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氣候變化與水土流失的關系范文第1篇

關鍵詞：水土保持 遙感監測 環境因子 指標

中圖分類號：P2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0176-02

水土保持監測指標選擇的出發點和最終歸宿均為水土保持監測的內容。如前所述，水土保持監測主要包括兩部分內容，即土壤侵蝕監測和水土保持治理監測。土壤侵蝕監測核心內容即監測土壤侵蝕類型、范圍、程度、強度等信息，水土保持治理監測則監測水土保持治理措施內容及治理措施對于減緩、抑制流失的發展所起的作用，即水土保持成效監測，如治理前后土壤侵蝕動態變化、環境因子、社會經濟因子等的變化，通過定量指標來監測這些變化。兩者相輔相成，其中土壤侵蝕監測的動態變化為后者水土保持監測提供了侵蝕變化的信息，兩部分內容的監測又都體現在對于一系列地表環境要素、氣候要素和人為活動因子的監測，所以在實際監測過程中水土流失現狀的監測與水土流失治理的監測是密不可分的，可以用同一指標體系。

水土保持監測從影響土壤侵蝕、反映水土保持成效的自然環境因子、人類影響因子（如土地利用、開發建設項目等）、土壤侵蝕狀況、治理措施監測和治理成效等五個方面建立其指標體系。

環境因素是直接影響區域土壤侵蝕的驅動因子或抑制因子，也是水土保持治理成效的客觀反映，是水土保持監測首要考慮的指標因子。這其中包括自然環境因子和社會經濟環境因子。

自然環境因素是土壤侵蝕發生、發展的潛在條件，由其引起的地表侵蝕過程為自然侵蝕（地質侵蝕），是地質歷史時期地貌自然演化的過程。自從人類在地球上出現以來，就不斷以各種活動對自然界施加影響，正常侵蝕的自然過程受到人為活動的干擾和越來越劇烈的影響，使土壤侵蝕現象由自然侵蝕狀態轉化為加速侵蝕狀態。人類活動可以通過改變某些自然因素來改變侵蝕力與抗蝕力的大小對比關系，使得土壤侵蝕加劇或者達到水土保持兩種截然不同的結果。

氣候、地形、土壤、地質和植被等是影響土壤侵蝕的主要自然因素和水土保持成效的客觀表現，而土地利用則代表了人類作用于地表的結果，同時表現為水土保持治理的積極因素和加劇土壤侵蝕的消極因素兩個方面。而選擇上述環境因子建立水土保持監測指標，需要考慮其時空尺度表達，不同時間與空間分辨率決定了地質地貌演化、氣候變化、植被與土壤形成與演化等自然過程的信息描述，也決定了各因素的空間分布格局、人口數量變化與分布、土地利用、工程建設等人類活動過程、形式、范圍和強度等評價的精度與可信度。因此環境因子指標的選取和研究尺度均圍繞上述內容展開。

1 植被因子

作為地理環境重要組成部分的植被，與一定的氣候、地貌、土壤條件相適應，受多種因素控制，對地理環境的依賴性最大，對其它因素的變化反映也最敏感。利用遙感所獲得的植被信息來分析影像上并非直接記錄的、隱含在植被冠層以下的其它信息，如水土流失、區域環境演變遺留的痕跡等是選擇植被的主要原因。而對于小流域水土保持措施，無論是生物措施還是農業措施，其直接治理成效均表現于植被變化上。而植被是土壤侵蝕的抑制因子，也是最為關鍵的水土保持可控制因子。在進行植被指標選擇之前，首先需要明確植被的水土保持功能及其機理，從而在此基礎上能夠選擇反映植被類型及其結構的適當的遙感量化指標。

關于不同類型及結構的植被水土保持功能對比分析方面，相關學者進行了大量的研究。主要是基于徑流小區、小流域實地觀測數據，來研究不同植被類型及其結構的減水減沙效益，如陳廉潔（1991）根據三年的徑流小區實測資料研究了烏江中下游余慶等三縣人工林的水土保持功能，結果表明兩層結構（如喬——　草和灌——　草型）的水土保持效益優于單層喬木型，喬灌草三層結構的水土保持效益最好。黃承標等（1991）以桂西北山區的龍勝、田林等四縣的人工林為研究對象，從1982年到1989年，觀測對比了不同植被種群的地表徑流，結果是針葉林>闊葉林或針闊混交林，分析原因是植被對地表徑流的影響是由植被的樹冠群體或植物群體、枯枝落葉層和土壤層的綜合效能決定的。這種綜合效能呈現出闊葉林或針闊混交林>針葉林的規律。

根據觀測數據研究植被類型及結構的減水減沙效益，形成植被的水土保持功能的基本認識基礎上，隨著植被水土保持功能研究的深入，開始深入到植被內部各個垂直層次來揭示植被水土保持功能的內在機理。主要體現于喬、灌、草和枯枝落葉層等垂直結構上。研究表明，喬木層對土壤侵蝕的影響主要表現在冠層對雨滴的攔截而降低雨滴的動能，從而抑制了濺蝕。余新曉（1988）認為喬木層對降雨動能的削弱有兩部分組成：一是林冠截留作用削減降雨動能；二是林冠緩沖作用減弱降雨侵蝕能量。灌木層和草本層與喬木層一樣對降雨有截留作用。枯枝落葉層的截留量與其自身的蓄積量、分解程度和持水能力有關。枯枝落葉層削減的降雨動能也可以分為截留作用減弱的降雨動能和透過枯枝落葉層所削弱的降雨動能。前者為大氣降雨總動能的5.6%　～13.0%，平均為9.1%，后者可將透過喬木層、灌木草本層的降雨動能全部削減（韋紅波，2001）。除此之外，枯枝落葉層降低坡面徑流速度，降低了沖刷能量，同時由于降低了徑流速度，從而增加了在坡面上滯留時間，增加了下滲時間；更為重要的是，表層凋落物和腐殖質的積累，使得土壤水穩性團聚體的形成和土壤孔隙度等土壤理化特性得到改善，增加土壤的下滲率。

