叶尔羌河上游冰雪融水径流过程机制对气候变化响应的观测研究

The mountainous snowmelt runoff is the precious fresh water resources and the lifeline for oasis. With global warming, the supply proportion of glacial and snowmelt runoff in the Yarkant River is increasing in recent decades. Due to air temperature , precipitation and other lack of measured data in the high mountain , the mechanism meters the glacier and snowmelt runoff above altitude 3,500 m is unclear. In this study, the object is climate change and snowmelt runoff processes in alpine area of Yarkant River. Based on meteorological data of gauge station at separately 5000、3500、2000 meters a.s.l, digital elevation model (DEM), MODIS and TRMM/TMI satellite precipitation data collected in the Yarkant River basin in association with the reference of the relevant achievements obtained by pioneer studies. Through exploring the high mountain climate factors ( temperature, precipitation ) of temporal and spatial distribution, analysis maximum precipitation area and range of 0 ℃ layer in height. We try to find runoff , snow cover, evaporation and soil moisture response to climate change. Furthermore, the distributed hydrological model will be built in the upstream of Yarkant River based on the Xin’anjiang Model, which will reveal between climate models and snowmelt runoff processes. It will improve the snow melts and water forecasting ability which the climate fluctuations affect. For understanding the Tibetan Plateau hydrology and meteorological trend has an important scientific significance.

高山区冰雪径流是干旱内绿洲宝贵的淡水资源和命脉。随着全球气候变暖，近几十年叶尔羌河冰川积雪融水补给比例逐渐增大，由于高山区气温、降水等实测资料缺乏，海拔3500米以上冰川与积雪消融规律不清楚，冰雪融水径流形成机制较薄弱。本研究以叶尔羌河上游高寒荒漠带为研究区，以气候变化与冰雪融水径流为对象，结合海拔5000米、3500米、2000米监测站气象数据、DEM数据、MODIS数据、TRMM/TMI卫星降水数据等，探讨高山区气候因子（气温、降水）的季节性及垂直变化特征，径流、积雪、蒸发和土壤水分对区域气候变化的响应，用数值统计方法分析流域水文气象要素的时空分布特点及其演变趋势，探析最大降水带和0℃层高度变化范围，以三水源新安江模型为构建耦合多种因素的高寒山区分布式融雪径流模型，研究冰雪融水径流形成机制，提高气候波动对冰雪消融与水资源影响的预测能力，对理解青藏高原的水文气象演变趋势具有科学意义。

高寒山区冰雪径流是干旱内陆绿洲宝贵的水资源和命脉。随着全球气候变暖，叶尔羌河山区冰雪消融加速，探索叶尔羌河上游山区水文过程对气候变化的响应迫在眉睫。本研究利用水文、气象实测数据、MODIS遥感数据、CMIP5模式数据及CMADS再分析数据等资料，基于VIC-Glacier分布式水文模型和WRF动力降尺度等方法研究气候变化下叶尔羌河山区气象要素的变化及对径流的影响。主要研究成果如下：.（1）基于DFA方法和累积离差分析方法分析气温、降水、径流逐月序列均具有长程相关性，保持原有增加的趋势，气候向暖湿方向发展；降水垂直分布规律表现为高程2000m以下为降水递增段，垂直方向上降水递增率为25.66mm/100m； 2000m以上为降水递减段，在高程3000m左右大约有稍微增长的趋势，然后降水迅速减少，降水空间分布规律与冰川分布呈一致，推测冰川区为降水大值区。.（2）针对研究区积雪覆盖率时空变化规律，采用MOD10A2积雪产品进行探析。研究区积雪面积年内变化表现为“积累-消融-积累-消融的二次过程”，春秋季以积累为主，夏冬季以消融为主；4800m以下的山区积雪覆盖率年内变化呈现单峰曲线，积雪主要补给期在秋、冬季。4800m以上的山区积雪覆盖率年内变化曲线呈现两个峰值，积雪覆盖率呈现积累-消减-积累-消融的二次过程。年际变化趋势上6000m以下的山区积雪覆盖率年际变化曲线呈现微弱下降趋势，而6000m以上的山区积雪覆盖率年际变化不大，呈现微弱的增加趋势。.（3）采用CMIP5多模式平均集合预估未来积雪覆盖率的变化规律。RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种温室气体排放情景下，整个流域的积雪覆盖率在未来都呈现减少趋势，且随着温室气体排放的增加，积雪覆盖率减少趋势越显著。.（4）耦合度日因子模式的VIC-Glacier模型对研究区出山口卡群水文站的径流过程模拟与实测径流过程基本吻合，能够反映流域内径流变化过程。VIC-Glacier模型对叶尔羌河上游流域径流具有较好的模拟能力。