近幾十年來,氣候變化和人類活動的加劇導(dǎo)致西北內(nèi)陸區(qū)的水資源以及相關(guān)水量平衡要素的時空分布發(fā)生了顯著的變化。本文借助Google Earth Engine（GEE）遙感云計算平臺,基于該平臺集成的多源遙感數(shù)據(jù)集,從西北內(nèi)陸區(qū)全流域和三級流域兩個空間尺度,對1998—2017年近20年西北內(nèi)陸地區(qū)多個水量平衡要素的年際和年內(nèi)變化進行時空分析,進而揭示區(qū)域總蓄變量、降水量、土壤濕度、蒸散發(fā)、地表水等核心水量平衡要素的空間分布特征與時間演變規(guī)律。研究結(jié)果表明:①在全流域尺度,研究區(qū)整體的升溫趨勢導(dǎo)致高海拔地區(qū)冰雪消融加劇、下游低海拔平原及盆地水分補給增加,使得總蓄變量呈現(xiàn)"高海拔減少低海拔增加"的趨勢,同時,低海拔地區(qū)的地表水面積、土壤濕度和蒸散發(fā)亦相應(yīng)地表現(xiàn)出一定的增加趨勢;②在時間尺度上,各水量平衡要素除沙漠和荒漠地區(qū)外季節(jié)分異性明顯,一般在夏秋達到最大,在春冬季時最小;③在三級流域尺度,不同的子流域由于水分補給來源的不同,各水量平衡要素具有不同的協(xié)同演變關(guān)系,以冰雪補給為主的流域,各要素呈現(xiàn)與總蓄變量相似的變化趨勢,而以降水補給為主的流域,各要素變化與降水的波動關(guān)系更為密切�？傊�,西北內(nèi)... 

【文章來源】：資源科學(xué). 2020,42(06)北大核心CSSCICSCD

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【部分圖文】：

研究路線圖

西北內(nèi)陸區(qū)位于中國的西北部，包括新疆全境、青海柴達木盆地、甘肅河西走廊以及內(nèi)蒙古賀蘭山以西地區(qū)（圖1），總面積達230多萬km2，約占全國國土面積的24.5%[12]。該地區(qū)年平均降雨量不足200 mm，是典型的資源型缺水地區(qū)[13]，是全球同緯度最干旱的地區(qū)之一。其降水量、土壤濕度、地表水常年都處于較低水平且蒸散發(fā)量較大，夏季炎熱、冬季嚴寒、風(fēng)大沙多[14]。該地區(qū)的地貌特點是山脈與盆地相間，區(qū)內(nèi)分布著阿爾泰山、天山、喀喇昆侖山、昆侖山、祁連山等一系列大致東西走向的高大山脈。西北內(nèi)陸區(qū)的地表徑流主要來源于這些高大山脈的冰川融水和少量的降水，所以其穩(wěn)定性較差且徑流量普遍較小[15]。這些山脈圍繞著巨大內(nèi)陸盆地，將西北內(nèi)陸區(qū)分割為準噶爾盆地、塔里木盆地、柴達木盆地、河西內(nèi)陸區(qū)等四大內(nèi)陸河水系單元和無流區(qū)[16]。國家重點研發(fā)計劃項目“西北內(nèi)陸區(qū)水資源安全保障技術(shù)集成與應(yīng)用”在全國水資源分區(qū)資料中的水資源三級區(qū)劃基礎(chǔ)上，結(jié)合三級河流和數(shù)字高程模型將整個西北內(nèi)陸區(qū)進一步劃分為25個三級流域（圖1），這些三級流域相對于水資源二級區(qū)劃具有更高的水文一致性，因此本文選擇該三級流域尺度作為全流域之外的另一個空間研究尺度。同時，該項目針對“西北內(nèi)陸區(qū)變化環(huán)境下水循環(huán)演變過程模擬”這一核心科學(xué)問題，根據(jù)冰雪融水補給比例的不同選取了石羊河流域、疏勒河流域和阿克蘇河流域3個典型的三級流域作為示范研究區(qū)。其中，阿克蘇河以高山冰雪融水補給為主，疏勒河主要由高山冰雪融水和雨水混合補給，而石羊河由雨水補給為主，并有少量冰雪融水補給[17]。本文亦以這3個流域作為典型流域具體分析各水量平衡要素的時空演變規(guī)律。2.2 數(shù)據(jù)來源

將5個水量平衡要素的多年遙感數(shù)據(jù)按月取均值，得到各個月份的月尺度數(shù)據(jù)。以各要素最大值和最小值對應(yīng)的月份（1—12月）表征水量平衡要素在整個西北內(nèi)陸區(qū)流域的年內(nèi)變化空間分異情況（圖4），并使用不同的色系顯示4個季節(jié)相應(yīng)的月份�？梢钥吹�，總蓄變量的最大值一般發(fā)生在5月，6月以及7月。其中，西部地區(qū)總蓄變量最大值多集中在4月到5月份，中部以及西南部地區(qū)為6月份，東部地區(qū)為7月份。而總蓄變量最小值對應(yīng)的月份分布則相對分散，絕大部分區(qū)域的最小值月份集中在秋冬季（9—2月），東部部分區(qū)域總蓄變量最小值則發(fā)生在春季（3—5月）。降水量方面，西部少部分地區(qū)的降水量最大值主要發(fā)生在春季，而中東部絕大多數(shù)區(qū)域都是在夏季時達到最大。區(qū)域內(nèi)降水量的最小值一般集中在較為干旱的秋冬兩季，部分地區(qū)的降水量最小值出現(xiàn)在3月份。在青海湖水系以及西北部的開孔河流域北部、渭干河流域、阿克蘇河流域地區(qū)的土壤濕度最大值出現(xiàn)在夏季，最小值則出現(xiàn)在秋冬季。實際蒸散發(fā)方面（圖4g,4h），除沙漠荒漠以及其邊緣部分地區(qū)外的大多數(shù)地區(qū)極大值發(fā)生在5—8月之間，這與夏季氣溫較高有關(guān)。研究區(qū)內(nèi)絕大部分地區(qū)的蒸散發(fā)都在春冬季時最小。實際蒸散發(fā)的大小與相應(yīng)季節(jié)的降水、濕度、日照以及風(fēng)速特點都有關(guān)系[33]，該結(jié)果一定程度上可以反映研究區(qū)內(nèi)由這些因素導(dǎo)致的蒸散發(fā)空間和季節(jié)差異。同時，通過分析地表水面積的季節(jié)性變化（圖4i,4j）可以看出，地表水面積一般在夏秋兩季氣溫較高時達到最大，這主要是由于流域內(nèi)的地表水絕大部分來自于積雪融水，而地表水面積最小的時間段大多都集中在春季。通過月尺度的分析發(fā)現(xiàn)，各個水量平衡要素在整個西北內(nèi)陸區(qū)流域的年內(nèi)季節(jié)分異性總體較為明顯。夏季平均氣溫較高，各水量平衡要素包括降水、蒸散發(fā)等都較為活躍，水循環(huán)相對劇烈；而在冬季，平均氣溫較低，地表徑流逐漸減緩，各水量平衡要素值在寒冷干燥的環(huán)境下逐漸變小，整體的水循環(huán)相對平緩。

【參考文獻】：
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本文編號：3574499