2 地形地貌因子

地形主要包括坡度、坡長、坡形和所在部位。一般而言，在降雨、土壤和土地利用基本一致時，地形越復雜水上流失越嚴重。前人試驗資料表明，同樣都是耕地，由于坡度和所在部位不同，在同樣降雨、耕種條件下水土流失差異很大（倪晉仁，2002）。

（1）DEM。

數字高程模型（DEM）是表征區域地形地貌的參數指標，同時它也是生成與土壤侵蝕密切相關的其它地形參數的重要數據源。

（2）坡度。

坡度與土壤侵蝕方式關系密切，坡度指標不僅是影響土壤侵蝕的主要地形因子，而且坡度大小也是決定面蝕或溝蝕為主導的關鍵因子。一般在坡度很緩時主要以面蝕為主，而隨著坡度增加，則發生細溝、淺溝侵蝕，當坡度增大到一定程度時，則以切溝、沖溝為主。倪晉仁等（2002）通過研究黃土坡面細溝發育特征，表明面蝕在整個侵蝕過程中的貢獻隨坡面坡度的增大而迅速減小；在緩坡坡面上面蝕作用遠較溝蝕作用為大，但在陡坡坡面上則明顯較溝蝕作用為小。

（3）溝壑密度。

在不考慮重力侵蝕的情況下，坡面的總侵蝕量為面蝕量和溝蝕量總和。面蝕主要發生在植被較差、有一定坡度和沒有防護措施的坡耕地或荒坡上。隨著坡長增加，地表徑流逐漸匯集成股流，沖刷力增大，在細溝侵蝕基礎上，逐漸發展為切溝、沖溝、支溝、干溝直至成為河流，形成蛛絲密布的徑流網絡，構成千溝萬壑的地貌景觀。溝蝕的主要形式為溝頭前進、溝床下切和溝壁擴張。

將面蝕和溝蝕分離之后，就可以對面蝕和溝蝕過程進行獨立的研究，并對不同的侵蝕過程采用相應的防治措施。植被覆蓋度、土地利用、土壤質地和坡度等是影響面蝕的主要因子，而溝壑密度則是表征和影響溝蝕的主要指標。它反映了一定區域內所產生的溝谷的數量特性，通常以每平方公里的溝谷總長度（公里）為度量單位。溝壑密度對土壤侵蝕的影響主要表現于，它提供了臨空面，溝壑密度愈大，地表受降雨、徑流的沖刷力和被侵蝕的面積愈大；同時它也改變了降雨的動能，溝壑密度愈大，降雨徑流的沖刷力和侵蝕力就愈大，并且易觸發重力產沙。

溝壑的發育和深化過程反映地表土壤侵蝕過程的結果和土壤侵蝕強度，特別是水力侵蝕研究的關鍵要素；反之溝壑發生過程的停滯也表明了水土保持治理的成效，尤其是溝頭防護工程措施等的成效等。因此溝壑密度既是表征土壤溝蝕結果的定量指標、是評價水土保持治理成效的地形地貌因子之一，也是影響土壤侵蝕發生發展的客觀因子。

3 土壤質地

土壤質地是支配土壤特性的根源，因其組成土粒大小和不同質地土粒的含量不同，可引起不同土壤理化性，如粘著性、可塑性、保水力、抗蝕性、通透性、離子交換能量及緩沖作用等性質。在此選擇土壤類型圖作為土壤質地的度量指標。

4 水文氣象

氣候因素是影響土壤侵蝕的主要外營力，對于水蝕而言主要是降雨徑流，在此降雨、風場信息、水文數據是重要的水文氣象參數。主要指標要素為汛期降雨量、日風速風向及頻率、流域年輸沙模數等。

5 土地利用

地球表層系統最突出的景觀標志就是土地利用與土地覆被。土地利用/覆被變化被逐漸意識到是推動環境變化的重要驅動因子（Turneretal，1994）。人類活動對自然環境的擾動作用主要體現在對土地覆蓋的改變，因此土地利用是表征人類農業生產活動對土壤侵蝕干擾程度的良好指標。如毀林開荒、陡坡耕種、減小植被覆蓋度等人類農業生活活動，以及開采礦石、煤礦、廢渣廢料堆放等開發建設直接加劇了土壤侵蝕。其中耕作過程雖然增加了土壤空隙度，但也破壞了土壤結構，減弱了土壤的耐沖性，直接促進土壤侵蝕。同時，小流域治理措施也看作是土地利用方式，包含于土地利用中，如退耕還草、開墾梯田、封山育林等措施，通過土地利用指標量化了人類活動的擾動或作用結果。

6 社會經濟指標

相對于流域環境因子指標，社會經濟指標主要包括小流域人口、勞力、人口密度、人口素質、人均土地、耕地面積、人均耕地、農業產值、農業人均年產值、農民人均年收入、糧食總產量、糧食單產、人均占有糧、人均居住面積等社會統計指標。

參考文獻

氣候變化與水土流失的關系范文第2篇

關鍵詞：水文科學 機遇 挑戰

水文科學的發展要結合我國全面建設小康社會的目標來發展，要基于我國社會經濟的發現現狀來發展，要借助于我國可持續發展的戰略決策來發展。水文科學的研究是為了實現人口、資源、環境的協調發展。由于水是人類賴以生存的的自然資源，是國家經理建設與人民生活中不可或缺的基本資源，由此水資源的重要性可見一斑。水文科學是研究地球上一切與水有關的所有科學領域的學科，關系到社會經濟發展與人類的生存發展問題，是一門涉及面廣博且具有重要價值的科學性學科。然而水文現象復雜繁多且其在時間尺度與方向上都具有不重復性，有時還會有空間方面的變異性，這些問題使得我國相關部門對水文科學的研究要更加細致與全面。

