气候变化对新疆区域水资源的影响评估

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摘要 水是影响人类生存的首要问题，也是制约和影响新疆经济社会发展与生态环境保护的关键因素。20世纪50年代以来，新疆洪水发生频次增高、灾害损失增加；极端洪水呈区域性加重趋势，以南疆区域最为显著；伴随着冰川退缩加剧，融水量增大，冰雪洪水、雪崩、风吹雪、冰崩灾害随着气候变化引起的冬季积雪增加和气温升高，其灾频次增加，强度增强。随着新疆气候向暖湿转变，全疆大多数河流径流量均有不同程度的增加；空间分布上，天山山区增加尤其明显，其他地区有不同程度的增加，昆仑山北坡略微有减少。水汽净收入量和水汽转化率均无显著变化趋势。气候变暧导致径流的年内分配更加不均匀，春旱夏洪的危害更加凸显，水资源的供需矛盾和洪水威胁加重。因此，在全球气候变化不断加速的趋势下，需加强气候变化对新疆区域水资源的影响评估和适应性管理对策研究，使科学技术在减灾方面发挥主导作用。

关键词 气候变化；洪水灾害；冰川；径流；新疆

中图分类号 P426 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）08-0219-04

Assessment About the Impact of Climate Change on Water Resource in Xinjiang

FAN Jing MAO Wei-yi

（Xinjiang Climate Center，Urumqi Xinjiang 830002）

Abstract Water is not only the primary factor which influences the human survival，but also the key factor which restricts and affects economic and social development and ecological environment protection in Xinjiang. Since 1950s，flood frequency and disaster loss increased in Xinjiang.Extreme floods showed a trend of regional aggravated，the southern region of Xinjiang was the most significant. With the aggravation of glacier retreat and meltwater increasing，blizzard disaster such as glacier flood，debris，snow avalanches and snow drift avalanche increased frequency and intensity.With the snow cover increasing in winter and the air temperature rising，the disaster strength was enhancement. As the climate warming and humid in Xinjiang，most of riverrunoff increased in different degree. From spatial distribution，Tianshan Mountainous increased obviously，other regions rised in different degrees except the north Slope of Kunlun Mountainous which reduced amount of water vapor and water vapor conversion rate was no significant trend. Climate warming caused the annual runoff distribution more uneven，spring and summer flood damage were more prominent，the contradiction between supply and demand of water resources and flood threat aggravating.Therefore，it should be keeped an eye on the water resource and disasters with the global climate change accelerating consistently，and to strengthen the study of impact assessment and adaptation strategies of water resources，and to make the science and technology play a leading role in disaster reduction.

Key words climate change；flood disaster；glacier；runoff；Xinjiang

新疆是典型的干旱、半干旱地区，由于降水稀少，蒸发强烈，水资源成为新疆可持续发展最关键的基础性自然资源。近年来，全球气候变化已经对众多水资源系统的水文循环产生重大影响[1]，尤其是新疆地区高山冰雪流域的水文循环变化对此反映敏感[2-3]。1961―2010年，新疆区域呈现出明显的“暖湿化”特征，气温上升、降水增加；1961年以来区域极端天气气候事件发生频率变化显著，暖事件增加、冷事件减少，极端降水（雪）事件增加[4-5]。水资源在时空上的重新分布及数量上的改变会因气候变化而变化，进而影响生态环境和社会经济的发展[6]。因此，研究气候变化背景下对新疆的水资源变化及其洪水研究对新疆典型流域的治理及供水安全防范是必须的和迫切的[7-9]。该文主要总结前人工作成果的基础上，采用文献评估分析了气候变化对新疆区域水资源及洪水、冰雪灾害的影响，提出适应气候变化和可持续发展的对策建议。

1 新疆水资源概况

1.1 空中水资源

空中水汽是水资源的一个重要组成部分，是新疆各类水资源的根本补给源，新疆地区净水汽收入量为467 t（水汽流入26 100亿t，流出25 600亿t）[10]。

1.2 地表径流

新疆大小河流共有570条，年径流量为794亿m3，绝大部分为内陆河流，河流多，流程短，水量少。地表径流主要集中在夏季（6―8月），占全年水量的50%～70%，是新疆水资源利用的主要来源。

1.3 冰雪水资源

冰川和积雪在新疆的水资源构成占有重要地位[11]。新疆共发育冰川18 311条，面积24 721.93 km2，冰储量2 623.471 1 km3，折合成水储量（即冰川固态水资源量）为23 611.2亿m3，约占全国冰川总储量的46.8%，位居第一[11-12]。冬春积雪资源是新疆重要水源之一，作为中国季节积雪储量最丰富的省区之一，年平均积雪储量为181亿m3，占全国的1/3[13]。

