1.3 本书主要研究成果

由于降水时空分布的不均匀性、站网分布密度的不均匀性及观测条件的制约，限制了降水分布规律的研究，而其是造成植物种群差异性及一些不可预测自然灾害的主要原因，已经成为制约研究与降水相关方面的瓶颈，尤其是制约水文预报精度的主要因素。高寒山区冰川积雪消融水量是所在区域水资源的主要来源，受到基础数据及其他因素的影响，人们对其产汇流过程认识不足，极大地制约了水资源可持续及高效利用、极端水文事件的应对能力。因此，本书以多种数据源为基础初步揭示了天山山区降水分布规律，为研究与降水相关方面提供一定的指导依据；并以卫星遥感技术为支持分析研究区融雪消融规律及产汇流过程，为水库的防洪和兴利调度提供比较精确的参考依据，充分体现水库调度的安全性和发挥水库调度的经济性。主要涉及研究内容及成果如下：

（1）以喀什河流域为典型区分析水文气象要素变化状况。随着全球气候的变化和人类活动的影响，水文气象要素将或已经发生了一系列的变化，选取气温、降水、径流3个水文气象要素，采用Mann-Kendall检验法、差积曲线法和小波周期分析法对各代表站不同水文气象因素的变化规律及趋势进行分析，选取研究区不同水文及气象站点实测资料，对水文气象要素长时期变化趋势分析可以看出：气温变化趋势明显，气温升高明显；山区与平原区降水变化规律并不完全一致，季节分配不均匀；径流变化趋势不显著。

（2）卫星降水资料对天山山区降水的探测能力及可用性分析。目前降水量数据主要来源于气象及水文站点的连续监测数据，雨量站可以在点上进行精确测量，但空间代表性差。这些站点观测数据对高山带降水的探测能力有限，不能反映高山带降水规律。而气象卫星可以迅速、大面积、多时相地获取相应的信息，在降水监测方面上具有一定的优势，为研究降水提供了一种新的手段和更为稳定的平台。基于水文与气象站点监测降水资料并借助TRMM/TMI气象卫星降水数据探讨了TRMM/TMI卫星降水资料对天山山区降水的探测能力及其在受自然和地形条件限制而无法监测地区降水分析预测中的可用性，可以看出TRMM卫星对天山西部山区的降水过程有一定的探测能力，其变化趋势与实际情况相近，具有一定的可信度，但在量上有一定误差，总体上表现为偏小；基于TRMM卫星观测数据对研究区降水量在平面上分析情况与天山西部山区实际情况相似，能够反映降水量在平面上的分布情况；尽管TRMM卫星对山区的降水过程有一定的探测能力，但在局部地区存在较大的误差，应该在充分利用目前现有资料的基础上结合其他方法、工具和手段对山区降水进行合理的分析，使之与实际的情况更加相近，为相关方面的研究提供一定的指导依据。

（3）降水量在平面上和垂直方向上分布规律的研究。目前现有稀疏站网严重地制约了降水规律的研究，进一步制约了对高寒山区融雪径流预报精度的提高，影响了水库的正常运行管理和当地水资源的合理利用。考虑到TRMM卫星降水资料具有准确性好、分布面广、时空分辨率较高等特点，对天山山区分区选取不同典型剖面，并考虑水汽来源方向、地形和山脉走向等因素分析了降水在垂直方向上的分布规律，可以看出山区降水在垂直方向上分布规律与水汽来源方向、纬度、海拔高度、地形条件、盛行风向和风速等一系列因子有关，其中受地形条件影响较显著；天山山区伊犁河谷、天山南坡中部、天山北麓中段和天山北麓西段，由于地形起伏度的不同和受不同来源方向水汽的影响，降水在垂直方向上的分布规律不同，降水在垂直方向上的分布规律根据地形走势的不同有多种形式，并不总是简单地随海拔高度的增加而增加，迎风坡上降水并不总是增加，而背风坡上降水并不一定减少，受多种因素的影响，主要是地形。

（4）高寒山区融雪消融规律的研究。以2001—2008年的8天合成MODIS积雪数据探讨了研究区积雪的时空变化规律，可以看出从2001—2008年研究区积雪在空间上分布基本上服从如下基本规律：自边缘山区向内部山区积雪逐渐减少，边缘山区北坡比南坡积雪覆盖期短，南坡积雪量最多，积雪期最长；在季节上每年7—8月研究区积雪消融量达到最大，积雪覆盖度达到最小，能够消融的积雪已经完全消融，而在每年1月左右研究区积雪覆盖面积达到最大，积雪覆盖度可达到90%以上，不同的高程区域积雪开始消融的时间与开始积雪的时间并不一致；在年际上研究区的积雪覆盖面积有减少的趋势，尤其是冬季积雪覆盖面积减少较明显，这与近年来全球气候变暖有一定的联系。

（5）积雪消融规律与NDVI的关系。结合土地利用数据，提取不同时期各高程带的NDVI变化情况，并结合积雪覆盖数据分析两者之间的关系，可以看出积雪时空变化规律的影响因素较多，除气温这个主要因素外，还与当地植被覆盖情况、风向、风速及太阳辐射等因素有关，积雪消融与NDVI有其自有的变化规律外，两者之间也有很好的相关性。

（6）根据典型区特点，充分考虑高寒山区融雪、融冰及土壤冻融的特点，并借助降水垂直分布规律分析的成果，对典型区产汇流过程进行合理的刻画，并以三水源新安江模型为基础进行融雪径流模拟研究，通过计算径流总量和实测径流总量、日平均计算径流量和日实测径流量与实测资料比较，模型模拟结果基本反映了径流量的实际变化趋势，模型结构和模型参数的确定较合理。