1.水文科學的概況

1.1水文科學的基本內容

水文科學作為一門研究水的學科，對水的形成、循環、時空分布、化學性質、物理性質進行相關研究。不僅如此，水文科學還要對水資源的開發利用、水資源的保護、水旱災害的形成等方面予以探索。水文學科的研究領域非常廣泛，它不但涉及水量的研究，還還涉及水質的研究。不但涉及當前水情變化規律的研究，還涉及地球上水的生命史及其未來發展的研究。不但涉及生態環境方面的研究，還涉及水利工程方面的研究。

水文學科中最基本的兩大基本規律是水文循環與水量平衡。在我們所生存的地球上，各種水體通過水文循環緊密地聯系在一起，因而水文循環是水文研究的重要內容。

1.2水文科學的形成過程

水文科學是一門又古老又年輕的學科。其研究可以說從公元前三千多年前就有跡可尋，當時古埃及就在尼羅河畔勘測水位。在我國公元前一千四百年前后， 殷墟甲骨文中早已出現了有關降雨和洪水的相關記載，后來我國古代人民開始采用測雨器來觀測雨量，繪制降水量的等值線圖。法國文學家在一七七五年發表明渠均勻流公式。德國的水文學家沃爾特曼在一七九零年發明了流速儀。以上取得的成果都表現為水文科學的萌芽階段。

水文科學的迅速發展時期是十九世紀牛頓力學的古典科學得到快速發展階段，該科學的發展帶動了水文科學的迅猛發展。作為一門涉及面廣博的學科，水文科學逐漸形成了自身的一套系統。在二十世紀前半葉，由于生產力的不斷發展，人們越發希望能夠對洪旱的基本變化規律予以掌握，以此來建造水利工程造福百姓。直到一九五七年愛爾蘭的水文學家納西對瞬時單位線的物理機制進行了深入分析，并且用數學語言描述了流域的匯流過程，這些相關理論的提出使得許多水利工程的管理更加地科學化與合理化，同時也奠定了工程水文學的基本內容。當前很多工程水文學的許多內容就是因為該階段優秀理論的提出而產生的，正因為這些優秀理論的影響使得許多的措施在工程水利中被普及開來。二十世紀后半葉，各國的經濟水平都有了很大的提高，大多數國家對水文科學的重視度大幅度提升。因為計算機領域進行了信息技術的革命，對的現代科學技術飛速發展起到了極大的推動作用，與此同時，水文科學領域也得到了極大的發展。

引人注目的是在1965年啟動了國際水文十年，并在十年之后全面實行國際水文計劃。目前該計劃已經進入了第七階段，世界各國的水文學家進一步加強了合作，許多新的理論方法不斷涌現。然而從學科的發展方向來看，近幾十年來，正是因為各國經濟社會的發展，與水資源有關的各類水問題不斷出現并有加劇趨勢，我們的生存環境受到了很大的威脅。針對這些現象的發生，產生了以研究水資源短缺問題為核心的水資源水文學、以研究水環境為核心的環境水文學、以研究生態問題為核心的生態水文學等等相關水文學。由于全球氣候變暖，又產生了以研究氣候變化對水循環的影響為核心的全球變化水文學，該文學而今已經成為了世界各國水文學界研究的熱點。我國相關部門在政府的倡導下也積極參加各種關于水文學的國際項目與活動，在一些突出領域加大了工作量，并對其展開大量的深入研究，因此取得了比較不錯的成果。

綜合以上的闡述不難看出水文科學研究的領域正在不斷擴大，與人類的關系越加親密，在社會研究領域的地位也越發重要。這些正是印證了水是生命的起源，萬物皆由水衍生而來。

1.3水文科學的發展情況

隨著信息技術時代的到來和某些新理論及邊緣學科的作用，水文科學的研究也在快步前進。尤其是人口問題、水資源短缺問題、水環境惡化問題和氣候變化問題的催化作用，使得水文科學的研究問題更加被廣泛關注。不但是我國開始重視這一方面內容，世界上的許多國家也在該方面大花心血，國際活動頻繁起來，我國的水文學家及相關工作人員或專業人員也積極參與到國際活動的交流與合作中，展開了許多具有深遠意義的研究工作，極大地促進了水文科學的變革與發展，進而推動水文科學的現代化進程。關于水文科學當前的發展狀況，大致分為以下幾點：

（1）國際交流合作越加頻繁。

自國際水文計劃實施以來，聯合國教科文組織與世界氣象組織就為此召開了許多水文國際會議。因此國際水文計劃是圍繞水文科學研究與教育的國際性的全球性計劃，對水文學進行國際培訓與知識傳播，提高各個國家政府及相關人員抑或是人民群眾對水文科學的認識。國際水文計劃的重心在于應用水文學和水資源的調查評價、開發利用、管路保護及人類活動對水資源的影響，為的是幫助解決水資源問題和與水有關的社會經濟問題。

水文科學的研究不僅僅局限于認識水文循環的物理過程，還需要研究對水文循環的生物控制及氣候、水文和環境之間的相互作用，進而深化對陸面生態系統的影響，對全球氣候變化的影響等，最終實現人類可持續發展的目標。目前生態水文學已經成為了近代水文學發展的一個重要方面，其內容涉及了土壤、大氣、植被、河流等許多因素。二十一世紀初，關于水文科學的發展，國際水文科學協會組織并發起了全球范圍內針對水文科學發展的大討論，而后許多國家相繼成立了相關研究機構來推進水文科學的研究工作。

（2）水文科學研究的相關領域。

首先，水文循環與生物圈的相互作用。以前的水文研究側重于考慮水量的自然化，而今的水穩研究要側重考慮生物圈與人類活動之間的相互作用，注重陸地生態水文環境與空間格局的變化規律的問題。

