近年来,新疆地区气候“暖湿化”及影响问题引起科学界和社会大众的广泛关注和讨论,但21世纪以来新疆气候如何变化及影响尚不清楚,对“暖湿化”背景下新疆气候水文变化及其影响还缺乏综合性科学评估。
为了解决这一问题,中科院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室陈亚宁研究员团队基于最新的观测资料和多源数据,结合文献综述以及模式模拟预估,系统分析了新疆地区的气候和水文变化,包括气温、降水、极端事件、冰川、湖泊及河流径流等的变化,并从区域水汽源汇及对降水的影响、山盆地形影响下的水汽再循环过程、气候“湿干转折”及生态负效应和荒漠-绿洲过渡带变化等方面系统评述了气候变化对干旱区生态和水文系统的影响。研究结果显示,1961~2018年期间新疆年平均温度变化趋势高于全球陆地和全国水平,升温速率约0.30ºC/10a;年降水量增加趋势明显,增加速率为9.9 mm/10a,山地区域增加更为显著,表现出明显的“增湿海拔依赖”特征,同时,降水的年际变率有所增大。新疆极端高温事件显著增加,而极端冷事件和寒潮显著减少;降水变化呈现出极端性趋势。21世纪以来,气候发生明显改变,表现为气温出现了“跃动式“升温,且维持高温波动,而降水量增加趋势减缓。新疆气候“暖湿化”和“暖干化”并存,大部分地区出现“湿干转折”迹象,且极端事件频发重发;气候变暖导致新疆冰川总体呈现退缩趋势,但区域差异较大,冰川跃动现象增加;积雪范围和积雪日数减少,降雪率下降,但降雪强度和雪灾风险增大。在气候变化影响下,降水和冰雪融水增加使得新疆部分河流径流量呈增加趋势,春季的融雪期峰值有所提前,夏季径流更加集中。同时,气候“湿干转折”和极端事件频发,气象干旱加剧,气候水文变化可能会引起负面生态效应,观测的土壤水分下降、生长季植被生长减缓、荒漠-绿洲过渡带萎缩,进而威胁绿洲安全,对新疆生态和水文系统造成不利影响。
预估结果表明,未来在相当长的一段时间,新疆的气温和降水还将继续呈增加趋势,但新疆干旱气候的整体格局不会改变,新疆干旱缺水状况也不会改变;新疆极端暖事件和极端降水事件的频率、强度进一步增加,极端冷事件频率和强度进一步减小,强降水量及强降水事件频率将显著增加,热浪、干热风的频次也将会增加。以上研究表明近几十年来新疆地区对全球气候变化有显著的水文和生态效应,并在未来可能会加剧,对该地区生态、水资源安全和社会经济可持续发展具有潜在的影响。该成果可为气候变化背景下新疆地区水文水资源和生态环境影响的综合评估提供科技支撑。
相关成果以“Recent climate and hydrological changes in a mountain-basin system in Xinjiang, China” 为题发表于地球科学TOP期刊Earth Science Reviews上。论文第一作者是中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所姚俊强研究员,中国科学院新疆生态与地理研究所陈亚宁研究员为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划项目课题(2018YFA0606403、2019YFC1510501)和国家自然科学基金(U1903113)等项目联合资助。
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图1 新疆气候水文变化及影响框架
图2 气候变化和人类活动对“山盆”格局下水资源影响示意图
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