黄土高原作为中国典型的半干旱区,是重要的农业生产区,养育了中国8.5%的总人口。近年来由于其持续的气候变暖、独特的地形地貌特征和频繁的人类活动,水资源短缺状况尤为突出;然而基流的补给作用对于黄土高原的总径流有很大的贡献,目前针对该流域在过去50年基流的变化趋势,以及其变化的定量评估研究并不充分。
地表过程与资源生态国家重点实验室缪驰远教授(通讯作者)和博士生吴京文(第一作者)等在Journal of Geophysical Research: Atmospheres期刊上发表了”Dynamics and Attributions of Baseflow in the Semiarid Loess Plateau”一文。该文基于黄土高原中游11个子流域(图1)日径流观测数据以及日尺度气温降雨数据,采用八种基流分割方法对日径流进行评价分析,并基于Manner-Kendall方法分析了黄土高原过去50多年基流变化,最终采用弹性系数法量化气候变化和人类活动对基流以及基流指数变化的贡献。
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图 1. 黄土高原11个子流域的地理位置及水文气象站信息
研究结果表明:八种基流分割方法无论在月度和年度时间尺度的低流量期间的结果都是一致的;然而在高流量期间却有明显的差异,“Bflow”和Eckhardt滤波方法的结果相比其他方法基流更高(图2)。近五十年来,除延河、清涧河流域外,其他流域基流量均呈下降趋势,而绝大部分流域的基流指数均呈上升趋势。此外,基流的补给作用对于黄土高原的总径流也有很大的贡献(图3)。而通过定量分析方法,我们发现过去50多年,人类活动是基流减少的主导因素,约占75%;而气候变化是基流指数变化的主要因素,约占65% (图4)。
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图2. 1961–2014年黄土高原11个子流域8种基流分割方法在月(上)、年(下)尺度下的比较
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图3. 1961 - 2014年黄土高原11个子流域季节性基流Mann-Kendall趋势分析
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图4. 气候变化和人类活动对黄土高原11个子流域基流和基流指数变化的相对贡献
(供稿人:吴京文)
地表过程与资源生态国家重点实验室