塔里木河流域水文内循环强度研究

陆面蒸发源是水文循环过程中重要的水汽源地，陆面蒸发水汽形成的降水以及平流输送水汽形成的降水平衡比例的不同，可引起流域水文循环性质的改变。水文内循环强度是衡量陆面蒸法源对大气作用程度的定量诊断指标。本项目针对干旱区陆地-大气相互作用剧烈的现象，以塔里木河流域为研究区域，以阐明流域水文内循环强度及其变化为目标，将研究区域划分为若干单元网格，开展区域内水汽来源及其输送路径和强度研究，并建立分区、分时段水量平衡方程，联合水汽收支方程估算单元网格蒸发量；在上述研究基础上，模拟分析陆面蒸发源对流域降水的贡献程度，进而阐述塔里木河流域陆地对大气的作用程度，为深入认识流域水文循环特征提供依据。项目研究密切跟踪当前西北干旱区水文情势变化和国际干旱区水文学研究前沿问题，研究内容及预期成果对于气候变化环境下塔里木河流域水资源科学利用及生态环境保护具有重要意义。

本项研究针对气候变化背景下我国西北干旱区陆地-大气系统相互作用剧烈的现象，以定量描述塔里木河流域陆面蒸发源和平流输送源对区域降水的贡献程度为目标，展开了相关研究。项目研究首先系统分析了近五十年来塔里木河流域陆面水文循环要素变化特征。结果显示上世纪六十年代以来，塔里木河流域气温明显升高，其中山区气温增幅高于平原区，且冬季增暖最为明显。流域年降水总量呈增加趋势，尤其是上世纪八十年代至九十年代期间，增加趋势较为显著。但不同区域、不同季节降水量变化存在较大差异，尚难以判断流域的降水是否呈稳定增加的趋势。流域出山口径流基本保持了丰枯交替的天然状况，对气候变化的响应并不明显。在上述基础上，利用再分析资料对塔里木河流域上空水汽来源、水汽含量和水汽收支的时空分布特征进行了论述，阐述了水汽含量的空间分布特点和年际变化规律以及沿不同边界和高度上水汽净输入量的年际、年内变化特点，结合塔里木河流域陆面水文循环要素及其变化特征，探索了区域水文循环过程中的大气水特征及其与区域降水形成的联系。结果显示：塔河流域上空多年平均水汽总含量不到全国上空水汽总含量的1/15，水平分布上，在流域平原区和沙漠腹地形成一个相对的高值中心。垂直方向上水汽主要集中在850hpa~600hpa的气层中，约占流域上空整层水汽含量的60%。流域年净水汽输入量总体呈波动增加的趋势，上世纪八十年代以前为水汽亏损期，八十年代以后为水汽盈余期。八十年代前后两个时段水汽含量差值场表明，流域内水汽含量增加区与降水增加区的分布是一致的。基于上述研究，较为系统地阐述了近50年来塔里木河流域水汽输送路径、强度及源汇特征；应用水汽收支方程估算了区域陆面蒸散发量，建立了研究区域陆地-大气系统的水文内循环模型，进而模拟分析了塔里木河流域陆面蒸发源和平流输送源对降水的贡献度，定量描述了研究区域陆地对大气的作用程度。结果表明：塔里木河流域有14%的降水是由流域本地蒸发所贡献的，86%的降水来自于流域外的水汽输入，流域内水分内循环强度较大的区域分布在流域西北和北部天山南坡的部分区域，夏季该区域由陆面蒸发的水汽形成的降水占到该区域总降水量的四分之一以上。项目研究对于变化环境下塔里木河流域水资源科学利用及生态环境保护具有重要的指导意义。