澜沧江典型冰川河流域径流分割及其对气候变化敏感性的同位素示踪研究

The alpine catchments which originate from the glaciers are sensitive to climate change, and thus the hydrograph separation could help predict the water resources change caused by climate change. However, there are many ungauged alpine catchments, where the hydrograph separation is hard to be done. In this regard, isotope hydrograph separation will be carried out in the Mingyong catchments of Lancangjiang River as a case study. And a new method of sensitivity analysis of discharge to climate change will be developed. The continuous hydro-meteorological monitoring (temperature, precipitation, relative humidity and discharge) will be carried out along three hydrological sections in two hydrological years. Meanwhile, eventful precipitation and weekly ice-melt water, river and groundwater samples will be collected. Then a conceptual model will be built and further the ratios of each recharging source will be quantified. Finally, the sensitivity to climate change will be determined through the ratio of ice-melt water using a new method. The results of this proposal will quantify the compositions of ungauged catchments in the southwest China and benefit for the prediction of the impact of climate change on the discharge. It will also benefit for the strategy making for water resources management.

高寒山区河流多源于冰川，受气候变化影响显著，定量解析其径流组成，可用于预测气候变化背景下的未来水资源变化。而在高寒山区存在有大量的无观测流域，难于准确量化径流组成和确定径流量对气候变化的响应。针对这一难点，本课题拟以澜沧江支流——明永河流域为例，开展流域尺度水同位素径流分割及径流量对气候变化的敏感性研究：沿明永冰川前缘至澜沧江干流布设3个监测与采样断面，开展为期两个水文年的水文气象（温度、降水量、相对湿度与径流量）连续观测和不同水体（降水、冰雪融水、河水和地下水）的定期采样，分析其同位素与水化学组成，建立流域尺度水循环模型并量化径流组分；进而建立确定冰雪融水敏感性阈值的方法，回答径流量对气候变化的敏感性差异。研究成果可为分析我国西南无观测流域径流量的组成及其对气候变化的响应提供方法，为区域水资源管理提供依据。

高寒山区河流受气候变化影响显著，定量解析径流组分，可为预测气候变化背景下的水资源变化提供科学支撑。本项目选取澜沧江支流——明永河作为研究区，开展为期2年的气象观测和水样采集工作，获得水化学和同位素数据1236组，取得如下进展：.（1）查明了澜沧江源区径流-气候变化规律。1960-2010年间澜沧江源区全年气温明显升高且冬季增温最明显，降水量变化不明显，年径流量无明显变化趋势但冬春季节径流量明显增加。.（2）发现大气降水稳定同位素变化规律和影响机理。利用玉龙雪山和梅里雪山明永河流域的4个站点降水稳定同位素实测资料以及卫星反演的大气水汽同位素资料，结合大气环流模型对降水稳定同位素在季节尺度、季节内尺度和天气尺度下的变化机制进行了研究，结果表明：季节尺度上，降水同位素组成同时受大尺度环流和局地过程的影响；季节内和天气尺度上，降水同位素的变化主要受局地过程的影响。.（3）构建了冰雪融水稳定同位素演化模型。建立了适用于野外的积雪消融模型，该模型可较好模拟消融期积雪同位素的变化规律，模拟研究发现消融前积雪剖面同位素的垂直分异是造成融水δ18O值总体波动变化的主要因素。.（4）获得了明永河流域水源组成。6到9月份，融水在河川径流中所占比例最大（最多达58.4%），而冬季地下水所占比例最高且相对稳定（平均值为60.0%）。.（5）识别了冰川融水再冻结过程的同位素演化机理。发现温性冰川融水同位素分布于雨水线左上侧，且斜率与蒸发线相近，采用瑞利分馏模型定量识别了再冻结过程中的同位素演化机理。.（6）发现非季风降水主导季风区地下水补给的新现象。区别于传统观点“降水量越大，地下水补给量越大”，发现高寒区非季风期降水量虽小，但它以固态形式降水，形成的冰川/积雪逐渐融化，能够更加有效补给地下水；进一步构建量化模型，得出青藏高原明永冰川区非季风期降水对地下水补给的贡献可达87%±28%。