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湖泊在地质演化历史过程中,表现出对气候环境波动的高度敏感性,准确记录了湖区气候和环境变化的信息。内陆湖泊的水位变化已被公认为气候变化敏感的指示器。利用封闭湖泊流域水动力堆积地貌(如:古湖泊砂砾堤)及侵蚀地貌(如:湖蚀崖)等标识湖面相对稳定的特征地貌,建立湖泊全流域水量平衡方程,定量估算古降水量及陆地径流系数等流域水文信息,是古气候环境及古水文研究不可或缺的手段;特别是对降水敏感的干旱半干旱环境区域,这项研究具有特别重要的意义。
本文在对封闭流域古降水量重建的研究方法及历史进行回顾总结的基础上,结合我国北方封闭湖泊流域现代水文特征,依据“将今论古”原则,采用逐次逼近寻找古流域现代气候相似区域,确定相关参数,从而定量恢复古降水量的研究方法,应用于我国北方东亚季风区西北边缘的岱海-黄旗海流域,得出以下几点主要结论:
1)逐次逼近,寻找古流域的现代气候相似区,确定相关参数,定量重建封闭流域古水文的研究方法,不仅适用于青藏高原地区,同样适用于我国北方东部季风区。它是基于J.E.Kutzbach封闭流域的水能平衡模型,以“将今论古”原则与区域气候地带性规律为理论依据,进行古降水量重建的一种定量研究方法。古水文重建结果的可靠性与准确性,取决于现代气象水文资料的地理密度与区域古气候环境演变已有的研究基础与研究深度。
2)现代气候环境下不同类型的湖泊,水文状况存在明显差异,对气候的敏感度是不同的,以湖盆低地湖泊气候敏感度最高;而塞里木湖、青海湖、岱海湖泊气候敏感度并不高。近四十年来,赛里木湖水文较为稳定并略有上升;同处于东亚季风区边缘的青海湖与岱海湖泊水位呈持续缓慢下降。北方封闭流域的大多数湖泊现代水位处在不稳定的状态,不易发育标志湖面稳定存在的砂砾堤。作为古降水量重建地貌依据的湖滨砂砾堤标志着在其形成时段,古湖面稳定存在,古降水量重建时段古气候与古水文具高度稳定性。
3)对我国北方东亚季风区边缘的岱海和黄旗海流域,利用40kaBP以来古湖泊演化的地貌遗迹、沉积记录及测年数据,恢复了各特殊时段古湖面高度和湖泊面积。在此基础上,古降水量重建结果表明:40-24kaBP时段,岱海和黄旗海流域重建结果分别为513-555mm/a与493-536mm/a,流域经历一期湖面高水位;末次冰盛期21-18kaBP时段,岱海流域古降水量重建结果为210-286mm/a,远低于现代年均降水量水平;早全新世10-8kaBP时段,岱海、黄旗海重建结果为552-592mm/a和459-490mm/a,8-6kaBP全新世气候最宜期时段,古降水量重建结果均为最大值,分别为560-610mm/a和540-578mm/a,分别高出现代165mm/a和190mm/a;全新世中后期和晚期,岱海、黄旗海湖面水位波动下降,5-4kaBP时段黄旗海和3-2kaBP时段岱海古降水量重建结果为430-479mm/a和440-480mm/a,已逐步靠近流域现代降水量水平。
论文的最后部分,根据本研究中遇到的问题,对于逐次逼近寻找古流域现代气候相似区域,定量重建古降水量研究方法的适用范围和进一步地完善提出几点思考。