气候变化对黄河径流以及源区生态和冻土环境的影响

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9 0年 代 到 新 世 纪 初 黄 河 源 区 气 温 的 明 显 上 升 并 没 有 导 致 此 区 域 蒸 发 量 的 太 大 变 化 , 对 径 流 变 化 影 响 不 大 , 对 它 但
此 地 区植 被 和冻 土 退 化 有重 要 影 响 。
( 1 , 而 严 重 影 响 华 北 地 区 的水 资 源 。华 北 水 资 源 图 )从
黄 河 上 游 地 区虽 处 于 中 国 西 北 地 区 , 此 地 区 降 水 但
段 的径 流 , 是 值 得 进 一 步 关 注 的 科 学 问题 ; 是 黄 河 这 二
源 区和 上游 不 仅 径 流锐 减 , 且 源 区生 态 和 冻 土 退 化 严 而 重 , 与 此 区 域 的气 候 变 化 有 何 联 系 ? 为 此 , 以 前 研 这 在 究 的基 础 上 , 文 进 一 步讨 论 中 国 黄河 源 区 和 上 游 地 区 本 降水 和 气温 的 年 代 际 变 化 对 黄 河 源 区 和 上 游 径 流 量 以 及 源 区的 生态 和环 境 的影 响 , 且 还 探 讨 了黄 河 源 区和 并 上 游 径 流量 的 年 代 际 变 化 对 黄 河 下 游 径 流 量 和 华 北 水 资源 的影 响 。
*国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 ( 7 9 3计 划 ) 目( 0 9 B 2 4 5 ; 项 2 0 C 4 10 ) 国家 公 益 性 行 业 ( 洋 ) 项 ( 海 专 GYHY2 1 0 1 2 ; 家 自然 0059 )国
科 学 基 金 委 员 会 重 大 国 际 合 作 基 金 项 目( 0 1 ( 9 O / 5 7 4 8 【】 0 5 DO 0 ) )5
自 然 杂 志 第 3 卷 第 1 4 期
特 约 专 稿
气 候 变 化 对 黄 河 径 流 以及 源 区生 态 和 冻 土环 境 的影 响 *
黄 荣辉 ① 周 德 刚②
① 中 国 科 学 院 院士 , 助 理 研 究 员 , 国科 学 院 大 气 物 理 研 究 所 季 风 系统 研 究 中心 , 京 1 0 9 ② 中 北 010
图 1 黄 河 下 游 利 津 站 黄 河 断 流 天 数 的 年 际 变
化, 2 从 O世 纪 7 0年 代 中后 期 开 始 西 北 地 区 夏 季 降 水 增
加 , 温升高 。 气
化 ( 料来 源于黄 河水 利委 员会 ) 资
上 述 的研 究 中有两 个 问题 值 得 进 一 步 关 注 : 是 从 一 2 0世 纪 9 O年 代初 以来 黄河 上 游 ( 特别 是 源 区 ) 流 大 幅 径
的年 代 际 变 化 特 征 与 西 北 地 区 降 水 变 化 有 一 些 不 同 。 为 了更 好 地 讨 论 黄河 上 游 地 区降 水 的变 化 特 征 , 文 利 本
用 黄河 上 游 地 区红 原 、 尔 盖 、 多 、 日、 海 、 德 和 若 玛 达 兴 贵 兰 州 等测 站 1 6 ~ 2 0 9 0 0 8年 的 降 水 观 测 资 料 , 析 了 黄 分
年 的观 测 资料 的分 析 结果 , 论 黄 河 上 游 地 区和 源 区 降 讨 水 和 气 温 的年 代 际 变 化 。
季 降 水量 在 2 0世 纪 9 0年 代 仍 继 续 偏 多 , 黄 河 上 游 地 而
区从 9 0年代 到新 世 纪 初 降 水 量 偏 少 ; 且 , 河 上 游 地 并 黄
降水 量 约 4 0mm, 约 与 现 在 华 北 平 原 北 部 的年 降 水 9 大
量相 当; 且 , 并 它有 一 定 的 年 际 和 年 代 际变 化 , 际 变 率 年
可 达 ±1 0mm , 约 为 年 降 水 量 的 ± 2 % 左 右 , 中 国 0 大 0 比
东 部年 降 水 量 的 年 际变 率 略 小 。此 外 , 图 3 a 还 可 以 从 ()
河 上游 地 区平 均 的年 降 水 量 年 际 和 年 代 际 变 化 , 图 3 见 () a 。从 图 3 a 可 以看 到 : 河 上 游 地 区 气 候 平 均 的 年 () 黄
2 黄 河 上 游 地 区 和 源 区 气 候 的 年 代 际 变 化 特 征 及 其 与 西 北 地 区气 候 变 化 的 差 异
