量化区分气候和土地覆被变化对青藏高原东北部径流的影响研究

Northeastern Tibetan Plateau (NETP), the Water Tower of China, plays a vital role in the strategic plan and management of water resources in China. The source regions of the Yellow River, the Yangtze River and the Mekong River, i.e., the Three River Source Region are located in the south of the NETP. Streamflow is one of the important components of water resources and is an integrated product of various watershed hydrological processes. Streamflow change reflects the changes in hydrological processes. Whereas hydrological processes are mostly affected by climate change and land use/cover change. On the Tibetan Plateau, the surface hydrological processes involve cryospheric components and include thaw and freez of frozen soil, glacier melt, snow, surface runoff, baseflow and evapotranspriation which together account for the streamflow generation. .The objective of the proposed study is to isolate and quantify the impacts of climate and land use/cover change on the streamflow in the NETP by using physically based large scale hydrological model coupled with glacier energy balance model and assisted by observations. The model will be calibrated and validated based on field observations. Long term changes in climate, snow cover, streamflow, soil temperatue and land use/cover change will be analyzed. Recent and historical scenarios of climate and land use/cover will be generated and used to simulate surface hydrological processes for the corresponding scenarios. Simulated surface hydrological processes will be analyszed for isolating and quantifing the impacts of climate and land use/cover changes and for the impacts of combined changes.Streamflow change will be derived from the surface hydrological processes changes. The simulated streamflow change will be evaluated with reference to the obseved changes. By focusing on cryospheric surface hydrological processes specific to this region, the proposed study will identify the mechanisms of streamflow change, the spatial and temporal patterns of the streamflow change in the NETP. The unique feature of the study is the isolation and quantification of the impacts of climate and land use/cover change effects on the cryospheric hydrological processes and streamflow in the NETP by modeling and observation. The outcome of the study will provide scientific basis for water resources management in China and contribute to the research in cryospheric surface hydrological processes.

素有“中华水塔”之称的青藏高原东北部地区地表水文过程正在受全球变化影响。本项目拟立足于由气候变化和土地覆被变化导致的冰雪消融、活动层土壤冻融、蒸散发等冰冻圈地表水文过程的变化，通过量化区分气候和土地覆被变化对青藏高原东北部地表水文过程的影响，从机理上揭示该地区径流变化的原因，阐明青藏高原东北部地区径流变化的时空差异和特征。首先，在观测和文献资料的基础上分析气候、径流、土壤温度、积雪覆盖度、土地覆被等的变化趋势，生成早期和近期的气候和土地覆被情景。其次，建立描述冰川冻土过程的大尺度水文模型，利用观测到的能量和物质变量，对耦合模型进行校正和验证。最后，利用多种情景模拟，量化区分气候和土地覆被变化的影响。本项目的特色为基于全球变化背景，在青藏高原东北部地区，量化和区分气候和土地覆被变化对地表水文过程和径流的影响。本项目成果对水资源管理具有科学参考价值，也将为冰冻圈地表水文学研究做出一定贡献。

本项目的科学目标为利用大尺度水文模型与观测相结合的手段，在青藏高原东北部流域量化区分气候和土地覆被变化对地表水文过程的影响，阐明该地区径流变化的机理。揭示高原东北部的径流变化的时空特征及其差异。主要科学问题为在青藏高原东北部地区，影响径流变化的主要机理是什么？径流变化的时空差异是什么？通过4年研究本项目有以下几点结论和成果。1）青藏高原东北部流域中，冰川融水贡献远低于积雪融水贡献；冰川融水径流成显著增加趋势；而融雪径流在不同流域有升有降，其中减少的趋势为显著；2）该区域气候变化对径流影响的主要因子为气温和降水；气温升高使得径流各个变量呈现下降趋势；而降水对径流主导作用只在相对湿润的澜沧江、雅砻江和鲜水河源区；在其他流域气温和降水共同作用影响径流变化；风速对径流的影响很小；3）由于在1960-2015年间，高原东北部土地覆被和利用的变化很小，土地覆被变化对径流的影响很小；4）气候变化是影响径流的主要原因。.关键数据包括1959-2015年青藏高原及周边地区的逐日最低和最高气温、极端气温、降水、风速、及1983-2013年青海西藏的0-40厘米逐日地温资料。青藏高原东北地区1960、1980、1990、2000、2010年土地覆被利用资料。还包括VIC和度日因子的冰川模型模拟的1963-2015年水循环各变量包括积雪融水、冰川融水、地表径流、实际蒸散发等。.科学意义主要为首次系统研究了青藏高原东北部地区的气候变化与土地覆被利用变化对径流的影响，得出气候变化的影响是径流变化的主要原因。同时还首次全面分析了高原上的降水随海拔变化差异的主要原因，以及地温和极端气温事件的时空变化特征。这将为青海省的水资源管理提供科学依据。因气候变化是首要因素，今后的水资源管理应着重应对气候变化可能带来的负面影响，比如积雪消融贡献将减少，这对于春季消融期，降水相对较小，但春耕又需要灌溉的农忙时期是不利的。

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