祁连山高寒山区降水观测网络及其数据应用
发布时间：2021-10-07 15:56
降水是地表及地下水资源的根本补给源,直接影响水资源的时空分布格局以及山地冰冻圈的分布和发育。祁连山高寒山区是降水和产流高值区,降水特征受地形影响较大,但现有的降水观测网络还无法合理反映降水特征在地形垂直梯度上的变化。为了确定降水变化如何影响高寒山区的水文和生态过程,需要从流域垂直梯度观测降水形态和降水量的变化。本文概述了由T-200BM3组成的祁连山高山区降水格网化、梯度化、自动化观测网络,并在八一冰川冰缘区建立高寒山区降水标准校正场,采用世界气象组织（WMO）推荐的降水/降雪观测标准（DFIR）校正八一冰川区域降水量。在八一冰川区域对地面降水数据产品作初步分析,并利用高海拔站点数据评估了GPM和TRMM降水数据产品在祁连山区的适用性。该降水观测网络的建设对进一步认识高寒山区不同海拔雨雪和水汽变化规律,精细化评估高寒山区降水资源具有重要意义,并可为全国的降水资源综合观测和评估提供方法和降水数据产品。
【文章来源】：资源科学. 2020,42(10)北大核心CSSCICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
祁连山高寒山区降水观测网络
八一冰川（冰川编目编号为5Y425L2）又称小沙龙冰川，位于祁连山中段走廊南山的南坡小沙龙沟脑（39°00′30″N—39°01′45″N,98°52′30″E—98°54′30″），是中国第二大内陆河黑河的源头，属于平顶冰川，是山地冰川的特殊类型。八一冰川是黑河干流河源区最大的冰川，长度1.85 km，周长6.8 km，面积2.48 km2，冰川末端海拔4520 m，最高点海拔为4828 m。小沙龙沟源自八一冰川东南角，南流12km许注入黑河。大清水沟从其西南角冰舌下流出，先向西南而后南弯成弧形注入黑河。冰川尾部后壁有马营河沟脑；马营河向北切割走廊南山流入河西走廊地带。按地区称呼为“小沙龙”冰川，以科考命名为“八一”冰川，因中国科学院高山冰雪利用研究队第四分队在1958年8月1日初次在“小沙龙”冰川展开考察工作而得名。2018年6月笔者在八一冰川地区安装4套T-200BM3雨雪量计，形成不同海拔梯度降水观测剖面（表1），该剖面上冰川区年降水量最大，超过800 mm，且存在显著的季节变化和日变化，主要集中在6—9月，占全年降水量的70%以上（图3）。
海拔是影响降水分布的重要因素。理论认为，同一坡向上降水和海拔存在显著的统计关系，因此在不同时间尺度上讨论了降水与海拔的线性统计关系，如表2所示。根据降水与海拔的回归分析，八一冰川附近降水与海拔统计关系在不同时间尺度上存在差异，但是并不显著，其显著性没有随着时间尺度增加而显著。在全年、春季和秋季中，通过p<0.05检验的比例有所增加，但并不明显；通过p<0.01检验的比例几乎没有变化。夏季和冬季通过p<0.01和p<0.05检验比例都没有明显变化，通过检验的比例并没有随着时间尺度增加而增加（表2）。在不同月份和年尺度的4个降水观测点的降水海拔关系也不显著，BY4海拔较低，但是降水量高于海拔较高的BY3（图1、表1、图4），造成这种降水-海拔关系不显著的一个重要因素是局地地形引起的降水。在夏季，白天太阳辐射很强，地表受热不均，蒸发强烈；晚上没有太阳短波辐射，地表冷却较快，水汽冷却形成降水。早上，水汽受到谷风的影响上升到山坡上；下午到傍晚，受到压缩和冷却的水汽在山坡上形成降水；晚上水汽受到山风的影响下降到谷底，在谷底冷却形成降水。所以白天局地降水多发生在山顶，晚上局地降水多发生在山谷。另外，在夏季，研究区附近被黑河低压控制，盛行上升气流。