其次，氣候變化與水環境的相互作用。以前的水文科學認為在陸地上整個體系中水文循環的平均值是不會改變的，對于年徑流量的漲退現象則視為階段性的波動。而今的水文科學的研究意識到一個系統中的水文過程并不總是處于平穩狀態，是會出現不同程度的變化的，陸地上的生態系統對大范圍的水文循環具有很大的反饋協調作用。

最后，人類活動與水環境的相互作用。隨著社會經濟的發展，土地利用、植被覆蓋和碳循環的問題十分突出，水文循環與生態系統之間的聯系與作用因為人為因素的干擾而受到了很大影響。因為土地利用變化十分劇烈，城市化進程加快，許多地方的河道遭到了圍墾，湖泊也因為經濟因素而受到填埋。河道、水域等許多自然生態屋被現代化改造，水文環境一下子就被迫改變。水文循環的過程是復雜交錯的，不但與陸地表層的各種自然要素的分布密切聯系，還與土地利用等關聯密切。自然變化與人為因素雙重影響下的水文循環開始變得紊亂無常，許多難以預料的災害也因此而出現。

2.水文科學研究的趨勢與特點

2.1研究領域趨向廣泛

結合當前現狀，當代水文科學的研究領域將會不斷擴大，研究的問題也會越來越復雜，還會遇到來自各方面的確定與不確定因素干擾。研究規避水文循環過程中的基本規律與不可測的突發問題是一項艱巨而具有挑戰性的任務，因而在研究的過程中要學會利用其他相關領域的理論知識或規律輔助，來幫助解決水文科學領域的相關疑難。

2.2注重研究的整體性與系統性

由于地球上的不同圈層之間都有著緊密的聯系，因而改變其一就會影響到其他所有圈層的動態規律，所以在預測未來的發展情況時，要從水文循環和轉化的物理關系上來分析氣候變化與生物作用對人類活動的影響。針對水文科學的研究也不能局限于某一技術的應用，而要結合地理信息系統、衛星遙感等技聯合起來術對其進行全方位的研究。

2.3與人類活動關系更為緊密

實際上說來，對水文科學進行深入研究的根本就是為人類服務的，是為了解決社會發展過程中的用水問題，是為了解決生存環境中的水循環問題，是為了更好地落實可持續發展的戰略決策。

3.水文科學研究的問題與相應措施

水文科學的研究是由于社會需求的存在而產生的，人類的需求決定了其研究方向與進程。社會發展對水文科學的需求主要表現為防洪減災、水資源的開發利用、生態環境的保護和社會經濟可持續發展等方面。目前我國水文科學的研究領域還存在著諸多問題亟待解決，其中比較突出的有水旱災害的監測與預報技術比較落后，可提供依據的水文研究資料比較稀少，區域性水文研究和關于不同水體的研究不平衡，水文基礎研究薄弱，水文基礎信息匱乏等等。

3.1水文科學研究中出現的相關問題

3.1.1防洪減災中的問題

氣候變化會造成水旱災害更為頻繁，防洪減災已經成為了我國政府必須解決的社會環境問題。我國處于東亞季風區，大多數的地形自西向東傾斜，對洪水的形成與匯集具有促進作用。加之植被覆蓋率小、水土流失嚴重等問題，使得我國的洪澇災害嚴重而復雜。因為人類盲目追求經濟的發展而忽視了環境的反作用，致使流域的水體分布不均、循環受礙。

3.1.2水資源的開發利用問題

水文科學的研究是為了促進水資源合理安排與利用，為了有效保障水資源的安全，進而保障糧食安全和生態環境。為了實現水資源的可持續利用，必須要保證水資源的開發利用的總量不得超過水資源的再生能力，相關部門必須要展開水資源形成與演化的研究。我國因為干旱而造成的農業方面的損失不容小覷，這些問題對于我國的可持續發展有著嚴重的威脅影響。雖然我國在干旱發生發展機理研究方面做了許多工作，但是卻沒有從根本上解決問題。因為我國將旱澇規律研究大多著眼于水文氣象變化規律的研究方向上，難以解釋干旱形成的物理機制，因而在針對干旱問題上還保留了大量的疑難殘余。

3.1.3水資源的可持續利用問題

水資源的地區分布不平衡導致區域性水資源短缺，在水文科學研究的過程中，水資源合理配置與科學調度中的許多關鍵性問題至今仍未解決，我國當前還沒有形成跨流域調水的規范技術體系。

3.1.4生態系統問題

我國的生態系統因為城市化進程的影響而遭受了很大的打擊，各種生態問題因為難以得到良好而及時的解決而變得越發嚴重。人類活動促使水的分布及運動更加不合理與不規律，甚至導致了水土流失、土地荒漠化等。

3.1.5江河治理問題

針對江河治理的過程中，我國相關部門只是采取非常片面的手段，將目光局限于經濟與工程上，專注于局部河段的治理，因此未能取得非常良好的效果。江河治理的地學基礎是江河治理過程中人與江河互相作用的地學，包含了地質面貌、水文氣候和流域自然地理等因素。人類根據自身意愿通過不同方式和不同程度作用給河流，這種影響漸漸將河流的相關特性改變。

3.1.6工程規劃問題

社會發展的進程中，因為人類活動的不顧后果，使得水文系統嚴重受損，給水利工程方面數據采集帶來極大難度。

3.2針對水文科學研究問題的解決方法

3.2.1為防洪減災提供支撐

防洪減災問題需要水文信息與知識的支撐。從理論的角度上講，理應加深對洪水形成規律的研究。從技術的角度上講，理應強化水文信息的采集、傳輸、預報、調度與決策。從實踐的角度上講，理應加大非工程措施的水文依據的研究。

