摘要
黄河流域是中华民族文明的孕育地之一，但也存在生态环境脆弱、水资源不足等问题。伴随着全球变暖，黄河流域的生态水文过程对气候变暖的响应也是日益凸显，尤其是黄河干流径流量。干流是黄河主要的地表水资源，同时也是流域经济发展的保障。因此，研究黄河中上游的气候变化特征及对径流的影响机制，对于黄河流域生态保护和高质量发展具有重要的现实意义。 本文依托于中国地质调查局公益性项目，以黄河中上游为研究区，基于气象和径流资料，采用数理统计，空间信息技术等方法，分析研究区的气候要素和干湿状态变化特征、研究黄河干流径流量对气候变化的响应，揭示气候变化对黄河干流径流量的影响，为应对气候变化对水资源高效利用的影响提供科学依据。取得了如下成果和认识： 1、根据1961~2018年黄河中上游流域的平均气温和降水的变化，可知流域在趋于干热化。但黄河上游和中游的气温和降水变化各异，使得黄河上游趋于暖湿化，中游趋于干热化。冬季气温上升最显著，夏季降水下降最明显。气温和降水的倾向率空间分布显示，气温变化最显著的是银川-包头段，而降水最显著的是唐乃亥站以上区域和龙门-花园口段。 2、1961~2018年黄河中上游流域的极端天气的数量和强度发生重大变化。极端降水天数在减少，大雨和暴雨雨量在增加。说明流域的降雨方式在发生改变，阵雨在增多，连续降水在减少。极端降水指数变化的敏感区在唐乃亥站以上区域和龙门-花园口段。极端气温在显著上升，最低温上升最快，最高温上升最慢。热日天数在增加，冷日天数在减少，说明流域在进一步变暖。极端气温变化最敏感的区域为唐乃亥站以上区域和银川-包头段。 3、1961~2018年黄河中上游流域的年际潜在蒸散发（PET）和干旱指数（SPEI）存在时空差异性。黄河上游的PET在上升，而黄河中游在下降，和降水的变化相似。而中上游持续干旱状态。四季的PET黄河上游和中游表现出了差异性，夏秋都在减少，而春冬在增加。干湿等级频率分布呈现了空间差异性。SPEI与降水相关性最好，其次是PET，最后是气温。说明降水和PET是影响流域的干湿状态的主因。 4、1961~2018年黄河干流头道拐和花园口断面的径流量都呈显著下降趋势，在1985年左右发生突变，突变前后变化状态各异，径流的主周期在25a左右。研究结果表明径流变化对降水和SPEI的响应较为敏感，其次是PET，进一步证实降水是径流的补给源而干旱也直接影响着流域的水资源量。径流变化对气温响应不显著。揭示出降水和PET是主导黄河干流径流的主控因素，而非气温。 5、交叉小波分析显示：降水与SPEI对径流的相关性最好，呈正相关，径流的时滞时间短，在10d左右；平均气温与PET和径流呈负相关，时滞时间长，在160d左右。在极端降雨5个指标里，径流对强降水事件（R95p）相关性最高，时滞时间最短（20d左右）。除了连续无降水天数（CDD）对径流相关性不高，时滞时间较长，其他都呈正相关，时滞性较短（35-90d）。在极端气温8个指标里，结冰日数（ID）和径流相关性最好，时滞时间最短（6d左右）。除了霜冻日数（FD），其他极端指数都呈负相关，时滞时间较长（125d-180d）。
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