当西风、高原季风、夏季风带来的水汽沿黑河峡谷进入该区域，汇集流域内蒸散的水汽继续向上爬升，到达一定海拔高度后，水汽达到饱和状态形成第一次局地降水；剩余水汽继续上升，到达冰川区附近时，由于冰川的冷却效应，凝结形成第二次局地降水；因此该区的局地降水过程形成了并不显著的降水-海拔关系（图4、图5）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]西北内陆区水量平衡要素时空分析[J]. 刘启航,黄昌. 资源科学. 2020(06)
[2]青藏高原河川径流变化及其影响研究进展[J]. 汤秋鸿,兰措,苏凤阁,刘星才,孙赫,丁劲,王磊,冷国勇,张永强,桑燕芳,方海燕,张士锋,韩冬梅,刘小莽,贺莉,徐锡蒙,唐寅,Deliang Chen. 科学通报. 2019(27)
[3]祁连山绿色发展:从生态治理到生态恢复[J]. 李新,勾晓华,王宁练,盛煜,金会军,祁元,宋晓谕,侯扶江,李育,赵长明,邹松兵,王宏伟,郑东海,陈莹莹,牛晓蕾. 科学通报. 2019(27)
[4]长期生态学研究和试验示范为高寒草地的适应性管理提供理论与技术支撑[J]. 曹广民,林丽,张法伟,李以康,杜岩功,郭小伟,李茜,钱大文,樊博. 中国科学院院刊. 2018(10)
[5]祁连山TRwS204与中国标准雨量筒降水观测对比研究[J]. 郑勤,陈仁升,韩春坛,宋耀选. 高原气象. 2018(03)
[6]基于Γ函数的祁连山葫芦沟流域湿季小时降水统计特征[J]. 王磊,陈仁升,宋耀选. 地球科学进展. 2016(08)
[7]近50年来祁连山冰川变化——基于中国第一、二次冰川编目数据[J]. 孙美平,刘时银,姚晓军,郭万钦,许君利. 地理学报. 2015(09)
[8]Integrated research methods in watershed science[J]. CHENG GuoDong,LI Xin. Science China（Earth Sciences）. 2015(07)
[9]中国高寒区水文学中的一些认识和参数[J]. 陈仁升,康尔泗,丁永建. 水科学进展. 2014(03)
[10]近50年来祁连山及河西走廊降水的时空变化[J]. 贾文雄. 地理学报. 2012(05)
本文编号：3422348
【文章来源】：资源科学. 2020,42(10)北大核心CSSCICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
祁连山高寒山区降水观测网络
八一冰川（冰川编目编号为5Y425L2）又称小沙龙冰川，位于祁连山中段走廊南山的南坡小沙龙沟脑（39°00′30″N—39°01′45″N,98°52′30″E—98°54′30″），是中国第二大内陆河黑河的源头，属于平顶冰川，是山地冰川的特殊类型。八一冰川是黑河干流河源区最大的冰川，长度1.85 km，周长6.8 km，面积2.48 km2，冰川末端海拔4520 m，最高点海拔为4828 m。小沙龙沟源自八一冰川东南角，南流12km许注入黑河。大清水沟从其西南角冰舌下流出，先向西南而后南弯成弧形注入黑河。冰川尾部后壁有马营河沟脑；马营河向北切割走廊南山流入河西走廊地带。按地区称呼为“小沙龙”冰川，以科考命名为“八一”冰川，因中国科学院高山冰雪利用研究队第四分队在1958年8月1日初次在“小沙龙”冰川展开考察工作而得名。2018年6月笔者在八一冰川地区安装4套T-200BM3雨雪量计，形成不同海拔梯度降水观测剖面（表1），该剖面上冰川区年降水量最大，超过800 mm，且存在显著的季节变化和日变化，主要集中在6—9月，占全年降水量的70%以上（图3）。
