导读

气候变化对水安全的威胁在全球范围受到越来越多的关注。气候变暖会加速蒸发和冰雪融化，导致可用水资源减少。天山北坡经济带是我国西北干旱半干旱区经济社会发展引擎之一，但水资源越来越成为制约其发展的关键短板。全球变化影响下，天山北坡地区水资源安全将面临双重挑战，即快速增长的用水需求及气候变化带来的供水不确定性。基于上述背景，汤秋鸿研究员及其团队在本刊发表论文Climate change and water security in the northern slope of the Tianshan Mountains，分析了天山北坡气候、冰川、河流、湖泊/水库、地表和地下水资源以及人类用水的变化特征，探讨了天山北坡水资源安全促进高质量发展的策略。

图：天山北坡高质量发展必须考虑人类用水与自然环境需水的平衡

文章亮点

        1960-2020年间乌鲁木齐1号冰川物质平衡变化速率为-350mm/年，1994-2020年间消退速率超过5m/年

        天山北坡80%的气象观测站点的年平均气温呈显著上升趋势，上升速率最高达每十年增温1.2°C

        天山北坡大部分河流夏季的径流量占年径流的60%-70%，2006-2011年平均径流比20世纪80年代略有增加

        天山北坡地区人类用水总体上呈增加趋势，农业用水增长与不断扩张的耕地面积有密切关系

        水文气候变化和人类用水活动给该区域水安全带来重大挑战

核心内容

天山北坡拥有山区-冰川-绿洲-荒漠独特生态系统，冰川和积雪融水通常是重要的径流来源。该区域农业用水占总用水量的85%以上。由于地表水资源匮乏，不断增加的用水造成该区域地下水超采严重。本文主要从以下几个方面介绍了天山北坡水资源和用水现状。

        2008年天山北坡地区冰川数量为3069条、冰川面积为1635.6 km2。据估算，天山北坡融冰融雪径流占该区域总径流的13.5%左右。其中，玛纳斯河流源区的冰川面积较大（超过5 km2），融雪融冰径流占总径流的比例超过30%。乌鲁木齐河源1号冰川在1960-2020年间的物质平衡变化速率为-350 mm/年，1994-2020年间冰川消退速率超过5m/年。

        1991-2020年天山北坡地区年平均气温为7.0℃。过去30年，气温呈显著上升趋势的站点超过80%，升温速率最快达1.2℃/10年。天山北坡1991-2020期间年均降水量为232.7mm，呈中部多、西部次之、东部最少的特点，大部分站点没有显著的变化趋势。此外，与中国东部降水集中于夏季的年内分配特征不同，天山北坡区域的降水主要发生在春季和夏季，降水量分别为65.4mm和93.2mm，共占全年降水量的68.1%。

        天山北坡平原区降水少，大部分径流来自山区产流和冰雪融水。天山北坡中部和西部河流径流量较大，东部较小。玛纳斯河径流量最大，其肯斯瓦特站的观测资料显示，1980-1989和2006-2011两个时段的平均径流量分别为37 m3/s和42 m3/s。大部分河流的径流量在2006-2011年期间比1980-1989年期间平均流量要大，只有精河的精河山口站和三屯河的碾盘庄站径流量有所减少。该区域大部分河流夏季径流量占全年径流量的60%-70%以上，不同时段的变化也以夏季比较明显。

        天山北坡陆地水储量普遍呈下降趋势，主要原因可能是冰川萎缩和地下水超采，但更具体的归因需要进一步研究。

        天山北坡地区共有大中型水库22座，大部分位于中部，总库容达1.3亿立方米；但泥沙淤积比较严重，在一定程度上影响水库调度功能。

        天山北坡地区近30年来人类用水总体上呈增加趋势。农业灌溉是该地区的主要用水，其增长趋势与不断扩张的耕地面积有密切关系。由于用水效率的提高以及水资源管理日益严格，工业用水自2015年以后略有减缓趋势。

研究展望

天山北坡地区是新疆甚至西部地区经济、文化以及对外贸易与合作的重要节点，推动该区域的高质量发展对于带动新疆及周边地区具有关键意义。水资源可持续利用是天山北坡高质量发展的重要支撑。第三次新疆综合科学考察项目“天山北坡水资源承载力与水安全要素基础性调查”着力于区域水资源承载力和水安全要素的调查与研究，以期弄清冰川、积雪、冻土与河湖水文变化特征，查明地表和地下水资源及其利用，分析气候变化及其对区域水循环和水资源的影响，针对区域水资源安全保障提出建议和对策。

作者简介

汤秋鸿，中国科学院地理科学与资源研究所研究员，国家“万人计划”青年拔尖人才、科技创新领军人才入选者，国家杰出青年科学基金获得者。主要从事全球变化水文学研究。担任Journal of Hydrometeorology、WIREs Water、《地理学报（英文版）》、《中国科学：地球科学》等期刊编委。

个人主页：http://www.igsnrr.cas.cn/sourcedb_igsnrr_cas/zw/zjrck/201106/t20110602_3281363.html

引用格式：

Tang, Q., Liu, X., Zhou, Y., et al. (2022). Climate change and water security in the northern slope of the Tianshan Mountains. Geography and Sustainability, 3(3), 246–257.

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666683922000566