地学前缘 ›› 2024, Vol. 31 ›› Issue (2): 435-446.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.2.50
王鹏寿1,2(), 许民1,2,3,*(
), 韩海东2,3, 李振中1,2, 宋轩宇1,2, 周卫永2,4
收稿日期:
2022-11-17
修回日期:
2023-02-20
出版日期:
2024-03-25
发布日期:
2024-04-18
通信作者:
*许 民(1984—),男,副研究员,主要研究方向为冰冻圈水文与水资源。E-mail: 作者简介:
王鹏寿(1998—),男,硕士研究生,主要研究方向为气候变化与冰冻圈水文过程模拟。E-mail: wangpengshou11@163.com
基金资助:
WANG Pengshou1,2(), XU Min1,2,3,*(
), HAN Haidong2,3, LI Zhenzhong1,2, SONG Xuanyu1,2, ZHOU Weiyong2,4
Received:
2022-11-17
Revised:
2023-02-20
Online:
2024-03-25
Published:
2024-04-18
摘要:
冰川融水是西北干旱区水资源重要组成部分,定量评估其变化对中、下游生态环境保护和工农业经济可持续发展具有重要意义。本文基于国家气象台站日降水和气温资料、数字高程模型(DEM)以及第一次冰川编目数据,利用度日模型模拟了天山南坡阿克苏流域1957—2017年冰川物质平衡及其融水径流变化,分析了融水径流组成及其对气候变化的响应。结果表明:1957—2017年流域年平均物质平衡为-94.6 mm w.e.,61年累积物质平衡为-5.8 m w.e.。流域冰川物质平衡线呈显著上升趋势,年均上升速率为1.6 m/a。研究区年均融水径流量为53.1×108 m3,融水增加速率为0.24×108 m3/a,融水径流及其组成分量均呈显著增加趋势。在气候暖湿化背景下,流域降水的增加使得冰川区积累量增加,在剧烈的升温作用下,冰川消融加剧,气温对融水径流的作用增大,因此冰川物质平衡亏损产生的水文效应增强。研究结果可提升区域冰川水资源效应变化及其影响的认识。
中图分类号:
王鹏寿, 许民, 韩海东, 李振中, 宋轩宇, 周卫永. 天山南坡阿克苏流域冰川物质平衡及其融水径流对气候变化的响应研究[J]. 地学前缘, 2024, 31(2): 435-446.
WANG Pengshou, XU Min, HAN Haidong, LI Zhenzhong, SONG Xuanyu, ZHOU Weiyong. Response of glacier mass balance and meltwater runoff to climate change in the Akesu River Basin, southern Tianshan[J]. Earth Science Frontiers, 2024, 31(2): 435-446.
月份 | 降水梯度/(mm·hm-1) |
---|---|
1 | 0.29 |
2 | 0.35 |
3 | 0.75 |
4 | 0.75 |
5 | 2.33 |
6 | 4.59 |
7 | 4.81 |
8 | 4.35 |
9 | 0.37 |
10 | 0.77 |
11 | 0.20 |
12 | 0.42 |
表1 阿克苏流域各月降水梯度
Table 1 Monthly precipitation gradient in Aksu River Basin
月份 | 降水梯度/(mm·hm-1) |
---|---|
1 | 0.29 |
2 | 0.35 |
3 | 0.75 |
4 | 0.75 |
5 | 2.33 |
6 | 4.59 |
7 | 4.81 |
8 | 4.35 |
9 | 0.37 |
10 | 0.77 |
11 | 0.20 |
12 | 0.42 |
月份 | 气温递减率/(℃·hm-1) |
---|---|
1 | 0.29 |
2 | 0.30 |
3 | 0.48 |
4 | 0.58 |
6 | 0.63 |
7 | 0.59 |
8 | 0.56 |
9 | 0.53 |
10 | 0.47 |
11 | 0.43 |
12 | 0.31 |
表2 阿克苏流域各月气温递减率
Table 2 Monthly temperature lapse rate in Aksu River Basin
月份 | 气温递减率/(℃·hm-1) |
---|---|
1 | 0.29 |
2 | 0.30 |
3 | 0.48 |
4 | 0.58 |
6 | 0.63 |
7 | 0.59 |
8 | 0.56 |
9 | 0.53 |
10 | 0.47 |
11 | 0.43 |
12 | 0.31 |
模型参数 | 参数值 |
---|---|
冰度日因子/(mm·d-1·℃-1) | 2.5 |
雪度日因子/(mm·d-1·℃-1) | 1.4 |
液态降水临界气温/℃ | 2 |
固态降水临界气温/℃ | -0.5 |
液态校正系数 | 1.1 |
固态校正系数 | 1.3 |
融水渗浸冻结率 | 0.1 |
高程分带间隔/m | 100 |
表3 模型参数
Table 3 Model parameters
模型参数 | 参数值 |
---|---|
冰度日因子/(mm·d-1·℃-1) | 2.5 |
雪度日因子/(mm·d-1·℃-1) | 1.4 |
液态降水临界气温/℃ | 2 |
固态降水临界气温/℃ | -0.5 |
液态校正系数 | 1.1 |
固态校正系数 | 1.3 |
融水渗浸冻结率 | 0.1 |
高程分带间隔/m | 100 |
图5 冰川区年正积温、正积温天数、降水及降雪/降水变化趋势
Fig.5 Variation of annual positive accumulated temperature, days of positive accumulated temperature, precipitation and snowfall/precipitation in the glacier
时段及对比项 | 降水/mm | 温度/℃ | 物质平衡/mm | 融水径流深/mm | 融水总径流量/(108 m3) |
---|---|---|---|---|---|
1957—1990 | 858.0 | -8.6 | -83.2 | 1 198.8 | 49.99 |
1991—2017 | 937.1 | -7.8 | -108.9 | 1 323.3 | 57.04 |
变化量 | 79.1 | 0.8 | 25.7 | 124.5 | 7.05 |
变化率/% | 9.2 | 10.3 | 14.1 |
表4 流域气候转型前后年均降水、气温、冰川物质平衡以及融水径流变化对比
Table 4 Comparison of mean annual precipitation, temperature, glacier mass balance and meltwater runoff changes before and after climate transition in Aksu River Basin
时段及对比项 | 降水/mm | 温度/℃ | 物质平衡/mm | 融水径流深/mm | 融水总径流量/(108 m3) |
---|---|---|---|---|---|
1957—1990 | 858.0 | -8.6 | -83.2 | 1 198.8 | 49.99 |
1991—2017 | 937.1 | -7.8 | -108.9 | 1 323.3 | 57.04 |
变化量 | 79.1 | 0.8 | 25.7 | 124.5 | 7.05 |
变化率/% | 9.2 | 10.3 | 14.1 |
图12 流域气候转型前后年降水、气温和融水径流的关系((a)1957—1990年;(b)1991—2017年)
Fig.12 Relationship between annual precipitation, temperature and meltwater runoff before and after climate transition ((a) 1957-1990; (b) 1991-2017)
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