西北干旱区水资源变化

西北干旱区气候变化及其对水文水资源的影响

摘要：全球气候变化是当前国际社会关注的重点问题。气候变化对水文水资源的影响受到国内外的高度重视。我国西北干旱区水资源匮乏，生态脆弱，对气候变化响应敏感。本文综述了近50年来我国西北干旱区气候变化的特点及在气候变化背景下水文水资源的响应情况。关键词：气候变化西北干旱区水文水资源水循环

引言：气候变化指在几十年乃至更长的时期内气候系统及要素发生了系统性的变化。气候变化是当今世界关注的热点问题，同时是全球变化科学中的重要研究领域。气候变化对全球各个生态系统造成影响，并深刻影响水文循环和水资源。气候变化对水文水资源的影响已受到国内外的高度重视。

中国西北干旱区位于欧亚大陆腹地，具有山盆相间的地貌格局，气候干旱，降水稀少，水资源短缺，水资源的主要来源是靠山区冰雪融水和降水补给的地表径流，景观以山地荒漠为主体，生态极其脆弱，对气候变化的响应十分敏感。

在全球气候变化的背景下，我国西北干旱区气候、水文过程、水资源的数量分布都会发生变化，给区域未来的水资源安全管理规划带来挑战。因此探讨该区气候变化的规律特点，展开气候变化下该区水文水资源的响应研究显得十分重要。

1.气候变化特征

根据IPCC 第五次气候变化评估报告在过去半个多世纪以来，全球几乎所有地区都经历了升温过程，变暖最快的区域为北半球中纬度地区。报告指出全球气候变化是由自然影响因素和人为影响因素共同作用形成的，人类活动极有可能是20世纪中期以来全球气候变暖的主要原因，可能性在95% 以上。在我国同样存在气温普遍升高的现象，西北干旱区更为显著。

1.1气温变化

在我国西北干旱区，据研究表明过去半个多世纪西北干旱区气温上升速率高达0.34oC/10a，升温幅度明显高于全国平均水平和全球平均水平。1987年，西北干旱区年平均温度出现了“突变型”升高，并以每10年升高0.517C 的速度呈现出加速升高趋势。自1997年以来，温度一直处于高位震荡状态，升温趋势已不十分明显。在对西北干旱区过去50年不同季节气温变化的研究分析表明，冬季气温变化对年平均气温升高的贡献率达57.01%，冬季温度的大幅度升高可能是拉动年平均温度抬升的重要原因。近50年以来，西北干旱区的极端气温变化中，冷指数在减小，而热指数则呈现增加态势，冷指数趋势更为显著；且2000年以后气温的变率明显加快,极端气温变化的频率也更为稳定。

1.2降水变化

西北干旱区的湿日数显著减少，但降水总量增加明显。湿日数减少主要是由于0.1~6mm 强度的降水日数锐减引发。强降水对西北干旱区降水总量贡献很大，降水总量的增加很大程度上是由12-24mm和6-12mm的强度降水的显著增加引起的。因此西北干旱区降水过程发生了变化。

区域气候变化既受到全球气候变化的影响，又影响全球气候。既有外部环境强迫因素的影响，又有内部过程因素影响。外部大气环流和大气组分影响区域气候，据研究西伯利亚高压、温室气体浓度和季风环流的变化是西北干旱区气候变化的部分原因。区域内部受人类活动影响的下垫面的改变，如土地利用、水文的变化影响着区域大气环流。陆气的相互作用使区域气候的变化机理变得复杂。

近30年来西北干旱区温度升高、降水增加的事实，有学者指出气候在向暖湿方向发展，也有学者认为是气候的波动变化。由于气候变化过程和原因的复杂性，关于气候变化趋势的确定很困难，但推测在未来一定时期内，西北干旱区气温仍将升高，气温降水的变率增大。

2．气候变化对水文循环水资源的影响

2.1 水循环加速

全球气温的持续上升加速了全球水循环，加剧了极端水文事件发生，导致全球不同尺度水资源的重新分配。在我国西北干旱区，同样存在气温升高水循环加快的现象。张良等在水汽输送的基础上分析了祁连山地区近50年来的水循环过程，发现祁连山地区区域总降水量缓慢增加，境外输送水汽减少，局地蒸发产生的水汽对于当地降水的贡献增加，水汽滞留时间明显下降，由蒸发产生的降水使区域水循环加强。区域温度升高是该地区蒸发量增加的主要原因之一；区域径流量的增加是降水量增多与冰川冻土带融水共同作用的结果，其中冰川冻土融水的作用更加明显。该区气温升高使当地蒸发降水加强，水循环加快。

2.2 水资源的不确定性

西北干旱区水资源脆弱，主要以山区降水和冰雪融水为补给，在气候变化的背景下，水资源不确定性增加。

气候变化下，西北干旱区区内降水整体缓慢增加，但区域内部存在差异。山区降水普遍增加，在局部平原地区存在减少趋势。在降水没有明显增加的情况下，西北干旱地区气温升高使得区域内蒸发增强，径流、土壤水、地下水减少，对区内水资源产生不利影响。

山区气温升高导致冰雪融化，冰川退缩，冻土冻融活动加强，加上降水增加，使得出山径流增加，水资源供给增多；但是随着蒸发增加，冰川冻土存水能力的下降，在未来某个时期径流和水资源可能减少。陈亚宁等认为随着温度升高、冰川退缩和冰川水资源量的减少，出现冰川消融拐点，冰川融水量锐减，冰川调剂功能下降，河川径流或因降水异常的影响而变率增大。目前大多数冰川在快速消融退缩，冰川水资源急剧减少，情况不容乐观。同时气温升高导致冰川提前融化，径流汛期提前，水文节律和水资源的季节分布发生变化，在需水的夏季径流因缺乏冰川补给会加重水资源短缺问题。

在西北干旱区，水循环各环节受陆表格局和气候影响显著，水资源构成复杂，径流和水资源的弹性非常大，气候变化导致的降水和温度较小的变化均会引起径流较大幅度的改变，给干旱区生态水文过程带来重大影响。气候变化加剧了内陆河流域的水文波动和水资源的不确定性。

在全球气候变暖背景下，西北干旱区以山区降水和冰雪融水补给为基础的水资源系统较为脆弱，加之人类活动在强烈改变着流域的自然水循环过程使得区内水资源更为脆弱。由于人口增加，人们对水资源的开发利用强度增大，加剧了水资源短缺问题，人为用水挤占生态用水导致生态恶化，生态建设和经济发展的矛盾日益突出。

3.结论与展望

近半个世纪以来，我国西北干旱区气温显著升高，降水略有增加，气温降水的变率增大。气候变化导致水循环过程改变，极端水文事件加强，增加了水资源的脆弱性和不确定性。人类活动对水文水资源强烈，因此应将人类活动用水规律纳入研究范畴，综合并定量分析气候变化和人类活动对水文水资源的影响，这样更加符合西北干旱区水资源研究的实际情况。加强区内气候变化规律及气候变化下候变化和人类活动水循环过程和水资源的响应预测研究，积极应对气候变化，加强水资源管理，才能确保水资源安全，生态安全和区域的可持续发展。