青藏高原水资源时空变化特征的研究

发布时间：2020-08-19 19:15

【摘要】：气候变暖及人类活动的加剧,影响了青藏高原上水资源的分配和变化。而空中水汽和云是高原陆地水资源的源、水循环中的活跃因子和影响气候变化的重要变量,了解其分布特征和时空变化,对深入探讨高原水资源的变化尤为重要。本文基于长时间序列的卫星遥感资料、再分析资料和地面观测资料,以高原气候变化为出发点,从降水、蒸发、水汽、云、积雪等几个方面分别分析了高原水资源的特征及变化,着重分析了空中水资源时空变化的特征,并结合高原水资源各个分量的研究结果初步探讨了区域气候变化对高原水资源的影响。研究结果表明,高原陆地水资源在不断流失,流失的主要途径有两个：(1)气温升高蒸发增强,水资源从空中流失；(2)气温升高使得冰雪融水增加,水资源从陆地上流失；且水资源的空中流失比陆地流失表现的更为明显。此外,大自然虽然具有自我调节能力,但这种调节能力是否能延缓高原水资源的流失还不容乐观。高原气候变化使得水资源流失,其各分量的时空变化具体表现如下：高原平均气温在时间演变上大致可分为四个时段：两个相对低温时段(1901-1940,1960-1985)和两个相对高温时段(1940-1960,1985-2011)。平均气温呈现先缓慢增加、后缓慢减小、再快速增加的趋势,整体表现为增温趋势,增温速率约为0.8℃/100a。气温的区域变化则表现为西北部增温强、东南部增温弱。平均最高气温和最低气温的年际变化趋势与平均气温相似,且最低气温的增温速率比最高气温快,使得日较差的年平均时间序列整体呈现明显下降趋势。三种气温对海拔高度都有依赖性,最低气温依赖度最高。高原降水和蒸发的时空变化表现为,从1901-2011年,高原降水增加区域是减少区域的近2倍,但增加的速率却没有减少速率高,喜马拉雅山区域降水减少最明显,其减少速率大于-3mm/a。就整体而言,平均降水随时间呈现弱的增加的趋势。从1965-2011年,高原大部分区域蒸发皿蒸发量都为减小趋势,符合“蒸发互补”理论,并由经验公式所得高原实际蒸发的变化进一步验证了这一现象。自80年代高原明显增温以来,实际蒸发增加趋势也明显增强,而降水和蒸发的差值表现为弱的减小趋势。高原680-310hPa大气可降水量最大值出现在高原东南角,约10mm；其次是沿喜马拉雅山、祁连山及高原南侧,约5-7mm；最小值在高原中部。高原夏季大气可降水量最多,其次是秋季、春季,冬季最小。1984-2009年,在680-310hPa层,高原大气可降水量相比亚洲其他区域增加趋势明显,从其中心到四周增幅依次减弱,中部可降水量增速最快,最大值达2.4mm/10a,近十年增加了约平均值的1/2,与高原中部降水增加边缘季风区降水减少相一致。虽然高原大气可降水量增加,但高原反而变干,增加的水汽并没有储存,使得水资源从空中流失,高原快速增温引起实际蒸发增强是最可能的原因。 1984-2009年,总云量的年平均在高原西北部帕米尔高原区域、高原东南部以及高原的东侧为高值中心,总云量的季节分布与高原地形及水汽输送有很大关系。高原上云的辐射强迫始终为负值,从西部到东部逐步增强。高原总云量整体为减少趋势,白天,卷云几乎覆盖整个高原,且变化最强烈,表现为明显的减小趋势,其次是深对流云,分布在高原的西北部和东南大部,呈明显增加趋势,深对流云的增加使降水增加的概率增大,是对水资源从空中流失的一种微调节。云总的光学厚度、云水路径及云顶气温均成增加趋势,云顶温度的减少和高云的减少相一致。这些云特性的变化,对区域气候是一种负反馈。高原上的积雪1978.10-1987.8期间呈缓慢的增长趋势,1987.7-2008.6期间呈平缓的减少趋势,从2000.3到2012.3没有明显的变化。就区域变化而言,高原上积雪表现为增加趋势和减小趋势并存。高原上冰川自1980s以来呈现全面退缩的状态,且退缩速率在逐渐加剧,气温升高是唯一能够合理解释该现象的因素。降水是影响高原外流径流的主要因素。高原外流径流量并没有随着气温的增加而增加,可能是由于流域内气温的升高导致了蒸发增加抵消了降水增加的水文效应所致,而部分流域春季径流却有增加的趋势,由气温升高引起冰雪融水增加的可能性较大,也是水资源流失的另一途径。就目前高原气候变化的情况来看,高原仍然处在一个升温的状态,在未来的几年内没有明显的转向迹象,高原水资源依然会不断流失。应对高原水资源流失最有效的方法仍然是有效合理规划现有的水资源,并努力以人力影响空中水资源时空分配以延缓流失。在影响高原空中水汽资源的诸多因子中,蒸发在其中占很重要的作用,气温、日照时数、风速均对高原上的蒸发有显著影响,且影响因子排序为：气温风速日照时数。此外,高原春夏季沙尘气溶胶近年来呈现下降趋势,且它和降水呈现明显的负相关,是对高原水资源空中流失的又一微调节。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TV213.4

【参考文献】