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新疆北部地区(以下简称北疆)指包括阿勒泰、塔城、伊犁三地区、博尔塔拉蒙古自治州、乌鲁木齐市及昌吉回族自治州的新疆阿尔泰山以南,天山以北地区。本文以北疆为研究靶区,以气候变化系统,地表水资源系统变化和地表水资源对气候变化的响应为研究对象,通过数理统计方法和数学模型,分析和讨论了过去50年北疆不同区域气候变化和地表径流变化趋势和特征,研究了气候变化背景下,地表径流的响应过程。主要研究结果如下:
1.北疆气候系统变化。在1468-2002年500多年间,精河5～8月的平均气温大致经历了7个偏暖和7个偏冷阶段,乌苏上年7月-次年6年降水经历了9个偏湿和偏干阶段。在过去的半个多世纪,北疆平均温度约以倾向率为0.38℃/10a的趋势增加,并表现为平均每十年呈不断增温加速趋势,约以倾向率为0.08℃/10a的加速率增温;平均降水量约以倾向率为每14.5mm/10a的趋势增加。
2.北疆地表水资源变化。在过去的半个多世纪,北疆河川径流变化大致经历了三个阶段,即:20世纪60年代至70年代中期的平水阶段,70年代后期至80年代末的枯水阶段和90年代中期左右至21世纪初的上升丰水阶段,总体表现为增加趋势。突变检验显示北疆北部阿尔泰山的布尔津河和天山北坡的玛纳斯河径流增加最显著。
北疆平均径流(12条河流)、布尔津河、特克斯河、玛纳斯河和乌鲁木齐河Hurst指数均0.5＜H＜1.0,根据时间序列趋势表现为持续性,未来一段时间的北疆径流很有可能还呈增加趋势。
3.北疆气候变化对地表径流的影响。在过去的半个多世纪,北疆区域尺度上降水是影响径流最重要的因素,降水的增加导致了径流的增加,但径流的增加不如降水增加显著。在、温度和北大西洋涛动均是影响北疆径流的因素。布尔津河冬季降水的增加,春季增温积雪融水增加,导致径流增加。特克斯河由于冰川融水和夏季降水的增加,径流增加。玛纳斯河由于增温冰川融水增加,导致径流增加。乌鲁木齐河由于降水和冰川融水的增加,径流增加,但21世纪初由于冰川面积缩小,冰川融水减少,径流已开始减少。