新疆生地所在干旱内陆河流域水文连通性及其水环境效应研究中获进展
2022-10-22   阅读:647   来源:中国科学院新疆生态与地理研究所

水文连通是指在一定的气候和干湿条件下,以水为介质的物质交换、能量流动、有机物运输及运动过程,会受到地理单元组成、结构及格局间水文连续性的影响。水文连通的动态变化和转换会导致河湖水动力条件改变,对水质、水生态、水环境状况造成联动影响并触发反馈作用,这将直接影响水环境质量、湿地生态安全以及生态系统稳定,最终导致河湖系统结构与功能的退化与丧失。干旱区内陆河流域破碎化的水系结构对水文连通的动态变化较为敏感,随着气候变化和人类活动的增加,其水文连通与水环境间的关系变得越来越复杂,而当前干旱区水文过程研究却忽略了这一点。

为了解决这一问题,中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室陈亚宁研究员团队基于新疆博斯腾湖近三十年实测水质数据和水文气象数据,综合采用水文连通指数(IIC)和多元线性回归(MSRM)等方法,评估了博湖流域1990-2019年水文连通动态变化及其影响因素,揭示了水文连通动态变化对水质的影响。

结果表明:1990-2019年,博斯腾湖流域的水文连通指数(IIC)呈上升趋势但总体较低(介于0-0.2之间),且连通性在丰水期和绿洲区要高于干旱期和高海拔山区;IIC与降水量(PREC)显著正相关(p 0.05),干旱区内河流域的水资源形成于山区,而平原地区的降水稀少,除极端暴雨外,几乎不具有水文意义,难以补给河流,导致水文连通与实际蒸散发(ETa)(p0.05)呈显著负相关;较高的水文连通性对改善水质有促进作用,在高水文连通性时期水化学浓度较低,博湖主要污染指标(TDS、COD、TN)达标期约75%发生在高水文连通时期。研究系统评估了水文连通与水环境质量间的关系,这为博湖流域可持续发展和应对气候变化提供有力支撑。

相关成果以“Hydrological Connectivity Improves the Water-Related Environment in a Typical Arid Inland River Basin in Xinjiang, China”为题发表在Remote Sensing。论文第一作者为新疆生地所刘传秀博士,该研究得到新疆自然科学基金重点项目和中国科学院重点部署项目资助。

文章链接:https://www.mdpi.com/2072-4292/14/19/4977/htm 

图1. (a) 1990-2019年博斯腾湖流域年际IIC变化的时间序列、趋势和阶段性变化;(b) 1990 ~ 2019年博斯腾湖流域IIC的离散情况;(c) 1990 - 2019年IIC基于30年平均值的摆动;(d)年际 IIC指数在不同年份的分布情况。

图2.(a)8个水质指标分别在高连通性(绿色区域)和低连通性(黄色区域)期间的箱线图;(b)8个水质指标分别在5-10月份的箱线图,其中5月为春季(红色),6-8月为夏季(绿色),9-10月为秋季(蓝色)。

©2022年12月07日 07:51:01
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