3.2.2為水資源的可持續利用提供基礎

水資源的可持續利用是推進社會發展的動力，是人民正常穩定生活的保障。從理論的角度上講，理應加強水資源形成與演化機理的研究，加強全球變暖條件下對水資源的影響的研究。從實踐的角度上講，理應加強水資源評價與水資源開發利用的研究。

3.2.3為生態環境保護提供服務

生態安全與環境的保護需要提供相關水文知識的服務。從理論的角度上講，理應揭示水對生態安全與環境保護的影響。從實踐的角度上講，理應根據自然條件下采用不同的研究方法。

3.2.4為江河治理提供依據

江河的治理過程需要提供具體的水文依據。從理論的角度上講，理應揭示河流發育演變的地學基礎。從實踐的角度上講，理應充分考慮江河的實際情況，制定合理可行的改進措施。

3.2.5為人類活動提供警告

根據人類活動給水文系統造成的劇烈影響，應當加強人類活動對水文條件的影響，加強水文分析計算途徑與方法研究。

4.水文科學研究的機遇與挑戰

水文科學對我國社會的可持續發展與人民安居樂業有著十分重要的作用，我國相關部門重視水文科學的研究與發展，在其中投入許多人力物力財力，并且引進先進的理論方法來支持水文研究。

從開始到現在，我國的水文科研已經與國際接軌，而且還適當地融入到教育事業中去，使得兩相領域相輔相成共同發展。除此之外更重要的是，我國的水文科學發展將要在社會發展的進程中面臨許多不可預測的事情。這些不可預測對于我國來說既是機遇又是挑戰，因此我國應該及時抓住機遇，勇于面對挑戰。

4.1充分利用國家相關資源

根據我國當前的水文科學研究現狀，要充分發揮與利用我國先進的相關資源。我國已經設立了部級水文資源重點實驗室，而且還實行了“211”工程建設。我國政府應當充分抓住該機遇，啟用相關高技術人才，聯合國際相關機構并結合我國發展的實際需要來開展水文科學規劃的科學研究。重點對水文基礎研究、水文應用基礎研究和水文科學人才等教育與培養方面進行大規模的操作與規劃，實行具有我國特色的水文科學研究。

4.2結合國家發展需求

我國制定了水文科學研究的發展規劃，在該規劃的引領下，結合我國“十五”的發展需要，利用全國水文研究機構共同協作，開展國家級重點基礎項目研究。通過這些方式來促進我國水文研究人才的溝通交流，進而推動水文科研的進步。

4.3鼓勵成果共享

從長遠的角度來看，我國應當積極鼓勵水文人才與水文成果的國際化交流，將我國研究出來的先進理念同世界上的其他國家進行交流合作，積極參與各國的合作性水文項目，促進我國水文學科基礎與應用研究的發展。

4.4培養高技術人才

為了我國水文科研的進步與發展，要從相關研究人員的綜合素質抓起，重視水文科研高層次人才的培養。

5.總結

社會科學技術的不斷進步，生產實踐的日益深化，水文科研涉及的領域已向多元化發展。在接下來的研究發展中，水文科研將在應用層面加大研究力度。健康可持續的水文循環是支撐社會不斷前進的保障，是人類幸福生活的堅實基礎。

參考文獻：

[1]徐宗學. 水文科學在北京師范大學：回顧、機會與挑戰[J]. 北京師范大學學報（自然科學版），2009，Z1：463-468.

氣候變化與水土流失的關系范文第3篇

關鍵詞：長江源；高寒地區；氣候變化；水文氣象要素；水文環境

中圖分類號：P461文獻標識碼：A文章編號：1672-1683（2013）01-0081-06

近幾十年來，因大氣中溫室氣體增加，地球表面熱量平衡發生改變而導致了全球氣候變化，并進一步加劇某些地區的旱澇災害，從而對水文循環和徑流形成產生重要影響。國際上對此問題的研究不僅局限在全球尺度，而且也深入到流域尺度。人們認為，由于地球表面受熱條件的不同及大氣環流的改變，必然引起水文循環的變化和水資源在時空上的重新分配[1]。

位于青藏高原腹地的長江江源地區，集高寒、冰川、凍土和積雪等為一體，湖泊和沼澤密布，是世界上濕地分布海拔最高、面積最大與最集中的地區。近50年來，在全球氣候變暖變化背景下，受自然因素和人類活動的影響，源區的生態環境狀況日趨惡化，冰川后退、濕地萎縮、草場退化、水土流失加劇等環境問題日益突出，對整個長江流域的水資源條件、生態安全及社會經濟的可持續發展構成了巨大威脅[2-3]，嚴重制約了當地社會、經濟和文化的發展。

長江江源地區是整個長江流域水文循環的起始地，主要功能是保障長江的源遠流長，并向下游輸送優質水資源。源區內的冰川、凍土、積雪、濕地和沼澤等變化對水環境的影響也必將影響長江流域水資源的可持續利用。因而從20世紀60年代開始，青藏高原和江河源區氣候變暖對周圍地區水資源與生態環境的影響一直備受國際學術界關注[4-9]，到目前為止，已經召開了四屆青藏高原國際學術討論會。國內也有不少專家學者圍繞全球氣候變化對該地區影響開展過大量的研究工作[10-12]，因此青藏高原氣候變化及其對周圍地區（黃河和長江源區）乃至全國的水資源影響已成為一個研究的熱點問題[13]。

1研究背景與現狀

1.1氣候變化對水文氣象要素的影響

1.1.1氣溫

長江江源地區地勢高亢，終年氣候寒冷，年均氣溫一般只有-5.5 ℃～4 ℃，大部分地區年均氣溫低于0 ℃，月均正溫期只有5個月（5月-9月），楚瑪爾河流域五道梁一帶僅6月-9月份為正溫期，曲麻萊以東玉樹地區正溫期達到7個月。在江源地區中部的沱沱河沿（集鎮）年平均氣溫為-4.2 ℃，絕對最低溫度為-33.8 ℃，凍結期長達7個月[14-15]。

