气候变化背景下近40年来冰川融水和蒸发变化对羌塘高原内流区高寒湿地的影响

The alpine wetlands that widely distribute in the Qinghai-Tibet Plateau is an important component of water circulation and land-atmosphere interaction system. With the increase of global warming, the composition distribution, types and area of alpine wetlands in this area have changed drastically during the past decades, the swamp meadow in this area had decreased for 39.9% from 1990 to 2003. For understanding the hydrology mechanisms of wetland change and the coupling mechanism between alpine wetlands and hydrological environment in Chang Tang influx region, research design of hydrology environmental change - water balance - wetland changes will be implied in this research by using remote sensing interpretation and isotope-water balance model. Field survey for remote sensing interpretation and adjustments will be implied to clarify the changes of alpine wetland area, distribution and type during the past 40 years in the Chang Tang Plateau inner-flow area; glacier melt water and wet land water-heat flux observation will be carried out to determine the isotope - water balance model parameterization scheme, and to simulate and calculate the wetland water balance. The role of glacial melt water and wetland evaporation in alpine wetland changes will be quantified to find the mechanism between different water supplies and wetland change, and to explore the role of alpine wetlands in regional water cycle. This research could provide a reference for the coupling mechanism of regional climate - hydrological environment –underlying surface study and the eco-environment benefit improvement.

青藏高原广泛分布的内陆湿地，是水分循环、地气交换系统的重要组成部分。随着升温加剧，高寒湿地的组成、类型、分布和面积发生显著变化。以羌塘高原内流区为例，仅1990-2003年间沼泽化草甸湿地就减少39.9%。为认识羌塘内流区湿地变化的水文学机理，本研究以水文环境变化-水量平衡-湿地变化为研究思路，以地表水文过程观测为研究基础，以遥感解译和同位素-水量平衡模型为研究手段，开展高寒湿地与水文环境耦合研究。通过实地考察标定遥感资料，阐明过去40年来羌塘高原内流区高寒湿地面积、分布和类型转变；以冰川融水、湿地水热通量观测，确定湿地同位素-水量平衡模型参数化方案，模拟计算湿地水量平衡；量化冰川融水、湿地蒸发在高寒湿地变化中的作用，回答“内流区不同水源供给对湿地变化的作用机制”这一科学问题。为区域气候-水文环境-下垫面的耦合机制研究和生态环境效应改善提供一定参考依据。

羌塘高原内流区是青藏高原的主体部分，高寒湿地是羌塘高原的重要下垫面之一。羌塘高原内流区的湿地在气候变化影响下必然发生重大转变，所占面积和分布的变化必然会导致区域热源强度的变化，并通过地气耦合系统作用于大气环流，影响更为广泛的区域。在该区域内，升温加剧湿地蒸发，会引起湿地退化和面积缩小，而冰川径流补给却会引起湿地扩大，两种相互对立的反作用机制对该区域湿地影响的量化研究尚属空白。本研究以遥感反演和相同时段逐月气象水文资料为依托，以模型模拟结合典型区域气候和水环境因子实测数据为手段，完成了羌塘高原内流区升温-蒸发力（湿地蒸发）增大、升温-冰川融水增加对高寒湿地的影响，以及高寒湿地水量平衡及对水文环境因子变化的响应。.结合研究目标，本研究在申扎高寒湿地建立了涵盖湿地蒸散发、土壤温湿度、净辐射等湿地-大气水热交换观测平台，并于甲岗雪山进行了冰川径流观测，并依托申扎湿地，发展了整个色林错流域的不同水体稳定同位素采样观测网络。.利用蒸散发互补方法，重建并验证了申扎高寒湿地和班戈高寒草原过去30年来的日尺度实际蒸散发资料，发现高寒湿地实际蒸散发从1971-2013年持续增大，提出了申扎高寒湿地地区的冰川融水可能使得该区实际蒸散发持续增大的原因。.利用申扎站长时间尺度蒸发皿蒸发资料，解释了高寒湿地地区蒸发皿蒸发的动态过程，指出高寒湿地地区的年均蒸发皿蒸发量在1979-2012年期间以-7.24 mm yr-1速率显著减少。.基于申扎高寒湿地站不同水体稳定同位素的测试结果，分析了降水同位素的影响因素和流域降水的水汽来源，并分析了湖水稳定同位素的变化趋势及蒸发入流比。.基于申扎站及色林错地区其他地面降水观测台站资料，对两种遥感降水——热带降水测量计划降水产品（TRMM）和全球降水测量（GPM）——在色林错流域的适用性进行了评价。.考虑到气候变化和人类活动可能对青藏高原湿地、草原等生态系统产生重大影响，本项目执行期间完成了项目区色林错环湖区域的植物种考察、采样与鉴定工作。