气候变化对干旱区内陆河流域水循环影响研究-以乌鲁木齐河为例

干旱区内陆河流域地表径流组分的分割，地下水更新速率及地表水和地下水的相互作用过程的研究，对完善干旱区水循环研究具有重要学术意义。本项目以新疆北部地区的乌鲁木齐河流域地表水和地下水为研究对象，通过分析不同水体稳定同位素含量,稳定同位素与温度、降水之间的关系及地下水表现年龄，研究地表径流组分的时空变化特点，地下水更新速率，探讨地表水和地下水的相互作用过程，解读全球变化背景下，基于新疆独特的山盆构造体系的气候变化对流域水循环及水资源的影响，预估未来气候变化情景下流域水循环及水资源变化特点，为乌鲁木齐河流域水资源管理和合理配置提供科学依据。

新疆北部地区的乌鲁木齐河地处我国西北干旱区，发源于天山天格尔峰一号冰川，横穿乌鲁木齐市区，最后流入准噶尔盆地南缘北沙窝，全长214公里，流域总面积约5000平方公里。本项目以乌鲁木齐河流域为研究靶区，以河川径流同位素组分分割、水循环过程、气候变化对水循环过程影响为研究对象，通过数理统计方法和数学模型，分析和讨论了乌鲁木齐河流域降水、冰川、径流和地下水同位素特征，不同季节河川径流组分特征，研究了气候变化背景下，流域水循环的响应过程。主要研究结果如下：.1）乌鲁木齐河流域河水的主要化学类型是Ca-HCO3型，水岩交互作用是控制乌鲁木齐河流域河水化学性质主要因素。从水化学性质来看，不同的水体存在着相互关系，表现在：春季融雪期河水的化学性质与融雪水化学性质相似，这说明在这一时期融雪水是河水的重要补给源。夏季河水的化学性质介于地下水与降水以及融冰水的之间。这在水化学角度验证了地下水、降水以及融冰水是夏季乌鲁木齐河径流的主要补给源。.2)干旱区由于其独特的气候条件，夏季干热温度高蒸发大，冬季寒冷气温极低。因此位于干旱区的乌鲁木齐河流域的降水中的同位素呈现冬季同位素含量极度贫化、夏秋季节富集这一特征。降水过程存在三种主要的过程：绝热膨胀、水分再循环以及云下蒸发。但是与以往的研究不同，研究发现控制这三种过程的温度阈值发生了变化，表现在云下蒸发和水分再循环的温度下限值上升。这可能与当地气候变化气温上升有关系。.3）乌鲁木齐河流域的径流主要的补给源来自原地下水约占65%。降水的补给率占到18%，但是冰川的补给量并不很大，只有12%径流来自于冰川融水补给，相较于过去冰川融水只占10%，随着气候变暖，径流中冰川融水比例增加。.4）乌鲁木齐河过去50年径流有增加的趋势但是增幅不是很明显。突变点检测显示在1991年左右径流发生跃变，径流量快速增加。乌鲁木齐河流域在过去50a气候发生了变化，变得更加温湿，受之影响径流也表现出增加的趋势，但是径流对气候变化的响应有6年的滞后期。