如 图 2所 示 , 河上 游 地 区 系 指 兰 州 以上 的 黄 河 流 黄 域 , 流 域 涉 及 范 围 广 , 包 括 了 半 干 旱 区 和 高 原 的 高 此 它 寒 半 湿 润 地 区 , 均 降 水量 2 0 0 年 0 ~6 0 mm; 并且 , 流域 此 处于高 海拔地 区, 温偏低 , 平 均气 温 只有 26℃。 气 年 . 由 于此 流 域处 于高 海 拔 地 区 , 温 又 低 , 蒸 发 量 不 大 , 气 故
1 引 言
黄 河 流域 是 中华 民族 的摇 篮 地 , 河 是 中 华 民族 的 黄 母 亲 河 。黄河 流 经 青 海 、 肃 、 夏 、 蒙 、 西 、 西 、 甘 宁 内 陕 山 河 南 、 北 和 山 东 等 九 省 。她 不 仅 灌 溉 着 这 九 省 的 农 河 田 , 且 供 给 这 九 省 和 北 京 、 津 两 市 部 分 城 乡 居 民 的 而 天 用 水 。虽然 黄 河 年 总径 流 量 不 大 , 约 只 有 5 0亿 m3 大 8 , 只相 当于长 江 年 流 量 的 1 1 , 她 的 流程 很 长 达 54 6 /6但 8 k m。承 担 着全 国 1 %耕 地 面积 和 1 %人 口的供 水 任 务 5 2 ( 自人 民政 协报 ,0 0 。 由于 黄 河 又 长 , 流 又 细 , 引 21) 水 故
关键 词 气候 变 化
黄河
径流
生态
冻 土
本 文 综 述 了 关 于黄 河 源 区和 上 游 地 区气 候 变 化 及 其对 黄 河 径 流 影 响 的 研 究 及 其 他 有 关 研 究 , 进 一 步 讨 论 了 并 气候 变化 对 黄 河源 区和 上 游径 流 以 及 源 区生 态 和环 境 的 影 响 。研 究 表 明 : 2 从 0世 纪 9 O年代 初 起 黄 河 源 区 和上 游 年
国东 北 、 北 、 华 西北 气 温 普遍 升 高 。黄 荣 辉 等  ̄4 的研 究 ij -
表 明 : 国西 北 自从 2 中 0世 纪 7 0年 代 中后 期 到 2 1世 纪初
夏 季 降水 增 加 , 温升 高 , 华 北 地 区 降水 减 少 , 温 升 气 而 气 高 。并 且 , 雅 风[] 施 的研 究 也 表 明 了从 2 0世 纪 8 0年 代 起 中 国西 北 气 候 从 暖 干 变 暖 湿 。 由 于 气 候 的 年 代 际 变
看 到 , 河 上 游 16  ̄ 20 黄 9 0 0 8年 期 间降水 经历 了 3个 年 代 际 变化 阶段 , 3个 阶段 是 : 2 这 从 0世 纪 6 0年代 初 经 7) (年
代初 到 8 O年 代后 期 是降 水 相 对偏 多期 , 时 期 平 均 年 降 此 水 量可 达 4 5 5mm; 9 9 . 从 0年代 到 2 0 0 2年 此 地 区 的降 水 又 变为 相对 偏 少 , 均 年 降水 量 只 有 4 2 5mm, 减 少 平 6 . 约 了 3 .0mm; 2 0 30 从 0 3年 到 2 0 0 8年黄 河 上 游 年 降水 量 又
缺乏 不 仅影 响着 此 地 区 的工 农 业 生 产 , 且 也 影 响 此 地 而 区 的城 乡人 民用水 。为 此 , 家 不 得 不 花 费 巨 资 实 施 南 国 水北调 工程 , 长江调水 到华北地 区, 从 以缓 和华 北 地 区 水 资 源 的缺 乏 。
她 受 降水 的影 响 很 大 。 受全 球 气 候 变 暖 的影 响 , 2 从 0世 纪 8 O年 代 以后 中
径 流 量 锐 减 , 严 重 影 响 了黄 河 中、 游 年 径 流量 , 引 起 黄河 下 游在 2 它 下 并 0世 纪 9 0年 代 断 流 天 数 的 增 加 ; 且 还 指 出 , 并 黄河 上 游 和 源 区从 2 O世 纪 9 0年 代 初 到 新 世 纪 初 降 水 的 减 少 可 能 是 导 致 黄 河 源 区 和 上 游 径 流 锐 减 的 主 要 原 因 , 黄 而 河 源 区 降水 强 度 的减 弱 对 于黄 河 源 区径 流 在 2 0世 纪 9 0年 代 的 锐 减 也 有 一 定 影 响 : 外 , 文 还 表 明 了 从 2 此 本 0世 纪 8 0
河上 游 径 流 的 减 少 可 能 是 由 于 上 游 气 温 上 升 所 导 致 的 蒸发 增 强 而 引起 的 [ ] 而 有 的 学 者 认 为 , 河 上 游 降 水 ; 1 黄



