干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 西北干旱区水资源形成、转化与未来趋势研究

Arid

	西北干旱区水资源形成、转化与未来趋势研究
	陈亚宁; 沈彦俊; 李忠勤; 郝兴明; 李卫红; 李稚; 郭英; 王飞腾; 李宝富; 王怀军; 范煜婷; 邓海军
完成单位	中国科学院新疆生态与地理研究所
登记(发布)日期	2014
中文摘要	“西北干旱区水资源形成、转化与未来趋势研究”以西北干旱区典型流域为代表,通过现代观测手段和数值模拟方法研究干旱区径流组分的结构及其时空变化规律,研究水资源构成组分变化与气候变化间的关系;建立分布式水文水资源模型,模拟复演过去50年的水资源供需情况,并通过情景分析模拟研究气候变化与人类活动对水资源的影响;根据未来气候变化情景和社会经济发展情景预估未来水资源需求及变化趋势,研究未来50年水资源供需的可能变化,提出应对气候变化的水资源管理对策。该项目经过多年的研究工作,共发表论文177篇,其中SCI论文101篇,中文核心期刊论文76篇。以上论文总被引次数851次,其中SCI论文被引545次。依托本研究成果出版专著3本,其中英文专著一本。这些成果将对国家就西北干旱区的水资源的合理利用、生态系统的可持续管理和经济社会的可持续发展将产生重要作用。 1. 主要技术指标 1)揭示典型代表性流域的水资源形成和转化机理,定量刻画流域尺度水资源形成各组分间的关系; 2)揭示全球气候变化下的水文水资源变化过程和响应机理; 3)利用并发展干旱区水文和水资源模型,模拟水资源形成和耗散过程,区分气候变化与人类活动对干旱区水资源形成和消耗过程各组分变化的影响; 4)预测气候变化和社会经济发展情景下未来50年的水资源变化趋势,为西北干旱区水系统应对气候变化的适应性调控提供依据。 2. 解决的关键技术及创新内容 1)解析了西北干旱区主要气象要素和径流的时空变化特征,检测出区域气候-水文变化的突变点;定量评估季节气温变化对年均温变化的贡献率,发现冬季气温明显抬升是西北干旱区气温上升速率较快的主要原因。研究结果得到国际社会的广泛关注,英国伦敦的全球变暖政策基金会(GWPF) 对相关成果进行了专门报道,并针对全球干旱区气温上升的原因开展了专门性的讨论。 2)系统研究了气候变化背景下,典型内陆冰川的物质平衡过程,发现气候变暖对冰川动力学过程的影响增强,加剧了冰川萎缩,改变了水资源构成,部分河流已出现冰川消融“拐点”。分析了冰川动力学过程及对气候变化的响应机理,首次研发提出了一套适用于山岳冰川主流线厚度计算公式。 3)以塔里木河流域为典型研究区域,运用数字滤波法和退水曲线法对基流量进行分割,研究揭示了塔里木河源流区基流变化特征,发现了影响基流的关键气象要素,揭示了源流区不同河流基流变化的温度阈值;基于稳定同位素技术手段,解读了地表水和地下水的组成与相互转化过程,揭示了山区冰雪融水对径流的贡献率。 4)系统研究了西北干旱区气候、水文极值的变化规律、影响因素与干旱特征。发现西北干旱区气温极值表现为暖趋势,干旱区降水的增加是降雨频率和降雨强度共同增加的结果。西北干旱区的气温与降水极值均在1986年出现了跳跃式变化。青藏高原指数B是影响西北干旱区气温、降水突变的重要因素;北半球极涡面积指数(VPA)是影响西北干旱区干旱的主要模态,AO和NAO也会对新疆地区的干旱产生影响。 5)阐明了夏季0℃层高度变化对西北干旱区径流形成的影响,其中天山南、北坡及祁连山北坡的夏季0℃层高度逐渐升高,导致夏季出山径流量呈现出显著的增加趋势;而昆仑山北坡夏季0℃层高度的降低,则导致夏季出山径流量变化不明显。 6)以开都-孔雀河流域的为靶区,利用其近50年的气象水文资料,通过构建水文敏感模型,评估气候变化和人类活动对流域源区和入湖径流量变化的贡献率,发现气候变化和人类活动对开都河源流区径流量变化的贡献率分别为 90.5%和9.5%;人类活动对博斯腾湖入湖径流减少的贡献率一直保持在60%以上。 7)构建了考虑干旱区流域特点的分布式水文水资源模型框架,对西北干旱区山区水资源形成、绿洲农业用水和荒漠生态需水进行了分析估算。利用CMIP5模型对全球气候模式与陆面模型进行了耦合,并在区域尺度上进行校正,对西北干旱区未来2016-2045年和2046-2075年两个时段三个排放情景下(RCP2.6、 RCP4.5、 RCP8.5)径流进行预测评估,分析了未来不同情景下灌溉需水量的可能变化。 8)改进和发展了PenPan模型,发现蒸发潜力自20世纪90年代初由显著下降逆转为显著上升趋势,其中空气动力学项,主要表现为地表风速变化,是引蒸发逆转变化的主导因素。这一结果向长期以来蒸发悖论的观点发出了不同信号,对蒸发“正比”和“互补”理论的统一理解带来更大挑战。 9)发现全球变暖引起的气温、降水变化不仅仅只对水资源产生影响,而且还对地表生态过程产生着重要的影响。在过去的近30年,西北干旱区的荒漠植被出现了覆盖度先增后减的变化过程,而且部分地区还出现了草场灌丛化、湖泊湿地萎缩、地下水位下降、陆地水储量减少等现象,表明西北干旱区气候变暖的生态负效应凸显。
中文关键词	西北干旱区 ; 水资源 ; 形成转化 ; 未来趋势研究
成果类型	基础理论
中图法分类号	P426.616
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001654567
来源机构	中国科学院新疆生态与地理研究所
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243461
推荐引用方式 GB/T 7714	陈亚宁,沈彦俊,李忠勤,等. 西北干旱区水资源形成、转化与未来趋势研究[Z]. 基础理论,2014.