近幾十年來，因大氣中溫室氣體增加，地球表面熱量平衡發(fā)生改變而導致了全球氣候變化，并進一步加劇某些地區(qū)的旱澇災害，從而對水文循環(huán)和徑流形成產生重要影響。國際上對此問題的研究不僅局限在全球尺度，而且也深入到流域尺度。人們認為，由于地球表面受熱條件的不同及大氣環(huán)流的改變，必然引起水文循環(huán)的變化和水資源在時空上的重新分配[1]。

　　摘要：在全球氣候變化背景下，長江江源高寒地區(qū)的水文氣象要素（氣溫、降水、蒸發(fā)、徑流）和水文環(huán)境（冰川、凍土、積雪、濕地、沼澤、植被）已受到重大影響。尤其是隨著氣候變暖，長江江源地區(qū)出現了凍土及凍土環(huán)境退化、植被退化、凍融侵蝕和土地荒漠化的四大生態(tài)環(huán)境問題。通過對該地區(qū)近50年氣候變化對水文氣象要素和水文環(huán)境影響研究現狀的辨析，從國家需求和科學問題兩個層面上，提出了當前亟待解決的主要問題并對今后的研究方向進行了展望。這對于促進長江、黃河上游地區(qū)和岷江、大渡河、嘉陵江的河源區(qū)生態(tài)屏障建設，特別是保障三峽庫區(qū)水資源安全利用研究能夠起到一定的參考作用。

　　關鍵詞：農業(yè)論文發(fā)表,長江源,高寒地區(qū),氣候變化,水文氣象要素,水文環(huán)境

　　位于青藏高原腹地的長江江源地區(qū)，集高寒、冰川、凍土和積雪等為一體，湖泊和沼澤密布，是世界上濕地分布海拔最高、面積最大與最集中的地區(qū)。近50年來，在全球氣候變暖變化背景下，受自然因素和人類活動的影響，源區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況日趨惡化，冰川后退、濕地萎縮、草場退化、水土流失加劇等環(huán)境問題日益突出，對整個長江流域的水資源條件、生態(tài)安全及社會經濟的可持續(xù)發(fā)展構成了巨大威脅[2-3]，嚴重制約了當地社會、經濟和文化的發(fā)展。

　　長江江源地區(qū)是整個長江流域水文循環(huán)的起始地，主要功能是保障長江的源遠流長，并向下游輸送優(yōu)質水資源。源區(qū)內的冰川、凍土、積雪、濕地和沼澤等變化對水環(huán)境的影響也必將影響長江流域水資源的可持續(xù)利用。因而從20世紀60年代開始，青藏高原和江河源區(qū)氣候變暖對周圍地區(qū)水資源與生態(tài)環(huán)境的影響一直備受國際學術界關注[4-9]，到目前為止，已經召開了四屆青藏高原國際學術討論會。國內也有不少專家學者圍繞全球氣候變化對該地區(qū)影響開展過大量的研究工作[10-12]，因此青藏高原氣候變化及其對周圍地區(qū)（黃河和長江源區(qū)）乃至全國的水資源影響已成為一個研究的熱點問題[13]。

　　1研究背景與現狀

　　1.1氣候變化對水文氣象要素的影響

　　1.1.1氣溫

　　長江江源地區(qū)地勢高亢，終年氣候寒冷，年均氣溫一般只有-5.5℃～4℃，大部分地區(qū)年均氣溫低于0℃，月均正溫期只有5個月（5月-9月），楚瑪爾河流域五道梁一帶僅6月-9月份為正溫期，曲麻萊以東玉樹地區(qū)正溫期達到7個月。在江源地區(qū)中部的沱沱河沿（集鎮(zhèn)）年平均氣溫為-4.2℃，絕對最低溫度為-33.8℃，凍結期長達7個月[14-15]。

　　然而，隨著過去50年來全球變暖趨勢的加強，青藏高原溫度的升高已是不爭的事實，溫度的升幅也顯著大于全國平均水平[16]：源區(qū)的年平均氣溫從20世紀60年代開始緩慢上升，1991年-2001年溫度平均值比1991年以前30多年的平均值上升了0.20℃～0.88℃，平均上升0.39℃；近10年，平均氣溫比20世紀60年代增加了1.42℃�？凳啦�等[17]通過冰芯記錄評估人類活動對大氣環(huán)境的影響，并指出：20世紀40年代氣溫較低；50年代和60年代中期氣溫較高；70年代中期氣溫下降到近70年來的最低值；80年代仍然處在一個低溫期；90年代以來氣溫急劇升高的趨勢延續(xù)到了21世紀初期。各拉丹冬冰芯恢復的氣溫記錄顯示20世紀70年代以來的增溫率（0.5℃/（10a））要明顯的高于各拉丹冬地區(qū)和北半球，而90年代以來的增溫率（1.1℃/（10a））約為70年代以來的2倍，表明近期的增溫有加速趨勢且高海拔區(qū)域對全球變暖的響應更為敏感。

