基于SRM模型的乌鲁木齐河源区冰雪径流模拟初探

发布时间：2020-07-23 21:29

【摘要】：在全球变暖的背景下,研究干旱区气候变化对积雪、径流的影响至关重要。随着全球变暖的加剧,未来新疆地区山区径流将会发生怎样的变化,是否会随着融雪径流的变化而发生较大的转变,是新疆地区融雪径流研究问题中需要首先回答的问题。乌鲁木齐市是新丝绸之路经济带的一个重要城市,城市的农业灌溉和生活用水主要来源于天山乌鲁木齐河。对乌鲁木齐河源区冰川和积雪融水径流的研究与流域内城市发展和人类生存密切相关。本文将卫星遥感技术运用到乌鲁木齐河源区的融雪径流研究中,并结合三个地面台站的气象水文数据,对研究区2001-2010年的融雪径流进行了模拟研究,分析了融雪径流对气候变化的响应机理。得到以下结果:(1)通过对乌鲁木齐河源区连续10年的融雪径流进行模拟,发现各年份的模拟结果与实测曲线基本一致,该模型能够很好的模拟出乌鲁木齐河源区的融雪径流过程。(2)2005-2007年的融雪期较其他年份有明显提前的情况,通过分析研究区2001-2010年各月平均气温和平均降水发现,导致上述情况的原因主要是2005-2007年融雪初期(5月份)平均气温和平均降水量均高于其他年份。(3)SRM融雪模型能够较准确的模拟出研究区径流的峰值,但是针对逐日径流的模拟结果并不是非常准确。造成这种原因主要有以下几点:1)模型运行过程中涉及的变量太少,无法全面细致的分析高山区水文循环状况。2)研究区各高程带只有一个气象水文站点,实测数据较少,不能准确的反映出整个河源区气象水文的变化情况。3)由于利用实测数据率定参数有很大的困难性和不现实性,故在参数率定过程中,部分参数直接使用了经验值。(4)应用无量纲的拟合优度确定系数Nash-Sutcliffe系数R2和积差Dv对模拟结果进行了评价,各年份模拟结果的R2均超过了0.71,Dv均在10%以下,这表明SRM融雪模型对河源区融雪径流的模拟结果精度较好,SRM模型在研究区有着很好的适用性。(5)分析了研究区径流对气候变化的响应程度,发现气温和降水的变化与径流变化呈正相关,进一步分析发现该区域径流对降水的敏感性大于其对气温的敏感性。但是由于研究区地处高寒山区,固态降水不容忽视,加之研究区内发育有7条现代冰川,气温升高势必会导致冰雪融水的增加,进而对研究区径流产生影响,所以气温也是影响径流变化的重要因素。(6)通过对极端气候情景(T+2℃、P+20%)的模拟,发现在未来30年内,如果研究区气候持续向 暖湿‖转化(气温升高,降水增加),研究区的径流增加量在很大程度上不会超过当前多年平均径流量的30%。
【学位授予单位】：西北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P333
【图文】：

图 2-1 乌鲁木齐河源区Tab.2-1 The headwaters region of Urumqi River乌鲁木齐河上游地形地势险、山势陡、坡降大。河源区现代冰川广泛分布，土地貌发育，冰雪融水对径流的贡献显著。集水区内坡降明显，最大高程差可 2800 m。集水区的面积也随着海拔不同而存在差异，集水区主要集中在海拔600 m 以下的区域，该区域集水面积占集水区总面积的 80.58%，3600 m 以上仅 19.42%（孙美平等，2012）。乌鲁木齐河山区流域在最初发育时，形成了非常殊的地貌，这一特殊的地质构造也使该流域的植被景观具有明显的垂直分带贾宝全等，2002），即海拔 2900 m 以上，超过了森林带的上限，其主要的植被高山灌丛草甸为主，草甸与裸露的基岩共同构成了冰川-冰缘带；在 2100-2900 的地方，以针叶植被为主的针叶林分布广泛；而在云杉林中又分布有金露梅、果小壁、新疆圆柏等灌丛；草甸植被类型发育很广阔，位于草原带和云杉林带间，海拔高度为 1600-2100 m，其主要由高大禾草和杂类草组成；草原是垂直结构中最稳定的顶级类型之一，其主要分布在 2100 m 以下的低山丘陵区和林

图 2-2 研究区 DEMFig.2-2 The DEM of the study area2.2.4 野外实测数据通过大量研究表明，要使用 SRM 融雪模型对某一区域的融雪径流进行模拟分析，区域内的气象和水文资料是必不可少的。本研究中用到的气象水文资料主要包括：空冰斗水文监测站、1 号冰川水文监测站和总控水文监测站的气温、降水和径流数据（表 2-6）。表 2-6 气象水文数据来源Tab.2-6 Hydrological and meteorological site站点 纬度 经度 海拔高度/m气象水文数据时间序列空冰斗站 43°07′11.6″ 86°49′37.5″ 3805 2001-20101 号冰川站 43°06′51.9″ 86°49′16.8″ 3659 2001-2010总 控 站 43°07′3.5″ 86°52′5.3″ 3408 2001-2010

图 4-1 研究区影像所在区域Fig.4-1 The position of study area locationDIS 产品的积雪信息提取（MODIS Reprojection Tool）是处理 MODIS 产品最常用的软件共用到 MOD10A2 的 158 景影像数据，在数据处理中，首先进和空间校正，其次通过 MRT 进行投影转换、数据格式转换， 信 息 ， 空 间 重 采 样 方 式 为 Nearest Neighbor ， 投 影 体-UTM-Zone-45N，分辨率统一为 500 m×500 m，重采样分辨率 9件转换为 Geotiff 格式。图 4-3 为该索引号下处理前后的 200积雪覆盖对比图。

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本文编号：2767865