然而，隨著過去50年來全球變暖趨勢的加強，青藏高原溫度的升高已是不爭的事實，溫度的升幅也顯著大于全國平均水平[16]：源區的年平均氣溫從20世紀60年代開始緩慢上升，1991年-2001年溫度平均值比1991年以前30多年的平均值上升了0.20 ℃～0.88 ℃，平均上升0.39 ℃；近10年，平均氣溫比20世紀60年代增加了1.42 ℃。康世昌等[17]通過冰芯記錄評估人類活動對大氣環境的影響，并指出：20世紀40年代氣溫較低；50年代和60年代中期氣溫較高；70年代中期氣溫下降到近70年來的最低值；80年代仍然處在一個低溫期；90年代以來氣溫急劇升高的趨勢延續到了21世紀初期。各拉丹冬冰芯恢復的氣溫記錄顯示20世紀70年代以來的增溫率（0.5℃/（10 a））要明顯的高于各拉丹冬地區和北半球，而90年代以來的增溫率（1.1℃/（10 a））約為70年代以來的2倍，表明近期的增溫有加速趨勢且高海拔區域對全球變暖的響應更為敏感。

由于受海拔高度和地形地貌等因素的影響，不同地區的氣溫變化幅度不盡相同，其中曲麻萊、玉樹等地區升幅較大，西部的沱沱河等地區升溫幅度較小[18]。

不同月份氣溫的升幅也不相同。謝昌衛對長江、黃河源區12個站點的綜合分析，總結出江河源區各月溫度的升降變化存在較大差異[19]。從不同臺站近50年來不同月份氣溫的變化可以發現，長江、黃河源區升溫幅度年內最大的時段是春末夏初5月、6月份和下半年9月-11月份，溫度平均上升0.90 ℃，大于年均溫度升高幅度；而年內溫度最高的7月、8月份升溫幅度并不大，平均上升僅0.4 ℃，小于年均溫度上升幅度。因此從總體上來說，長江江源區冬半年氣溫升高幅度較大，即呈現出氣候暖干化的變化趨勢，這與我國北方大部分地區近百年以來出現的暖冬現象是一致的。

1.1.2降水和蒸發

長江江源地區平均海拔在4 500～5 000 m，屬高原亞寒帶半濕潤、半干旱區，日照時數較長，每年約達2 800 h，年總輻射量高達670 kJ/cm2。降水主要來自孟加拉灣暖濕氣流，年降水量自東南向西北遞減，界于500～200 mm左右。年降水200～400 mm，5月-9月降水量占全年的90%～95%。由于源區的年平均氣溫在0 ℃以下，最暖月氣溫也只為4 ℃～10 ℃，降水、蒸發及日照變化不明顯，因此固態降水占很大比重[20]。

王可麗[21]利用長江江源地區氣象站的降水資料和NCEP/NCAR的氣候資料，探討了降水的年際變化，對典型多雨年和少雨年500 hPa位勢高度的風場、600 hPa流場、大氣水汽含量和水汽輸送進行了合成和對比分析。結果表明：降水近50年的長期變化趨勢總體上不明顯，而在近10年的降水有明顯增加趨勢。降水量序列各尺度震蕩的形成原因可能與青藏高原熱力作用和動力作用以及大氣環流演變密切有關。

1.2氣候變化對水文環境變遷的影響

1.2.1冰川、凍土和積雪

長江江源地區冰川屬大陸型冰川，年消融深約1～2 m。凍土分布廣闊，北界為昆侖山以北青藏公路61道班西3 km（海拔4 350 m），南界至唐古拉山以南的安多縣青藏公路116-117道班處（海拔4 780 m）。唐古拉山脈西部以格拉丹冬為中心，是現代冰川集中作用區，也是區域內溫度最低的地區，格拉丹冬冰川區雪線處溫度約為-11 ℃[22]。

中國科學院寒區旱區環境與工程研究所采用兩期遙感影像資料，在地理信息系統技術的支持下分析了長江源區典型冰川作用區小冰期（LIA）、冰川范圍變化、冰川進退情況，并運用由點到面的研究方法分析了冰川變化以及對河川徑流的影響[23-24]。分析表明：1969年-1989年間的20年中唐古拉山區的大冬克瑪底和小冬克瑪底冰川分別有小幅度前進，前進量分別為9.4 m和2.1 m；1989年-1993年間這兩條冰川處于前進并維持相對穩定狀態；1993年以后轉入退縮之中，但退縮幅度不大[25]。劉潮海和康爾泗等[26-27]根據航空和衛星遙感資料，結合1∶100，000地形圖，通過綜合分析獲得小冰期最盛期、1969年和2000年三個時期的冰川范圍及變化情況。1969年各拉丹東冰川面積比小冰期最盛期減少5.2%，2000年比1969年減少1.7%；但總的冰川面積變化不大。長江水利委員會利用歷年遙感數據結合現場考察認為：源區冰川面積總體上處于退縮狀態，其中有一定的波動；2004年前縮小速度較快，此后縮小速度相對較慢；2009年冰川總面積在1977年基礎上縮減了126.33 km 減少了11.8%[28]。

在全球變暖背景下，隨著長江江源地區溫度的上升和降水量的減少，區域內冰川、凍土的冷儲也減少了，同時冰川、凍土的年消融能力增強。特別是從20世紀90年代開始，凍土環境發生了顯著變化，以凍土退化、活動層增厚、大量島狀凍土消失為表征的凍土變化對高寒生態系統產生較大影響[24，29-30]。源區的平均積雪量冬季增加比較顯著，秋季增加和春夏季減少均比較緩慢。11月至豎年2月，各月平均積雪量近50年來呈現出持續增加的趨勢，冬季平均積雪量明顯增加的趨勢與及高亞洲地區的演變基本一致[31-32]。

