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雅鲁藏布江流域关键水文要素时空变化规律研究

张小侠  
【摘要】:雅鲁藏布江地处青藏高原腹地,受特殊的地形特点及高原高海拔的影响,流域空气稀薄、辐射强、气压低。因此,雅鲁藏布江流域对全球气候变化极其敏感和脆弱。雅鲁藏布江流域作为西藏最重要的经济区,其径流变化必将对青藏高原及其周围地区国民经济及人民生活带来重大的影响。因此,在全球气候变化的大背景下,研究青藏高原的水资源变化特征及其对全球气候变化的响应,有助于深入了解高寒地区水循环与水资源演变规律,对维持流域内的水土资源平衡有深远意义,同时亦对分析水资源开发利用中存在的问题、合理开发利用雅鲁藏布江流域的水资源有重要的现实意义和长远的指导意义。 本文选择雅鲁藏布江流域作为研究区,通过对各气候因素、径流时空变化规律、土地利用/土地覆被变化的时空格局变化进行分析,并探讨了降水、气温、蒸散发等气候因子和LUCC等驱动因素对径流的影响。通过研究,得出了以下主要成果和结论: (1)流域1960-2009年年平均气温具有显著的上升趋势,升温趋势随海拔升高而增大的特点。此外,流域最低气温倾向率远远高于最高气温倾向率,最低气温上升的速率约为最高气温的2倍,表明青藏高原变暖主要是发生在夜间。流域多年平均气温总的分布趋势与地形大致吻合,具有从东南向西北递减的趋势。嘉黎为升温幅度最小地区,升温幅度为0.18-0.20℃/10a;拉萨为升温幅度最大区域,为0.55-0.58℃/10a。对流域平均气温时间序列进行突变检验,发现雅鲁藏布江流域平均气温序列先后于1987年和1997年发生气候突变,197年出现流域气温增暖突变信号,1997年出现气温快速增暖突变信号。 (2)1960-2009年流域年降水呈上升的趋势,但趋势不显著,流域降水变化呈现复杂性。降水量空间分布趋势由东南向西北递减,与流域平均气温变化趋势一致。整个流域以波密为中心,降水量倾向率向外逐渐递减。波密为降水增多幅度最大区,河源区为降水减少幅度最明显区域。与流域平均气温突变的信号相比,降水变化的信号明显比平均温度的信号弱。经进一步分析认为,雅鲁藏布江流域降水量序列在缓慢上升过程中,于1982年和于1995年发生了2次突变,并经历了减少、增多和再次减少的3个阶段。 (3)流域降水与气温具有协变性。利用标准化处理后气温、降水变化趋势Z值的乘积来描述两变量同步变化趋势显著的区域。结果发现,在年尺度上,流域中游大多数地区呈暖湿化趋势;干季尺度上,流域多呈暖湿化态势;雨季时,流域由于降水变化的空间分异性,气温、降水变化Z值的乘积分布很均匀,总体上流域以暖干倾向为王。 (4)蒸散发具有明显的年内分配特征,年内变化呈双峰型。流域多年平均潜在蒸散发从东南向西北呈递增趋势,即从流域上游向下游递减趋势。对27个站点蒸散发的年序列进行了线性拟合并进行显著性检验分析,流域蒸散发减小具有普遍性,流域年ET0、干季ET0、雨季ET0分别以0.949mm/a、0.546mm/a、0.403mm/a的速率减小,流域年潜在蒸散发变化受干季、雨季共同作用影响。通过多元回归、K-means分类、偏相关分析,认为风速是雅鲁藏布江流域潜在蒸散发变化的主导性因子。 (5)通过对流域天然径流进行线性拟合可知,雅鲁藏布江径流量总体上呈现减少的趋势,但趋势不是很显著。径流的代际变化存在一定的周期性波动,年内分配极不平衡。通过对径流进行M-K法突变检验得知雅鲁藏布江径流在70年代初期发生突变。经小波分析发现雅鲁藏布江干流4个水文站具有相同的周期性,4个水文站第一主要周期为19-20a,第二主要周期为5-6a。 (6)流域土地利用主要类型以草地为主,其次是未利用地和林地,这三类面积的总和达到94%。采用土地利用动态度、土地利用转移矩阵等方法分析LUCC特征,结果表明10多年来流域土地利用变化速度很缓慢,属青藏稳定少动区。土地利用转换特征为:林地增加最为显著,其次是草地和水域减少,再次是建设用地的增加和耕地的减少。土地利用的转换方向为:草地、水域、未利用地向林地转化,耕地、草地向建设用地转化。 (7)对流域径流影响因素分析表明:气温、降水的变化是影响雅鲁藏布江天然径流变化最直接的影响因素。降水变化是雅鲁藏布江天然径流最主要的影响因子,降水变化在一定程度上控制着河川径流的演变规律。另外,气温上升、蒸发量增大、冰川退缩也在一定程度上影响径流的演变。流域林地、裸岩石砾地及建设用地面积增加,在一定程度上促进径流的增长作用,但流域发生土地利用类型转换的面积相对较小,因而产生的水文效应相对较小


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