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气候变化背景下松花江流域径流变化归因研究

花匠小妙招
2024-11-06 19:46

　　在全球气候不断变化背景下(气温升高、太阳辐射下降等),不同时间和空间的生态系统产生了积极或消极的影响。松花江流域处于对气候变化响应最敏感的中高纬度地区(中国东北地区),即是我国跨界跨境河流中流程最长的河流,又是中国重要的商品粮基地。在人类活动(直接活动和间接活动)和气候(气温、降水、风速、相对湿度)的影响下,流域水文过程(径流形成过程、下渗过程、蒸发过程等)也发生了相应的变化。因此,分析气候变化(气温、降水、风速、相对湿度)和人类活动(跨流域调水、土地利用覆被变化等)对流域径流的影响已成为水文水资源领域研究的基础。基于此,以气候变化为背景,定量分析松花江流域水文-气象时间变化(趋势变化、周期变化、突变时间)和空间变化特征,结果显示:1974-2018年松花江流域年径流总量和年蒸散量呈减少变化,流域年降水变化不一致,嫩江流域呈减少变化,第二松花江和松花江主流与嫩江流域相反,年降水呈增加变化。从年径流总量、年蒸散量和年降水量的变化趋势和走向上看,年潜在蒸散量与年径流总量呈负向变化,即年潜在蒸散量逐渐增大,年径流总量逐渐减小;年径流总量与年降水近似相同变化趋势,即年降水增加,年径流总量也随之增加,年降水与年径流总量呈正向变化,揭示了流域范围内气候与水文过程的变化关系。随后,采用基于Budyko假设的弹性系数法计算松花江流域气候和下垫面变化导致径流变化的弹性系数,体现了流域的年降水变化、年潜在蒸散量变化和下垫面变化对流域年径流变化影响的敏感程度。松花江流域年降水量弹性系数大于年潜在蒸散量弹性系数大于下垫面弹性系数,表明年降水对流域年径流深影响最为敏感,其次是下垫面变化,最后是年潜在蒸散量。再此基础上,计算气候要素对径流变化的贡献率,第二松花江流域的年降水对年径流深的平均贡献率为30.5%,年潜在蒸散量对年径流深的平均贡献率为5.8%,下垫面变化对年径流深的平均贡献率为-63.7%。嫩江流域的年降水对年径流深的平均贡献率为-2.2%,年潜在蒸散量对年径流深的平均贡献率为1.3%,下垫面变化对年径流深的平均贡献率为-96.5%。松花江主流流域的年降水对年径流深平均贡献率为3.1%,年潜在蒸散量对年径流深的平均贡献率为0.8%,下垫面变化对年径流深的平均贡献率为-96.1%,结果表明,下垫面变化是松花江流域径流减少的主导因子,其次是年降水量,最后是年潜在蒸散量。参数n是衡量下垫面变化的重要指标,我们以松花江流域的土地利用覆被变化(LUCC)数据代表下垫面变化的情况,从土地利用覆被变化的角度来看,松花江流域不同子流域土地利用覆被结构有很大的差异。松花江流域整体上植被逐渐增加,以农作物植被增加最为广泛。利用相关分析,表明耕地、林地、草地变化与流域年径流变化呈负相关,水域与城市工矿建设用地变化与流域年径流变化呈正相关,这一结果与基于Budyko假设的松花江流域径流变化的归因相一致。我们进一步讨论了NDVI(归一化植被指数)和下垫面参数n的相关关系,二者呈正相关,表明植被覆盖是影响下垫面参数n的重要因素,与松花江流域径流的归因分析的结果一致。研究松花江流域气候变化和下垫面变化(人类活动)的水文、水资源影响,并量化径流成分变化的驱动因素,可以为研究水循环过程的驱动机构在区域环境变化提供参考理论,这对合理开发、水资源的优化配置和可持续利用具有重要意义。

[关键词]：

地表变化;径流变化;松花江流域;气候变化;Budyko假设

[文献类型]：硕士论文
[文献出处]：

辽宁师范大学2021年