　　由于受海拔高度和地形地貌等因素的影響，不同地區(qū)的氣溫變化幅度不盡相同，其中曲麻萊、玉樹等地區(qū)升幅較大，西部的沱沱河等地區(qū)升溫幅度較小[18]。

　　不同月份氣溫的升幅也不相同。謝昌衛(wèi)對長江、黃河源區(qū)12個站點的綜合分析，總結出江河源區(qū)各月溫度的升降變化存在較大差異[19]。從不同臺站近50年來不同月份氣溫的變化可以發(fā)現，長江、黃河源區(qū)升溫幅度年內最大的時段是春末夏初5月、6月份和下半年9月-11月份，溫度平均上升0.90℃，大于年均溫度升高幅度；而年內溫度最高的7月、8月份升溫幅度并不大，平均上升僅0.4℃，小于年均溫度上升幅度。因此從總體上來說，長江江源區(qū)冬半年氣溫升高幅度較大，即呈現出氣候暖干化的變化趨勢，這與我國北方大部分地區(qū)近百年以來出現的暖冬現象是一致的。

　　1.1.2降水和蒸發(fā)

　　長江江源地區(qū)平均海拔在4500～5000m，屬高原亞寒帶半濕潤、半干旱區(qū)，日照時數較長，每年約達2800h，年總輻射量高達670kJ/cm2。降水主要來自孟加拉灣暖濕氣流，年降水量自東南向西北遞減，界于500～200mm左右。年降水200～400mm，5月-9月降水量占全年的90%～95%。由于源區(qū)的年平均氣溫在0℃以下，最暖月氣溫也只為4℃～10℃，降水、蒸發(fā)及日照變化不明顯，因此固態(tài)降水占很大比重[20]。

　　王可麗[21]利用長江江源地區(qū)氣象站的降水資料和NCEP/NCAR的氣候資料，探討了降水的年際變化，對典型多雨年和少雨年500hPa位勢高度的風場、600hPa流場、大氣水汽含量和水汽輸送進行了合成和對比分析。結果表明：降水近50年的長期變化趨勢總體上不明顯，而在近10年的降水有明顯增加趨勢。降水量序列各尺度震蕩的形成原因可能與青藏高原熱力作用和動力作用以及大氣環(huán)流演變密切有關。1.2氣候變化對水文環(huán)境變遷的影響

　　1.2.1冰川、凍土和積雪

　　長江江源地區(qū)冰川屬大陸型冰川，年消融深約1～2m。凍土分布廣闊，北界為昆侖山以北青藏公路61道班西3km（海拔4350m），南界至唐古拉山以南的西藏安多縣青藏公路116-117道班處（海拔4780m）。唐古拉山脈西部以格拉丹冬為中心，是現代冰川集中作用區(qū)，也是區(qū)域內溫度最低的地區(qū)，格拉丹冬冰川區(qū)雪線處溫度約為-11℃[22]。

　　中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所采用兩期遙感影像資料，在地理信息系統(tǒng)技術的支持下分析了長江源區(qū)典型冰川作用區(qū)小冰期（LIA）、冰川范圍變化、冰川進退情況，并運用由點到面的研究方法分析了冰川變化以及對河川徑流的影響[23-24]。分析表明：1969年-1989年間的20年中唐古拉山區(qū)的大冬克瑪底和小冬克瑪底冰川分別有小幅度前進，前進量分別為9.4m和2.1m；1989年-1993年間這兩條冰川處于前進并維持相對穩(wěn)定狀態(tài)；1993年以后轉入退縮之中，但退縮幅度不大[25]。劉潮海和康爾泗等[26-27]根據航空和衛(wèi)星遙感資料，結合1∶100，000地形圖，通過綜合分析獲得小冰期最盛期、1969年和2000年三個時期的冰川范圍及變化情況。1969年各拉丹東冰川面積比小冰期最盛期減少5.2%，2000年比1969年減少1.7%；但總的冰川面積變化不大。長江水利委員會利用歷年遙感數據結合現場考察認為：源區(qū)冰川面積總體上處于退縮狀態(tài)，其中有一定的波動；2004年前縮小速度較快，此后縮小速度相對較慢；2009年冰川總面積在1977年基礎上縮減了126.33km減少了11.8%[28]。

