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玛纳斯河产流区温度、降水及径流变化特征分析

郭玲鹏  李兰海  徐俊荣  罗家伦  
【摘要】:近几十年以来气候变暖已经引起了诸如大气中水汽含量增加、降水类型、降水集中程度、极端降水、雪盖面积减少、大范围的山区冰川融化退缩、土壤水和径流等大尺度水文循环的变化。西北干旱区因全球气候变暖引起的冰川消融的增加,区域降水量的变化对河流径流影响也引起了广泛关注,实测资料表明:1980s后新疆也表现出气温升高、降水增多、山地冰川退缩、河川径流增加、湖泊水位上升面积扩大、沙尘日数减少、水面蒸发量减少、生态环境得到改善等趋势。玛纳斯河发源于天山北麓,准噶尔盆地南缘,汇集清水河等支流流入玛纳斯-石河子绿洲,最后消失于荒漠。玛纳斯河是天山中麓最大的内流河,径流成分以高山降水补给为主,融雪径流、降雨径流等多种径流成分并存。本文基于玛纳斯河肯斯瓦特水文气象站观察数据,应用该站1956-2007年平均气温、降水和径流资料,采样距平、7年滑动平均、Man-Kendall突变分析和趋势分析以及Hurst持续分析、小波分析等多种分析方,法分析了气温、降水的波动、突变、周期性和未来发展趋势,并着重分析了径流的变化趋势和周期性。研究表明,1956-2007年52a来气温呈上升趋势,特别是自1987年气温发生突变以来,气温增势明显并具有持续性。52a降水距平和7年滑动平均变化趋势为先减少后上升,但最近20a来变化趋势不明显,降水Man-Kendall趋势分析表明降水无增加或减少趋势。径流52a来呈明显增加趋势,并在1995、2002/2003发生突变以来径流增势明显而且具有强烈的持续性。气温和径流呈明显增加趋势,但降水变化却无明显增加,表明径流增加的主要原因可能是作为径流主要补给源之一的冰川消融量的增加。小波变换从多时间尺度分析了气温、降水和径流的变化周期,气温存在着18-23a,13-18a,5-10a等主周期变化,其中22a和11a尺度的周期性表现最显著。降水存在着16-22a,10-15a等尺度的周期,其中20年尺度的主周期变形显著。径流存在着16~22a,10~15a,7~10a,5~15a等7种周期变化,其中以16~22a年,10~15a年周期明显,小波功率谱表明11-12 a左右的信号振荡能量最强,16~22a年左右的信号振荡能量次强。气温、降水和径流的变化周期表明三者在20a左右的变化周期性上有相同性,而在11a尺度的变化周期上气温和径流有明显的相同性。ANN对径流序列的模拟准确的把握了玛纳斯河径流量的变化趋势,但对径流峰值把握较差。

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