I vie n t d Spe i lPa r c a pe
Ch n s o r a f Na u e Vo 34 N o.1 ieeJ u n lo tr 1
70 0
口60 0
51 49

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40 0
图 2 黄河 上 游地 区气 象观 测站 分布 图
2 1黄 河 上 游 地 区 降 水 的 年 代 际 变 化 特 征 及 其 与 西 . 北 地 区 降 水 变 化 的 差 异
黄 荣源自文库辉等 [] 利用 中 国各 测 站 1 5  ̄2 0 9 1 0 0年 降水 和
度 减 少 的 原 因是 什 么 , 于 这 个 问题 , 的 学 者认 为 黄 关 有
与西 北 地 区气 候 变 化 相关 联 , 河 上 游 气 候 也 发 生 黄
很 明显 的年 代 际变 化 , 导致 了 从 2 这 0世 纪 9 O年 代 起 黄
河 源 区和 上 游 的径 流 量 大 幅 减 少[ ] 严 重 影 响 着 黄 河 o , 中、 下游 的径 流 量 , 使 在 9 致 O年 代 黄 河 下 游 发 生 断 流

减 少 是 导致 黄 河 径 流 减少 的直 接 原 因E_ 11 因此 , 河 6_2 , 8 _ 黄
源 区 和 上游 流 域 夏 季 降 水 和 气 温 的 变 化 如 何 影 响 此 河
水 和气 温 各 年代 的变 化 特 征 。结 果 表 明 : 国 西北 地 区 中 夏季 降 水 量 有 很 明 显 的年 代 际 变 化 , 经 历 了 2) 纪 它 (世 6  ̄7 0 0年 代 的降 水偏 少 期 之后 , 8 从 0年 代 起 到 9 O年 代 末 降水 量 增加 ,在 新 世 纪 初 北 疆 地 区 降 水 继 续 增 加 , 但 西北 东 部 降 水 开始 减 少 。
图 3 16 ~20 9 0 0 8年 黄 河 上 游 地 区 平 均 的 年 降 水 量 ( ) 年 平 a和 均 气 温 ( ) 年 际 变 化 (b 中 虚 线 表 示 变 化 趋 势 ) b的 ()
气 温 的 月 平均 资 料 分 析 了 中 国 各 区域 年 平 均 和 夏 季 降

2 ・
自然 杂 志 第 3 卷第 1 4 期
呈增 多 趋 势 , 平均 年 降水 量 可达 5 4 9mm。 1 . 上 述结 果表 明 了黄 河 上 游 地 区 降 水 的 年 代 际 变 化 不 同于 西北 地 区 , 西北 地 区 的北 部 无 论 年 降 水 量 或 者 夏
加 上 降 水 又 不 算 太 少 , 为 黄 河 提 供 了 比较 稳 定 的基 这 流 。本 节 利 用 黄 河 上 游 和 源 区 气 象 观 测 站 1 6 ~ 2 0 9 0 08
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