰雪水文学研究深入、社会经济发展规划及水利工程布局都具有重要意义。主要结果如下：.（1）基于研究区水文气象要素长时期变化趋势分析可以看出气温明显升高；山区与平原区降水变化规律并不完全一致，季节分配不均匀；径流总体上在1986年左右为界表现为明显的减少与增多的趋势，其中以90s增多趋势显著。.（2）研究区积雪时空分布特征存在一定的差异性，积雪消融规律对气候变化有较好的响应关系；不同覆被下除农用地所在区域积雪覆盖率与气温变化服从线性变化外，其它覆被下均服从抛物线型变化，并且积雪覆盖率对气温变化的敏感程度有一定的差异，以林地所在区域最敏感，变化较快，其次依次为灌丛、草地和稳定雪/冰所在区域。.（3）NCEP/NCAR再分析气温与所选取的气象站点实际观测值之间具有较好的相关性，最高相关系数达0.845，能够反映本地区的气温变化。但与实测气温相比，再分析气温均比实测气温低。在变化趋势上，再分析气温与实测气温具有较好的一致性；在量上，再分析气温除个别月份普遍低于实测气温，其中，春季偏差较大，以秋季相关性最好。.（4）应用SDSM统计降尺度方法和HadCM3全球气候模式模拟可以看出，降水均呈减少的趋势；未来不同站点气温在持续升高，尤其以2070s后较明显。.（5）采用传统度日法与改进的度日法都能较好的模拟径流过程，同时基于改进后的温度指标法的结果较好于传统的方法，减少模型参数的人为输入项，克服了积雪水当量等参数起始假定的问题。.（6）基于构建的分布水文模型及HadCM3全球气候模式预估研究区未来在A2与B2情景下径流变化趋势，可以看出未来研究区径流显现减少的趋势，并以7～8月最明显，并A2下比B2情景下径流减少趋势明显。