2 气候变化对新疆洪水、冰雪灾害的影响

2.1 新疆洪水发生频次增高，灾害损失增加

20世纪50年代以来，尤其是1987年以来，新疆洪水灾害发生的频次逐渐增高，灾害造成的损失逐渐加重。对新疆地区29条河流进行洪水频次分析，结果表明：1987年以后，新疆地区洪水频次及洪水量级均呈增加的变化趋势，20世纪90年代以来，突发性洪水及灾害性暴雨洪水同样呈增加的趋势，1950―1986年洪水造成的灾害损失仅为1987―2000年的1/30[14]。基于1956―2006年的实测洪峰等资料分析表明[15]，20世纪80年代中期以来新疆超标准洪峰、洪量的频次增加，大多数河流洪水峰、量都呈增大变化趋势。对新疆河流水文监测资料分析表明，20世纪90年代以来新疆河流洪水频繁发生，且呈现出峰高量大，其原因有以下几个方面：一是夏季气温升高；二是夏季降水量增多，使1987年后发生超定量、超标准频次的洪水明显增加，尤其是以暴雨成因为主的河流发生超标准洪水频次最高，其次是高温和暴雨叠加形成的洪水发生频次[16]。

2.2 新疆极端洪水呈区域性加重趋势，以南疆区域最为显著

以年极端洪水超标率来反映区域极端洪水，分析了新疆区域洪水变化规律，用年最大洪峰记录分析了全疆天山主要河流极端洪水变化特征[17]，结果表明：受气候变暖影响，1957―2006年，全疆极端洪水呈区域性加重趋势，尤其南疆区域极端洪水明显加剧，北疆区域也有加重趋势，但相对较缓。全疆及北疆、南疆在20世纪90年代中期以来都处于洪水高发阶段。近50年，在新疆区域洪水呈加重趋势的变化背景下，发源于天山南坡的托什干河和库玛拉克河年最大洪峰流量呈显著增加趋势，发源于天山北坡的玛纳斯河与乌鲁木齐河年最大洪峰流量虽有增加，但是变化趋势较缓。以年最大洪峰流量发生转折年为界，托什干河、库玛拉克河、玛纳斯河和乌鲁木齐河在20世纪90年代（或80年代）以来与前期相比，呈现出相似的变化特征：年最大洪峰流量明显增大，年际间变化更加剧烈，洪水年更频繁。近50年来，天山主要河流极端洪水变化与区域增温以及天山山区极端降水时间增多有密切关系。

2.3 近期新疆冰雪灾害发生的频率和影响程度呈加大趋势

新疆冰雪灾害发生的频率和影响程度因为气候变暖导致的冰川退缩加剧而呈加大趋势[18-20]。在新疆地区，冰雪灾害主要表现为冰雪洪水。在阿勒泰地区，融雪洪水发生的时间提前，洪峰流量增大，破坏性增大，这同样是由气温升高及冬春季积雪的增加导致的[8，21]。在阿克苏河流域冰湖溃决的洪峰流量也在增加[9]，主要支流库玛拉克河流域最大径流量的变化趋势是上升的，最大径流变化的倾向率为3.98 m3/s・a，主要是气候变暖导致冰川消融强烈和冰湖溃决所致[22]。在塔里木盆地冰川分布流域，气候变化对河流流量有巨大影响，1 ℃的气温变化可引起127 mm的流量变化[23]。随着气温升高，流域冰川、泥石流阻塞、滑坡阻塞洪水成灾的频次也有明显的增加，如冰川和泥石流阻塞洪水频次分别由20世纪80年代的平均0.5、0.7次提高到了1.0、0.9次，这是因为气温升高，消融水增多使冰渍湖突发洪水的发生几率增大[19，24]。以冰雪融水和降雨补给为主的乌鲁木齐河从1993年开始进入大洪水多发期，且洪水出现频次增加，洪峰集中出现[19]。1980年以来，冰川、泥石流阻塞、滑坡阻塞洪水成灾的频次也有明显的增加，这是因为气温升高，消融水增多使冰渍湖突发洪水的发生几率增大[21]。

2.4 进入21世纪新疆北部隆冬季节出现融雪型洪水

新疆北部是我国冬季积雪最为丰富的三大区域之一，稳定积雪持续时间长，冬末春初雪盖消退迅速，遇气温快速上升往往引发融雪型洪水[25-26]。2008年1月，受冬季出现的极端暖事件影响，准噶尔盆地的积雪大面积融化，融化期提前，改变了北疆积雪时空的分布[26]。2010年1月，裕民县降雪量达到了95 mm，较历年同期偏多5.8倍，突破1月历年极值。1月1―7日和15日裕民达到极端暖事件标准，而11日和19日又达到极端冷事件标准（图1）。2010年1月上旬前期的异常升温，导致积雪快速融化，引发融雪型洪水，十分罕见[27]。全球变暖背景下区域极端天气气候事件频发，极端天气气候事件的影响程度增强，气候变暖对新疆的影响在加剧。

3 气候变化对新疆冰川、积雪的影响

近50年气候变化背景下中国冰川面积从20世纪60―70年代的23 982 km2减小到21世纪初的21 893 km2，根据冰川分布进行加权计算后冰川面积退缩了10.1%[28]。在中国西部变暖显著，约82%的冰川处于退缩状态[29]。近年来，随着气温升高，冰川出现了剧烈的消融退缩。李忠勤等[11]研究结果表明，新疆的1 800条冰川在过去的26～44年间，总面积缩小了11.7%，平均每条冰川缩小0.243 km，冰川在不同区域的缩小比率为8.8%～34.2%，单条冰川的平均缩小量为0.092～0.415 km，末端平均后退量为3.5～10.5 m/a。各流域冰川面积退缩速度存在一定差异，但冰川加速消融趋势明显。新疆各区域冰川变化情况见表1。