海拔是影响降水分布的重要因素。理论认为，同一坡向上降水和海拔存在显著的统计关系，因此在不同时间尺度上讨论了降水与海拔的线性统计关系，如表2所示。根据降水与海拔的回归分析，八一冰川附近降水与海拔统计关系在不同时间尺度上存在差异，但是并不显著，其显著性没有随着时间尺度增加而显著。在全年、春季和秋季中，通过p<0.05检验的比例有所增加，但并不明显；通过p<0.01检验的比例几乎没有变化。夏季和冬季通过p<0.01和p<0.05检验比例都没有明显变化，通过检验的比例并没有随着时间尺度增加而增加（表2）。在不同月份和年尺度的4个降水观测点的降水海拔关系也不显著，BY4海拔较低，但是降水量高于海拔较高的BY3（图1、表1、图4），造成这种降水-海拔关系不显著的一个重要因素是局地地形引起的降水。在夏季，白天太阳辐射很强，地表受热不均，蒸发强烈；晚上没有太阳短波辐射，地表冷却较快，水汽冷却形成降水。早上，水汽受到谷风的影响上升到山坡上；下午到傍晚，受到压缩和冷却的水汽在山坡上形成降水；晚上水汽受到山风的影响下降到谷底，在谷底冷却形成降水。所以白天局地降水多发生在山顶，晚上局地降水多发生在山谷。另外，在夏季，研究区附近被黑河低压控制，盛行上升气流。当西风、高原季风、夏季风带来的水汽沿黑河峡谷进入该区域，汇集流域内蒸散的水汽继续向上爬升，到达一定海拔高度后，水汽达到饱和状态形成第一次局地降水；剩余水汽继续上升，到达冰川区附近时，由于冰川的冷却效应，凝结形成第二次局地降水；因此该区的局地降水过程形成了并不显著的降水-海拔关系（图4、图5）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]西北内陆区水量平衡要素时空分析[J]. 刘启航,黄昌. 资源科学. 2020(06)
[2]青藏高原河川径流变化及其影响研究进展[J]. 汤秋鸿,兰措,苏凤阁,刘星才,孙赫,丁劲,王磊,冷国勇,张永强,桑燕芳,方海燕,张士锋,韩冬梅,刘小莽,贺莉,徐锡蒙,唐寅,Deliang Chen. 科学通报. 2019(27)
[3]祁连山绿色发展:从生态治理到生态恢复[J]. 李新,勾晓华,王宁练,盛煜,金会军,祁元,宋晓谕,侯扶江,李育,赵长明,邹松兵,王宏伟,郑东海,陈莹莹,牛晓蕾. 科学通报. 2019(27)
[4]长期生态学研究和试验示范为高寒草地的适应性管理提供理论与技术支撑[J]. 曹广民,林丽,张法伟,李以康,杜岩功,郭小伟,李茜,钱大文,樊博. 中国科学院院刊. 2018(10)
[5]祁连山TRwS204与中国标准雨量筒降水观测对比研究[J]. 郑勤,陈仁升,韩春坛,宋耀选. 高原气象. 2018(03)
[6]基于Γ函数的祁连山葫芦沟流域湿季小时降水统计特征[J]. 王磊,陈仁升,宋耀选. 地球科学进展. 2016(08)
[7]近50年来祁连山冰川变化——基于中国第一、二次冰川编目数据[J]. 孙美平,刘时银,姚晓军,郭万钦,许君利. 地理学报. 2015(09)
[8]Integrated research methods in watershed science[J]. CHENG GuoDong,LI Xin. Science China（Earth Sciences）. 2015(07)
[9]中国高寒区水文学中的一些认识和参数[J]. 陈仁升,康尔泗,丁永建. 水科学进展. 2014(03)
[10]近50年来祁连山及河西走廊降水的时空变化[J]. 贾文雄. 地理学报. 2012(05)
本文编号：3422348
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