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自20世纪中期以来,在全球性气候转暖的背景下,中国冰川普遍退缩,冰川融水径流量增加,其在不同时间尺度上的波动势必导致以冰雪融水补给为主河流水量的丰枯变化。因此探讨全球变暖背景下冰川融水径流的变化趋势以及对河川径流的影响已是当今水科学的热点领域之一。本研究基于第一次中国冰川编目的冰川分布矢量数据与90m分辨率的数字高程模型(DEM)为基础,以国家气象台站的月降水与月气温资料为驱动数据,利用月尺度的度日模型构建了冰川融水评估平台,估算了中国西部流域各水系冰川物质平衡与融水径流序列,并对模型进行了对比验证。重点分析了流域冰川物质平衡和融水径流的特征、变化趋势以及其对河流径流的贡献。最后对典型流域未来50年冰川融水径流的可能变化趋势进行了初步预测。通过以上研究获得如下结论:
1.以月尺度的度日模型为基础,在流域尺度上建立了基于物理机制与经验统计相结合的冰川融水估算方法,构建了冰川融水评估平台。并对平台模拟的结果进行了对比验证。
2.塔里木河流域与河西内陆河流域1961-2006年平均冰川物质平衡和融水径流分别为:-139.2mm·a-1、-49.5mm·a-1和144.16×108m3、10.2×108m3。塔里木河流域河流径流的丰枯变化主要受冰川融水波动控制,冰川融水对河流径流的平均补给率为41.5％。河西内陆河流域冰川物质平衡与融水径流特征在区域分布上具有明显差异,冰川融水平均补给比重为14.1％。长江源和黄河源46a累积物质平衡分别-5.5m与-6.1m,澜沧江源区物质亏损最严重,累积物质平衡达-9.6m；三江源径流变化主要受降水影响,长江源、黄河源与澜沧江源冰川融水平均补给率分别为9.1％、0.7％与1.5％。46年间塔里木河、河西内陆河与三江源流域冰川融水呈增加趋势,物质平衡在加剧亏损。
3.整个西部冰川流域1961-2006年平均冰川物质平衡为-147.1mm·a-1,46年整体呈现向负平衡发展的趋势。中国西部年平均冰川融水量为629.56x108m3(内流水系39.9％,外流水系60.1％),从1961-1970年的517.65×108m3到1971-1990年的603.02x108m3,1991-2000年增加到了695.48×108m3,2000年之后是46a来冰川融水径流量最大的时期,平均融水径流量达794.67x108m3,高出多年平均值26.2％。由于流域间气候系统、冰川规模、地形条件等的差异,冰川融水对河流的补给比重各地不一,总的分布趋势是由青藏高原外围向高原内部随着干旱度的增强与冰川面积的增大而递增,西部有冰川覆盖的流域,冰川融水补给比重达12.2％,冰川融水径流总量约为全国河川径流量的2.3％。
4.在IPCC给定的气候情景A1B、A2与B1下,以冰川面积的动态变化估算了未来50年塔里木河流域、三江源与河西内陆河流域冰川融水径流的变化趋势。由于冰川规模、气候差异等因素,冰川融水未来变化趋势旱现明显的区域特征。未来50年塔里木河流域、长江源冰川融水变化呈增加趋势,融水径流高峰出现于2050年之后:疏勒河流域、黄河源与澜沧江源融水径流高峰出现于2025-2040年之间；石羊河流域与黑河流域(不包括北大河流域),冰川融水径流高峰在21世纪初已经出现,然后开始衰减,并在未来50年呈显著的下降趋势。