　　在全球變暖背景下，隨著長江江源地區(qū)溫度的上升和降水量的減少，區(qū)域內冰川、凍土的冷儲也減少了，同時冰川、凍土的年消融能力增強。特別是從20世紀90年代開始，凍土環(huán)境發(fā)生了顯著變化，以凍土退化、活動層增厚、大量島狀凍土消失為表征的凍土變化對高寒生態(tài)系統(tǒng)產生較大影響[24，29-30]。源區(qū)的平均積雪量冬季增加比較顯著，秋季增加和春夏季減少均比較緩慢。11月至豎年2月，各月平均積雪量近50年來呈現出持續(xù)增加的趨勢，冬季平均積雪量明顯增加的趨勢與西藏及高亞洲地區(qū)的演變基本一致[31-32]。

　　1.2.2濕地、沼澤和植被

　　長江江源地區(qū)的高寒濕地位于全球氣候變化最敏感的川西北高原東北部，冷濕的氣候條件下沼澤相當發(fā)育。高寒濕地總面積為10445.1km其中沼澤占濕地總面積的49.71%，集中分布在當曲、楚瑪爾河、沱沱河的源頭、通天河區(qū)域，其余廣泛散布在碟形凹地、河谷兩岸及河灘地，如雜爾曲、當曲、莫曲、布曲源頭，馬璋錯欽南部，隆寶湖等地[33]。近50年以來，從結構上看，草甸、沼澤和湖泊三種濕地類型的面積均有所減少，分別減少了1843.76km2、186.54km2和114.8km2；就變化幅度而言，濕地減少率為1.48%/a，其中高寒泥炭沼澤減少率3.83%/a為最大，草甸、湖泊和河流的減少率分別為2.72%/a、0.85%/a和0.02%/a。在20世紀30年代前，沼澤積水一般為20～40cm，最深可達1.0m以上；近10年的沼澤水深一般只有10～15cm，很多沼澤地僅呈過濕狀態(tài)[34]。沼澤濕地的減少，致使區(qū)域水汽補給通量減少，沙化和荒漠化面積增加，干旱化趨勢加速[35]。王根緒等[36]利用青藏高原長江、黃河源區(qū)以及若爾蓋等典型高寒濕地分布地區(qū)1969年、1986年、2000年和2004年多期航片和衛(wèi)星遙感數據，從濕地主要組分分布、時空格局及水生態(tài)功能方面，對比分析了典型高寒濕地系統(tǒng)動態(tài)變化特征及其區(qū)域差異性；他們還采用多因素逐次甄別方法與半經驗理論方法相結合，基于多年凍土的不同植被覆蓋降水-徑流觀測場測試實驗結果，研究了長江源區(qū)氣候-植被-凍土耦合系統(tǒng)中各要素變化對河川徑流的影響[37]。2007年，潘竟虎[38]根據長江和黃河源區(qū)1986年和2000年的兩期土地利用現狀數據，利用ARCGIS軟件對編輯處理后的各濕地類型面積進行統(tǒng)計，結果表明長江江源地區(qū)河流徑流形成區(qū)域的下墊面植被覆蓋類型中，高寒草甸是所有河流中所共有的植被類型。

　　1.3氣候變化對河川徑流的影響

　　長江江源地區(qū)河川徑流是以不同形態(tài)和經過不同轉化途徑的降水為補給來源，河流水源形式主要有冰雪融水、沼澤與泉水（地下水）和降水直接匯流等，且大多數河流三種形式并存，是混合型水源河流。河川徑流以冰雪融水和地下水補給為主，分別占年徑流的45%和40%，雨水僅占15%。徑流年內分配及變化隨降水多少和氣溫高低而變。每年11月至次年4月河流封凍，最小流量出現在大地凍結的12月-1月，有的河流出現連底凍；5月積雪開始融化，但水量仍不大，6月-7月河水上漲，至8月達最大值，6月-9月為連續(xù)最大4個月，水量占年徑流量的70%～85%。以季節(jié)而論，夏季徑流量最多，占67%～75%，秋季占15%～25%，春季5%～8%，冬季僅0.5%～0.6%。20世紀80年代之后，源區(qū)徑流量明顯減少，表明氣溫增加使融冰融雪的增加不足以抵消降水量減少和流域實際蒸發(fā)增加的綜合效應[39]。

