变暖背景下黄河源区气候响应特征及对径流的影响

中国科学院大气物理研究所周德刚副研究员研究发现，变暖背景下黄河源区气候和径流发生了显著变化，特别是在21世纪初之后降水偏多但降水模态发生变化，变暖和变化的降水空间型导致蒸散发在全区增加，影响径流量在21世纪初以后依然偏低，给水资源管理带来挑战。《中国科学：地球科学》中英文版2024年第3期报道了该成果。

《中国科学：地球科学》中英文版2024年第3期发表了中国科学院大气物理研究所周德刚副研究员的一项研究成果，探讨了全球变暖对黄河源区局地气候和径流的影响。研究团队通过分析黄河源区台站观测数据和多套再分析数据，揭示了该地区气候变化及对径流的影响（图1和图2）。

研究表明，近几十年里黄河源区的气温持续上升，其增温速率约0.35℃ (10a)-1，远高于同期全国的平均水平。降水量和径流量存在阶段性的变化，均表现为先减少后增加。估算的潜在蒸散发及多套再分析资料的实际蒸散发均显示源区蒸散发自20世纪90年代呈上升趋势，且在21世纪后总体偏高。

图1 黄河源区降水量在1960~2017年多年平均（a）及1990~2002年距平（b）和2003~2017年距平（c）的空间分布

20世纪90年代黄河源区降水量减少，特别是东南部主要产流区降水量锐减（图1b），尽管此时段蒸散发量也减少（图2b、2e、2h、2k），但降水减少量大于蒸散发的减少量，最终导致源区总径流量也减少。

21世纪后降水量明显增加，但径流量持续偏低。这一现象主要归因于降水和蒸散发的时空变化：一方面，降水主要增加在较为干旱的源区西北部（图1c），而优势分析法的结果表明这一地区降水对蒸散发的贡献更大，增加的降水更多转化为蒸散发（图2c、2f、2i、2l）而对产流的贡献较弱；另一方面，在相对湿润的源区东南部主要产流区，降水的增幅比较有限，此地区蒸散发量更受气温等热力因子的影响，伴随此地区的快速增暖而明显增加，使得东南部的产流减弱。

图2 黄河源区蒸散发的多年平均及距平的空间分布

图从上到下分别对应ERA5L、ERA5、GLEAM和全球陆地实际蒸散发数据集的蒸散发, 从左至右依次为多年平均、1990~2002年以及2003~2017年距平图

黄河源区这些气象因子的时空变化共同导致源区总径流量在21世纪后持续偏低，并且将不利于未来径流的增加。