【摘要】：位于中國西北干旱地區(qū)的內(nèi)陸河流域,伴隨全球氣候變暖,近20年來流域水資源供給形勢變得越來越嚴(yán)峻。由于中國西北干旱區(qū)內(nèi)陸河的源流區(qū)位于高海拔的山區(qū),氣象觀測站點稀少,基于徑流生成的物理機制,很難創(chuàng)建高精度的分布式水文模型和其他模型,評價氣候變化及其對徑流的影響。因此,有必要針對這些缺乏資料的源流區(qū),構(gòu)建一種基于地球數(shù)據(jù)產(chǎn)品定量評價氣候變化對徑流影響的綜合模型。模擬和預(yù)測山區(qū)徑流對西北內(nèi)陸河流域的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護具有重要意義。本文以構(gòu)建了一個基于地球數(shù)據(jù)產(chǎn)品降尺度,檢驗氣候變化趨勢,構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并進行權(quán)重連接的綜合模型,定量評價氣溫和降水對山區(qū)徑流的貢獻,并在天山南坡的典型流域開都河,阿克蘇河源流區(qū)的庫瑪拉克河和托什干河進行應(yīng)用,研究結(jié)果表明:(1)基于地球數(shù)據(jù)產(chǎn)品降尺度可以有效重構(gòu)缺資料流域的氣候變化特征。在眾多再分析數(shù)據(jù)中,MERRA氣溫數(shù)據(jù)和中國地面降水月值格點數(shù)據(jù)集對天山南坡山區(qū)流域的氣溫和降水模擬精度最優(yōu),空間分辨率最高�；诘厍驍�(shù)據(jù)產(chǎn)品,依據(jù)海拔,依據(jù)月份動態(tài)計算氣溫遞減率和降水梯度,對氣溫和降水再分析產(chǎn)品進行降尺度,良好地揭示了氣象水文站點稀少的天山南坡流域的歷史氣候變化特征。(2)綜合模型可以應(yīng)用于中國西北干旱區(qū)內(nèi)陸河流域缺乏實測站點的山區(qū)流域�；诘厍驍�(shù)據(jù)產(chǎn)品降尺度,檢驗氣候變化趨勢,構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并進行權(quán)重連接,定量評價氣溫和降水對山區(qū)徑流的貢獻,基于CMIP5多模式集合降尺度預(yù)測未來氣候-徑流變化的綜合模型,揭示流域氣候變化特征及對徑流的貢獻。(3)天山南坡典型流域開都河和阿克蘇源流區(qū)在近30年來呈現(xiàn)暖濕化的趨勢。降尺度的年平均溫度和年降水量的平均值和斜率(變化率)的空間分布揭示了氣溫和降水的時空變化特征。EEMD分解揭示了天山南坡典型流域氣候-徑流變化的周期和多尺度變化特征。開都河和阿克蘇河源流區(qū)的氣溫和降水呈現(xiàn)3個月的季節(jié)性周期變化。年代際尺度上的徑流流量受氣溫和降水因子的共同影響。從最后一個年代際的變化趨勢來看,開都河和阿克蘇河源流區(qū)最近10年的氣溫趨緩是暫時的,在未來依然會繼續(xù)上升,而開都河和阿克蘇河源流區(qū)的徑流在未來十年隨著溫度的升高呈現(xiàn)出繼續(xù)增加的趨勢。(4)基于BPANN人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和權(quán)重連接法可以有效的定量評價氣溫和降水變化對徑流的貢獻。氣溫和降水對開都河徑流的貢獻分別為44.21±2.08%和55.79±2.08%,對庫瑪拉克河徑流的貢獻分別為60.09±8.90%和39.91±8.90%,對托什干河徑流的貢獻分別為45.75±8.53%和54.25±8.53%,庫瑪拉克河流域主要受氣溫影響,而開都河和托什干河流域受降水影響更大。(5)基于CMIP5多模式集合RCP4.5情景,未來30年,天山南坡典型流域的氣溫和徑流都呈現(xiàn)增加趨勢,降水呈現(xiàn)下降趨勢。從2016年到2050年,開都河年平均溫度以0.4℃/10年的速度呈現(xiàn)增加的趨勢,庫瑪拉克河和托什干河流域的年均溫也呈現(xiàn)顯著增加趨勢,增加速率均為0.3℃/10年。開都河的年降水量以2.1 mm/10年的速度減少,庫瑪拉克河和托什干河流域的年降水量也呈現(xiàn)下降趨勢,下降速率分別為9.2 mm/10年,5.0 mm/10年。開都河年徑流以0.4×10~8m~3/10年的速度呈現(xiàn)顯著增加的趨勢,庫瑪拉克河和托什干河流域的年徑流也呈現(xiàn)增加趨勢,增加速率分別均為3.5×10~8 m~3/10年和1.0×10~8 m~3/10年,增加趨勢顯著。
【圖文】：

天山南坡位置與概況

開都河流域
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P333

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本文編號：2609070