1.2.2濕地、沼澤和植被

長江江源地區的高寒濕地位于全球氣候變化最敏感的川西北高原東北部，冷濕的氣候條件下沼澤相當發育。高寒濕地總面積為10 445.1 km 其中沼澤占濕地總面積的49.71%，集中分布在當曲、楚瑪爾河、沱沱河的源頭、通天河區域，其余廣泛散布在碟形凹地、河谷兩岸及河灘地，如雜爾曲、當曲、莫曲、布曲源頭，馬璋錯欽南部，隆寶湖等地[33]。近50年以來，從結構上看，草甸、沼澤和湖泊三種濕地類型的面積均有所減少，分別減少了1 843.76 km2、186.54 km2和114.8 km2；就變化幅度而言，濕地減少率為1.48%/a，其中高寒泥炭沼澤減少率3.83%/a為最大，草甸、湖泊和河流的減少率分別為2.72%/a、0.85%/a和0.02%/a。在20世紀30年代前，沼澤積水一般為20～40 cm，最深可達1.0 m以上；近10年的沼澤水深一般只有10～15 cm，很多沼澤地僅呈過濕狀態[34]。沼澤濕地的減少，致使區域水汽補給通量減少，沙化和荒漠化面積增加，干旱化趨勢加速[35]。王根緒等[36]利用青藏高原長江、黃河源區以及若爾蓋等典型高寒濕地分布地區1969年、1986年、2000年和2004年多期航片和衛星遙感數據，從濕地主要組分分布、時空格局及水生態功能方面，對比分析了典型高寒濕地系統動態變化特征及其區域差異性；他們還采用多因素逐次甄別方法與半經驗理論方法相結合，基于多年凍土的不同植被覆蓋降水-徑流觀測場測試實驗結果，研究了長江源區氣候-植被-凍土耦合系統中各要素變化對河川徑流的影響[37]。2007年，潘竟虎[38]根據長江和黃河源區1986年和2000年的兩期土地利用現狀數據，利用ARCGIS軟件對編輯處理后的各濕地類型面積進行統計，結果表明長江江源地區河流徑流形成區域的下墊面植被覆蓋類型中，高寒草甸是所有河流中所共有的植被類型。

1.3氣候變化對河川徑流的影響

長江江源地區河川徑流是以不同形態和經過不同轉化途徑的降水為補給來源，河流水源形式主要有冰雪融水、沼澤與泉水（地下水）和降水直接匯流等，且大多數河流三種形式并存，是混合型水源河流。河川徑流以冰雪融水和地下水補給為主，分別占年徑流的45%和40%，雨水僅占15%。徑流年內分配及變化隨降水多少和氣溫高低而變。每年11月至次年4月河流封凍，最小流量出現在大地凍結的12月-1月，有的河流出現連底凍；5月積雪開始融化，但水量仍不大，6月-7月河水上漲，至8月達最大值，6月-9月為連續最大4個月，水量占年徑流量的70%～85%。以季節而論，夏季徑流量最多，占67%～75%，秋季占15%～25%，春季5%～8%，冬季僅0.5%～0.6%。20世紀80年代之后，源區徑流量明顯減少，表明氣溫增加使融冰融雪的增加不足以抵消降水量減少和流域實際蒸發增加的綜合效應[39]。

長江江源地區徑流分布的區域間差異既受降水空間分布的影響，也與河源地下水和冰川融水影響有關。冰川集中發育在通天河以上的江源區，通天河流域冰川融水對徑流的補給主要集中在冰川融水型和濕地型河流，占源區總徑流量的5.12%；該流域補給率最大的河流是沱沱河，占33.7%；其次是布曲流域占18.4%，楚瑪爾河流域僅有4.2%。由于過去30多年間源區冰川面積變化微弱，直門達以上長江出源徑流的冰川融水補給率總體上約為9%，可見冰川融水對整個長江水系的補給作用較小[40]。由于河流徑流形成與濕地有關的河流總徑流量為8.07×109 m3，占源區總徑流量的64.2%，因此長江源區整體河流徑流形成中沼澤濕地補給占據重要位置，冰川融水補給僅在沱沱河與布曲河水系有較大作用[41]。如何正確評價冰川退縮對河川徑流的影響，目前尚沒有可靠方法，通常冰川變化對流域徑流過程的影響整體可以不予考慮[9]。

總體而言，長江江源地區氣候變化劇烈，也是青藏高原增溫最為顯著的地區之一，高寒生態系統與凍土環境不斷退化，河川徑流呈持續遞減趨勢，年均徑流量減少約15.2%，頻率大于20%的徑流量亦顯著降低，而且大于550 m3/s的稀遇洪水發生頻率增加，變暖變干趨勢較為明顯[42]。同時，部分地區顯現氣候暖濕化變化的趨勢，雖然有利于植物的發芽和生長，但對于區域內水資源量的貢獻不大，徑流量仍然呈減小趨勢。

2亟待解決的問題

回溯近百年來全球平均氣溫已上升了0.4 ℃～0.8 ℃，尤其是近10年來的升溫最為顯著。根據IPCC第三次氣候變化評估報告，預計21世紀全球氣溫將進一步變暖，預測平均氣溫上升1.5 ℃～4.5 ℃。中國也和全球一樣，其中高海拔青藏高原變暖尤其令人注目[43]。我國西部環境演變評估報告預測青藏高原到2050年氣溫可能上升2.2 ℃～2.6 ℃，地處長江江源的川西北牧區變暖變干趨勢明顯。因此，對于長江江源地高寒區域性水文環境特性的認識日益迫切，查明這一敏感區對全球氣候變化的響應，辨識這里徑流形成、演化過程及未來變化趨勢，不僅是一個水科學發展的前沿課題，也是制定區域可持續發展戰略亟需解決的一個現實問題。