　　長江江源地區(qū)徑流分布的區(qū)域間差異既受降水空間分布的影響，也與河源地下水和冰川融水影響有關。冰川集中發(fā)育在通天河以上的江源區(qū)，通天河流域冰川融水對徑流的補給主要集中在冰川融水型和濕地型河流，占源區(qū)總徑流量的5.12%；該流域補給率最大的河流是沱沱河，占33.7%；其次是布曲流域占18.4%，楚瑪爾河流域僅有4.2%。由于過去30多年間源區(qū)冰川面積變化微弱，直門達以上長江出源徑流的冰川融水補給率總體上約為9%，可見冰川融水對整個長江水系的補給作用較小[40]。由于河流徑流形成與濕地有關的河流總徑流量為8.07×109m3，占源區(qū)總徑流量的64.2%，因此長江源區(qū)整體河流徑流形成中沼澤濕地補給占據重要位置，冰川融水補給僅在沱沱河與布曲河水系有較大作用[41]。如何正確評價冰川退縮對河川徑流的影響，目前尚沒有可靠方法，通常冰川變化對流域徑流過程的影響整體可以不予考慮[9]�？傮w而言，長江江源地區(qū)氣候變化劇烈，也是青藏高原增溫最為顯著的地區(qū)之一，高寒生態(tài)系統(tǒng)與凍土環(huán)境不斷退化，河川徑流呈持續(xù)遞減趨勢，年均徑流量減少約15.2%，頻率大于20%的徑流量亦顯著降低，而且大于550m3/s的稀遇洪水發(fā)生頻率增加，變暖變干趨勢較為明顯[42]。同時，部分地區(qū)顯現氣候暖濕化變化的趨勢，雖然有利于植物的發(fā)芽和生長，但對于區(qū)域內水資源量的貢獻不大，徑流量仍然呈減小趨勢。

　　2亟待解決的問題

　　回溯近百年來全球平均氣溫已上升了0.4℃～0.8℃，尤其是近10年來的升溫最為顯著。根據IPCC第三次氣候變化評估報告，預計21世紀全球氣溫將進一步變暖，預測平均氣溫上升1.5℃～4.5℃。中國也和全球一樣，其中高海拔青藏高原變暖尤其令人注目[43]。我國西部環(huán)境演變評估報告預測青藏高原到2050年氣溫可能上升2.2℃～2.6℃，地處長江江源的川西北牧區(qū)變暖變干趨勢明顯。因此，對于長江江源地高寒區(qū)域性水文環(huán)境特性的認識日益迫切，查明這一敏感區(qū)對全球氣候變化的響應，辨識這里徑流形成、演化過程及未來變化趨勢，不僅是一個水科學發(fā)展的前沿課題，也是制定區(qū)域可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略亟需解決的一個現實問題。

　　從國家需求層面看，由于川西北牧區(qū)是全國第二大藏區(qū)，歷史上素有“漢藏走廊”之稱。草原是川西北少數民族賴以生存和發(fā)展的基礎，草原畜牧業(yè)是川西北牧區(qū)的主體產業(yè)及其農牧民生產生活的主要支撐。目前阿壩州牧業(yè)產值占農業(yè)總產值的54%，農牧民的現金收入80%來自畜牧業(yè)。隨著國民經濟的持續(xù)發(fā)展，穿過沼澤區(qū)的河川受細菌污染和腐殖質污染非常嚴重，水質污染造成人、畜患多種疾病，常見有人患大骨節(jié)病、牲畜肝片吸蟲病、口蹄疫等。部分村莊大骨節(jié)患病率高達80%以上，嚴重者發(fā)育畸形，彎腰駝背，形成跛子、侏儒等[44]。研究青藏高原高寒地區(qū)的河川水文特征和氣候變化對寒區(qū)環(huán)境的影響，不僅對保護和建設川西北高寒草原并創(chuàng)造良好的生存發(fā)展環(huán)境，使少數民族安居樂業(yè)，加快越溫脫貧奔小康步伐等有著重大的現實意義，同時對于維護藏區(qū)穩(wěn)定，增強民族團結，保持社會安定，維護源區(qū)水涵養(yǎng)功能和流域水安全和推進民族地區(qū)經濟社會的全面進步等有著深遠的戰(zhàn)略意義。

