河西走廊内流区冰川变化及水文水资源模拟预测研究

In recent decades, most mountain glaciers had been shrinking or thinning under the background of climate warming. Meanwhile, the runoff of those rivers supplied by glacier melt water had been also undergoing a dramatic variation. Therefore, glacier variations and their influences had been paid more and more attentions in the field of earth science. But so far, there is still a lack of quantitative understanding of the glacier variations in the future and the resulting spatio-temporal variations of water cycle and water resources. The Hexi Corridor, the most important part of the Silk Road economic belt, is selected as the study area in this study. Based on the enhanced observation of the reference glacier (the Shiyi Glacier) in the ablation period, the algorithm of glacier ablation will be modified by integrating revised parameters of temperature and radiation so as to improve the ability of simulating the glacier hydrological process. Under the different climate scenarios in the future, this model will be applied in simulating the variations of glacier and glacial melting water and calculating the contribution of glacial melting water on the total runoff in 5 watersheds in the Hexi Corridor, which have distinct differences in glacier type and water exchange. Furthermore, the potential impact of glacier variations on the water resources will be explored, which can provide scientific references in water resources management and oasis ecological construction in the Hexi Corridor.

目前由气候变暖引发的包括中国在内的全球大部分山岳冰川加速消融萎缩，直接影响到冰川补给的河流出山径流量，已成为地球科学领域广泛关注的问题。但是到目前为止，对冰川未来的变化，以及由此引起的水循环和水资源时空变化，仍然缺乏明确定量的认识。在国家提出“一带一路”战略下，本研究选择“丝绸之路经济带”的重要廊道——河西走廊作为研究区，首先在强化对参照冰川（十一冰川）消融过程观测基础上，试验改进基于温度-辐射参数修正的冰川消融算法，提高已有模型对冰川水文过程的模拟能力；在此基础上，基于多源数据及改进的模型模拟和预测在未来不同气候情景下，河西内陆河冰川属性及水交换水平不同的5大流域冰川及融水径流的动态变化，明确各流域冰川径流对总径流的贡献，从而进一步探索气候变化背景下冰川变化对甘肃河西走廊水文水资源的潜在影响，该研究将为河西走廊未来的水资源管理和绿洲生态建设提供科学参考。

祁连山是滋养甘肃河西走廊的生命之源，也是中国西部重要的生态安全屏障。在全球气温持续升高的大背景下，祁连山地区的冰川正经历以退缩为主的快速变化，直接影响到了冰川补给的内陆河流域出山径流量，对其下游数百万群众的生活用水及工农业生产用水产生深远影响。在“绿水青山就是金山银山”的生态文明理念下，在国家提出“一带一路”战略下，本项目以“丝绸之路经济带”的重要廊道——河西走廊作为研究区。通过本项目实施，基于改进的冰川水文模型，结合ERA5及气候模式数据对河西走廊冰川及冰川水资源21世纪未来变化进行了模拟预估。近3年来，紧密围绕“冰川变化及对流域水文过程影响的历史模拟/评估”，“气候变化情景下的冰川-水文效应未来预估”主要内容，重建了河西走廊内流区4条典型冰川（老虎沟12号冰川、七一冰川、羊龙河5号冰川和宁缠河1号冰川）过去60年物质平衡序列，表现出四条冰川1961-2020年的物质平衡均呈下降趋势，平衡线高度均呈上升趋势，均通过0.01显著性检验；模拟了流域尺度上冰川物质平衡和冰川面积空间变化，年均冰川物质平衡介于-0.50~0.17 m w.e.之间，以负平衡为主，空间差异显著，出现正平衡的格点多集中在疏勒河、北大河的西北部；对比分析了河西走廊各流域冰川径流对出山径流贡献，表现出冰川径流补给比例自西向东明显呈下降趋势，由西段37%向东降低到10%以下；在此基础上，考虑冰川面积动态变化前提下，模拟RCP不同典型浓度路径下祁连山北坡各流域冰川面积、冰川平衡线高度及冰川径流的可能变化趋势，探讨了未来气候变化对甘肃河西走廊冰川水资源的影响，本研究为河西走廊的水资源管理和绿洲生态建设提供了科学参考。