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高寒湖泊是青藏高原地表系统的重要组成部分,是气候变化的敏感指示器。在全球变暖背景下,青藏高原大量湖泊扩张或萎缩,对当地生态环境和社会经济发展产生严重危害。本文选取近年来萎缩强烈的羊卓雍错为对象,围绕流域湖泊水量、水质对气候变化响应的科学问题展开研究。在调查羊卓雍错流域气候背景的前提下,借助多源遥感影像解译湖泊面积。结合气象、水文观测及模拟数据分析蒸发、径流等水循环要素,并通过水量平衡方程量化各要素对水量变化的影响。根据野外水质样品分析结果及历史资料,探究流域水质格局及控制机制。主要研究结论如下: (1)1975-2015年流域多年平均气温为-1.6℃,以0.35℃/10a的速率显著上升,具有18年变化周期。空间上,流域年平均气温自东北向西南逐渐降低,最低温出现在冰川区;流域各地区均呈显著升温趋势,增温率自西向东逐渐增加。流域多年平均年降水量为347.4mm,波动极大,极值相差412.1mm,具有12年变化周期。降水高值区与冰川分布一致,出现在流域西北、东南及西南边缘。41年间,流域年多年平均风速、相对湿度、日照时数分别为3.4m·s-1、68%、245.5h。 (2)1974-2015年,羊卓雍错多年平均水位4438.58m,经历了短期下降、短期上升、长期持续下降、迅速上升、急剧下降5个波动变化时段,整体以1.12m/10a的速率显著下降。遥感影像解译获取到羊卓雍错1972-2015年间湖泊面积平均578.72km2,最大面积出现在1972年(637.05km2),次大面积、最小面积与水位一致,分别出现在2004年(620.71km2)、2015年(541.82km2)。遥感影像解译的羊卓雍错湖泊面积与实测水位变化趋势一致,即出现萎缩,主要表现在:河流入湖处湖岸线退缩、羊卓雍错与空姆错间距增大、湖内岛屿面积增大或因与陆地相连而消失。沉错、巴纠错、空姆错多年平均面积分别为40.50、32.86、37.70km2,整体呈萎缩趋势;普莫雍错多年平均287.19km2,整体呈波动扩张趋势。就羊卓雍错湖泊变化而言,2005年以前,其水位变化与年降水量、入湖径流、蒸发量及气温累积距平存在显著线性拟合关系,年降水、气温累积距平的综合作用可以解释近90%的水位变化。2005年以后,人类活动,如羊卓雍错蓄能水电站的使用等,可能是该时段湖泊变化的主要原因。 (3)20cm口径蒸发皿蒸发量对20m2蒸发池、E-601型蒸发器蒸发量年均折算系数分别为0.61和0.71。通过折算补值,得到1975-2016年20cm口径蒸发皿、E-601型蒸发器、20m2蒸发池月平均蒸发量,分别为169.3、120.0、102.9mm。以20m2蒸发池蒸发量代表实际水面蒸发,过去42年羊卓雍错多年平均水面蒸发1234.2mm,最小、最大值分别出现在1995年、2016年。水面蒸发在1996年发生突变,在该年份之前以58.16mm/10a的速度显著上升,之后转为以19.12mm/10a的速率下降。平均气温、日照时数、风速及降水为羊卓雍错水面蒸发的主要影响因子,基于气候驱动因子的水面蒸发预测模型的模拟值与20m2蒸发池实测蒸发量的一致性较好。 (4)1975-2015年羊卓雍错多年平均水量134.09×108m3,多年平均变化量-0.87×108m3。各水量平衡项多年平均值分别为入湖径流补给5.60×108m3、湖面降水补给2.15×108m3、湖面蒸发损耗7.18×108m3、余项-1.33×108m3。2005年之前,湖面蒸发、降水及入湖径流累积距平与水量存在较好拟合关系,其中湖面蒸发累积距平标准化回归系数为-0.950,为该时段羊卓雍错水量变化的主要贡献因子;2005年后,湖面蒸发、降水及入湖径流累积距平与同期水量变化拟合关系较差,余项累积距平的骤降应为该时段羊卓雍错水量减少的主要原因。 (5)流域各水体的优势离子、水化学类型各异,例如,钙离子为羊卓雍错入湖河流的优势阳离子,而羊卓雍错自身蒸发强烈,湖水中钙离子以钙盐形式沉淀、析出,导致其钙离子含量极低。伴随着湖面蒸发作用的减弱,水体中钙盐析出量减少,钙离子含量增加。岩石风化是流域普莫雍错、空姆错及河流水化学离子主要来源,而羊卓雍错、沉错和巴纠错的水化学离子不仅来自入湖河流的物质输送,更多受到自身蒸发-结晶控制。