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青藏高原作为一个特殊的、独立的地理单元,对全球气候变化过程的反映极为敏感。由于受人类活动影响较小,有利于获取自然条件下气候环境发生的事实和规律。而西藏湖泊作为青藏高原生态与环境系统构成的重要单元,其分布特征、形成、演化及其影响始终是学术界研究高原自然条件变化的热点。
本文选取西藏玛旁雍错,这一典型内陆湖泊,以水文循环理论为基础,以周边站点气象、水文资料以及野外考察获取的水文气象资料为数据核心,借助计算机、遥感等新技术对水循环要素进行模拟,通过高原地区典型湖泊无水文站观测资料下的同位素水化学、水环境及遥感等技术的综合应用研究,构建了基于实验与理论研究相结合的湖泊水量平衡模型。在此基础上,对玛旁雍错1976-2006年近30年来的湖泊变化趋势及原因、水循环要素变化特征进行分析,在流域尺度上深入揭示了“气候-降水-地表水-湖泊”水文要素相互作用关系,阐述了高原地区典型湖泊无水文站观测资料下的水循环机理,首次从理论上阐述了高原内陆区“气候变化-湖泊水循环”方面的理论与实践应用研究成果,为今后该区水资源合理开发利用奠定了理论与实践的基础。
研究的主要结论有:
1、通过对该区同位素分析,提出了玛旁雍错流域同位素的动力分馏作用较强、大气降水同位素组分存在一定的季节性效应、河水的同位素组分具有一定的高程效应、径流形成后的蒸发作用较径流形成前强烈等观点。
2、该区水化学分析表明:岩石风化作用对该区水化学离子组成的影响显著,河水主要以Ca-Mg-HCO3类型水为主,湖水主要以Na-Mg-HCO3类型水为主。湖水镁、钠离子占阳离子主要成份,反映了湖泊正向咸水湖过渡,但其咸化过程较为缓慢。根据玛旁雍错的水化学组成,参照我国工农业及饮用水标准,可以满足上述用水需要。
3、遥感影像分析结果表明,湖泊面积总体呈退缩趋势。1976-2001年玛旁雍错面积从415.02km2减小到408.57km2,面积减少比率为1.55%。25年间湖泊退缩趋势不显著,不同时段变化速率略有差异。
4、湖泊水量平衡分析结果表明,1976-2001年湖泊蓄水量总体呈减小趋势,但明显地分为两个变化周期:1976-1986年湖泊蓄水量在波动中上升,变化趋势不显著;1987-2001年湖泊蓄水量表现为在波动中下降。这与藏南羊卓雍湖在该两个时段内的变化趋势刚好相反。
5、玛旁雍错水位近年来持续下降的主要原因是气候变化的结果,是对20世纪70年代后的降水偏丰,以及90年代以来的暖干气候的集中响应。玛旁雍错湖泊水量变化的主要影响因素是降水。同时,由于地下水补给量在湖泊补给中占有相当大的比重,弱化了降水对湖泊蓄水量变化的影响,因此,与青藏高原其它以降水为主要补给来源的湖泊相比,玛旁雍错退缩趋势不显著。
6、按照现有的演变趋势,玛旁雍错湖泊面积将会继续减小,直到湖泊水量达到收支平衡时趋于稳定,届时,湖泊面积将比现有退缩20.14km2。