疏勒河上游山区冰川储量变化及其对水资源的影响

Alpine areas with glacier and permafrost is the main sources and water tower for the oasis economic system and the ecological system of the entire inland river basin. The meltwater accounts for more than 30% of the runoff at the outlet of upper reach of Shule River, accurate assessment the glacier ice volume change and its impact on water resources is of great significance to water resources management and sustainable development of Shule River basin. The project intends to take advantage of multi-source (mainly of SPOT 6/7 and ZY-3) stereo pairs to get high-precision digital elevation model. Then the ice volume changes were calculated by comparing the new DEMs with that from SRTM V4, and 1: 100,000 DEM, laser altimeter data. The results of ice volume changes, meltwater contribution separated from isotopes and water chemistry, water storage changes from GRACE data　were used to improve the simulation of glacier processes in distributed hydrological model, and glacier area and ice volume changes were considered. The changes of glacier and the meltwater in the past few decades response to climate change were simulated, and the different variations and impacts on meltwater of glaciers in different size were revealed.The potential changes of meltwater and its impact on river runoff were projected by the improved distributed hydrological model forced by the downscaled ensemble climate scenarios from CMIP5 GCMs.

高山的冰雪冻土带是维系整个内陆河流域绿洲经济系统和生态系统持续运转的主要水源和水量中枢，而冰川融水占疏勒河出山径流的30%以上，准确评估冰川储量变化及其对水资源的影响对于疏勒河流域的水资源管理和可持续发展具有重要意义。本项目拟利用多源（以SPOT 5/6/7和资源3号为主）立体像对，获取疏勒河山区多期高精度的数字高程模型。利用SRTM V4，以及1:100000数字高程模型，激光测高等数据，获取冰川储量变化。利用多期冰川储量变化结果、同位素和水化学分割获得的疏勒河干流冰川融水的贡献、GRACE获得的水储量变化结果对分布式水文模型中的冰川水文过程进行进一步改进，模拟疏勒河山区冰川及冰川径流对过去几十年的气候变化的响应过程，进而揭示不同规模冰川储量变化规律及其对冰川融水径流的影响。用降尺度的气候模型的集合预估结果驱动，预估疏勒河山区在未来不同气候情景下融水径流变化及对出山径流的影响。

本项目的核心目标是获取疏勒河上游山区冰川储量变化及其对水资源的影响。利用多期Landsat TM/ETM+遥感影像，获取了疏勒河上游山区多个时段的单条冰川面积变化。2000/2001年共有513条冰川，总面积为432.6 km2，2014/2015年共有478条冰川，总面积为375.6 ± 2.68 km2。2000-2015年，有35条冰川消失，总面积以3.83 ± 0.18 km2 a−1减少。其中，2004/2005 - 2008/2009年，冰川退缩最为明显。利用5景ZY-3立体像对获取的数字高程模型与SRTM DEM对比，1999 - 2013年，冰面高程平均下降了4.98±0.6 m，冰量减少了2.459±0.307 km3。完善了考虑单条冰川变化的分布式水文模型VIC-CAS，将遥感获取与模拟的多期单条冰川变化对比发现，其对面积超过1km2的冰川模拟效果良好。利用出山径流和冰川变化率定和验证后的模拟结果表明，1971-2013年冰川年径流以0.0255×103 a-1的速度显著增加，增加的径流中约有一半是冰川区加速消融引起，另一半是由非冰川区的降水量增加所致。与2000-2010的年径流相比，预估RCP2.6情景下21世纪50年代和90年代增长速率分别为0.67×108 m3 10a-1和0.21×108 m3 10a-1，冰川融水径流以0.29×108 m3 10a-1和0.22×108 m3 10a-1的速率减少；RCP4.5情景下增长速率分别为0.63×108 m3 10a-1和0.03×108 m3 10a-1，冰川融水径流将以0.29×108 m3 10a-1和0.24×108 m3 10a-1的速率减少，预估的90年代的河流径流小于50年代，冰川融水的贡献很可能下降到约10%以下，其小于1973-2013年冰川融水贡献率的四分之一，这将导致疏勒河上游的水资源管理面临更大的挑战。项目完成了设计的全部内容，并在部分内容上有所扩展。项目成果主要以学术论文的形式体现，共发表文章16篇，其中SCI刊物文章11篇，中文核心5篇。