　　從科學問題層面看，長江江源地區(qū)水文循環(huán)及水資源演變是受自然環(huán)境與人類活動眾多驅動因子的影響，人們所關注的一個核心科學問題是該區(qū)域氣候變化對其重要的水源涵養(yǎng)功能有何影響，冰川、凍土、積雪、濕地和沼澤以及植被覆蓋如何共同作用來驅動長江江源區(qū)水文循環(huán)尤其是徑流形成過程與產匯流的變化。在流域尺度上，長江江源地區(qū)范圍較大，一方面由于全新世以來青藏高原的持續(xù)隆升，全球變暖和印度洋暖濕氣流減少等氣候變化的原因，冰川退縮，雪線上升，使得河川徑流量不斷減少。另一方面，植被的退化，高原草場沙化嚴重，水源涵養(yǎng)森林的減少和人類活動的增加，使得源區(qū)河流的流量，尤其是在枯水季節(jié)明顯減少，洪枯期流量差距拉大。同時，由于受青藏高原的影響，源區(qū)內的氣候變化還存在一定的差異，西部高原山地溫度升幅達0.2～0.3℃/（10a），和全國平均值相近，東部四川盆地卻呈降溫的趨勢，為-0.12/（10a）。為此，急需厘清氣候變化對徑流的可能影響程度，包括徑流的形成、時空格局及其變化規(guī)律、未來發(fā)展變化趨勢等，進而為長江江源高寒地區(qū)水資源定量估算和評價，合理利用長江流域水資源、恢復江河源區(qū)生態(tài)環(huán)境提供科學的理論依據，并為保護川西北高寒草原并創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境提供科學的決策依據。

　　3結語與展望

　�。�1）長江江源地區(qū)位于青藏高原腹地，地勢高亢，由于受海拔高度和地形地貌等因素的影響，年平均氣溫在0℃以下，最暖月氣溫僅為4℃～10℃，且不同地區(qū)氣溫變化幅度不盡相同。降水主要由來自印度洋孟加拉灣沿嘉陵江北上的水汽和部分沿青藏高原中部北上的水汽形成，受水汽輸送途徑和江河源區(qū)地形地貌的影響，降水主要集中在東部地區(qū)，深居高原腹地的西部廣大地區(qū)降水稀少，而且固態(tài)降水占很大比重。因此，需要深化研究高寒濕地區(qū)域性氣溫、降水空間分布特征，年內和年際變化的統(tǒng)計特征，并對各水文要素進行趨勢預測，以揭示研究區(qū)水汽輸送通道和降水時空分布規(guī)律。

　�。�2）長江江源高寒地區(qū)作為冰雪融水類區(qū)域，冰川、凍土的消融退化，雖然對徑流量的短期補給是有利的，但作為多年穩(wěn)定的固態(tài)水資源，過度的消融退縮必將引起徑流及其它地表水資源調節(jié)作用的減弱乃至喪失。所以應進一步加強各拉丹東冰川、唐古拉山區(qū)的大冬克瑪底和小冬克瑪底冰川的系統(tǒng)觀測，利用航空和衛(wèi)星遙感資料對不同時期冰川范圍變化情況進行量化分析，以查明冰川和凍土對徑流補給的貢獻。

　　濕地和沼澤的減少，將導致源區(qū)水汽補給通量減少，沙化和荒漠化面積增加，使干旱化趨勢加速；反之，濕地和沼澤的擴張，將造成因蒸發(fā)水面擴大、蒸發(fā)量增加而喪失源區(qū)內更多的水汽，因此濕地和沼澤對徑流的調控也是不得不加以慎重考慮。當前，重點探索其區(qū)域性蒸發(fā)量的估算方法、蒸發(fā)量的空間分布及其年內和年際變化統(tǒng)計特征，以弄清研究區(qū)蒸發(fā)力水平分布規(guī)律、隨海拔高度變化規(guī)律、年內及年際演變規(guī)律及其成因。

　�。�3）長江江源段河流流動于高寒平原上，河道寬淺，多汊流。由于降水少，且年際、年內變率較大，成為長江上游流域徑流量和徑流模數最小，而徑流變化又是最大的河段。據此，有必要細化水文氣象要素變化和水文環(huán)境變遷條件下的產匯流特征與水文過程變化、與徑流量的相互作用、以及對地區(qū)分布影響等的研究。進而加強分析長江江源地區(qū)河流水文情勢、徑流的年內和年際變化統(tǒng)計特征，預測未來氣候變化情景下徑流的可能變化趨勢，探明基本的水文氣象要素的分布模式與時空格局，這同時也是明確長江江源地區(qū)水文環(huán)境變遷的有效方法。

　　總之，借助現代衛(wèi)星遙感信息及3S技術手段，對長江江源地區(qū)冰川和凍土分布、積雪量、濕地沼澤變化展開系統(tǒng)的定位觀測，在注重對數據的綜合分析和水文過程機理探索的同時，通過構建具有流域尺度效應的分布式水文模擬模型，進一步弄清水文氣象要素如何共同作用來驅動水文循環(huán)變遷的關系，從而形成較為完整的徑流形成演化過程與其變化趨勢預測的研究體系，正確識別這一敏感的高寒濕地區(qū)域河川徑流對全球氣候變化的響應，這無疑在理論上和實踐上都是十分重要的。

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