從國家需求層面看，由于川西北牧區是全國第二大藏區，歷史上素有“漢藏走廊”之稱。草原是川西北少數民族賴以生存和發展的基礎，草原畜牧業是川西北牧區的主體產業及其農牧民生產生活的主要支撐。目前阿壩州牧業產值占農業總產值的54%，農牧民的現金收入80%來自畜牧業。隨著國民經濟的持續發展，穿過沼澤區的河川受細菌污染和腐殖質污染非常嚴重，水質污染造成人、畜患多種疾病，常見有人患大骨節病、牲畜肝片吸蟲病、口蹄疫等。部分村莊大骨節患病率高達80%以上，嚴重者發育畸形，彎腰駝背，形成跛子、侏儒等[44]。研究青藏高原高寒地區的河川水文特征和氣候變化對寒區環境的影響，不僅對保護和建設川西北高寒草原并創造良好的生存發展環境，使少數民族安居樂業，加快越溫脫貧奔小康步伐等有著重大的現實意義，同時對于維護藏區穩定，增強民族團結，保持社會安定，維護源區水涵養功能和流域水安全和推進民族地區經濟社會的全面進步等有著深遠的戰略意義。

從科學問題層面看，長江江源地區水文循環及水資源演變是受自然環境與人類活動眾多驅動因子的影響，人們所關注的一個核心科學問題是該區域氣候變化對其重要的水源涵養功能有何影響，冰川、凍土、積雪、濕地和沼澤以及植被覆蓋如何共同作用來驅動長江江源區水文循環尤其是徑流形成過程與產匯流的變化。在流域尺度上，長江江源地區范圍較大，一方面由于全新世以來青藏高原的持續隆升，全球變暖和印度洋暖濕氣流減少等氣候變化的原因，冰川退縮，雪線上升，使得河川徑流量不斷減少。另一方面，植被的退化，高原草場沙化嚴重，水源涵養森林的減少和人類活動的增加，使得源區河流的流量，尤其是在枯水季節明顯減少，洪枯期流量差距拉大。同時，由于受青藏高原的影響，源區內的氣候變化還存在一定的差異，西部高原山地溫度升幅達0.2～0.3 ℃/（10a），和全國平均值相近，東部四川盆地卻呈降溫的趨勢，為-0.12/（10a）。為此，急需厘清氣候變化對徑流的可能影響程度，包括徑流的形成、時空格局及其變化規律、未來發展變化趨勢等，進而為長江江源高寒地區水資源定量估算和評價，合理利用長江流域水資源、恢復江河源區生態環境提供科學的理論依據，并為保護川西北高寒草原并創造良好的生態環境提供科學的決策依據。

3結語與展望

（1）長江江源地區位于青藏高原腹地，地勢高亢，由于受海拔高度和地形地貌等因素的影響，年平均氣溫在0 ℃以下，最暖月氣溫僅為4 ℃～10 ℃，且不同地區氣溫變化幅度不盡相同。降水主要由來自印度洋孟加拉灣沿嘉陵江北上的水汽和部分沿青藏高原中部北上的水汽形成，受水汽輸送途徑和江河源區地形地貌的影響，降水主要集中在東部地區，深居高原腹地的西部廣大地區降水稀少，而且固態降水占很大比重。因此，需要深化研究高寒濕地區域性氣溫、降水空間分布特征，年內和年際變化的統計特征，并對各水文要素進行趨勢預測，以揭示研究區水汽輸送通道和降水時空分布規律。

（2）長江江源高寒地區作為冰雪融水類區域，冰川、凍土的消融退化，雖然對徑流量的短期補給是有利的，但作為多年穩定的固態水資源，過度的消融退縮必將引起徑流及其它地表水資源調節作用的減弱乃至喪失。所以應進一步加強各拉丹東冰川、唐古拉山區的大冬克瑪底和小冬克瑪底冰川的系統觀測，利用航空和衛星遙感資料對不同時期冰川范圍變化情況進行量化分析，以查明冰川和凍土對徑流補給的貢獻。

濕地和沼澤的減少，將導致源區水汽補給通量減少，沙化和荒漠化面積增加，使干旱化趨勢加速；反之，濕地和沼澤的擴張，將造成因蒸發水面擴大、蒸發量增加而喪失源區內更多的水汽，因此濕地和沼澤對徑流的調控也是不得不加以慎重考慮。當前，重點探索其區域性蒸發量的估算方法、蒸發量的空間分布及其年內和年際變化統計特征，以弄清研究區蒸發力水平分布規律、隨海拔高度變化規律、年內及年際演變規律及其成因。

（3）長江江源段河流流動于高寒平原上，河道寬淺，多汊流。由于降水少，且年際、年內變率較大，成為長江上游流域徑流量和徑流模數最小，而徑流變化又是最大的河段。據此，有必要細化水文氣象要素變化和水文環境變遷條件下的產匯流特征與水文過程變化、與徑流量的相互作用、以及對地區分布影響等的研究。進而加強分析長江江源地區河流水文情勢、徑流的年內和年際變化統計特征，預測未來氣候變化情景下徑流的可能變化趨勢，探明基本的水文氣象要素的分布模式與時空格局，這同時也是明確長江江源地區水文環境變遷的有效方法。

總之，借助現代衛星遙感信息及3S技術手段，對長江江源地區冰川和凍土分布、積雪量、濕地沼澤變化展開系統的定位觀測，在注重對數據的綜合分析和水文過程機理探索的同時，通過構建具有流域尺度效應的分布式水文模擬模型，進一步弄清水文氣象要素如何共同作用來驅動水文循環變遷的關系，從而形成較為完整的徑流形成演化過程與其變化趨勢預測的研究體系，正確識別這一敏感的高寒濕地區域河川徑流對全球氣候變化的響應，這無疑在理論上和實踐上都是十分重要的。

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