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水 利 学 报

２０２４年 ３月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５５卷 第 ３期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２４）０３ － ０３５５ － １２

黄河未来气候情景下冰情特征演变分析

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周中元 ，王 涛 ，孙亚翡 ，陈玉状 ，路锦枝 １，２
（１．中国水利水电科学研究院 流域水循环与调控国家重点实验室，北京 １０００３８；
２．清华大学 水利水电工程系，北京 １０００８４）
摘要：了解未来气候变化如何影响河流冰情特征对于研究冰凌洪水灾害、水电生产以及大坝管理运行等问题至关
重要。基于黄河流域气象观测数据以及第六次国际耦合模式比较计划（ ＣＭＩＰ６）中 ８种全球气候模式（ＧＣＭｓ）的日
均气温数据，评估了各 ＧＣＭｓ在分位数增量映射（ＱＤＭ）偏差校正前后对于黄河流域凌汛期日平均气温的模拟能
力，预估了黄河流域未来凌汛期气温变化趋势。建立了最大冰厚以及封冻历时预测模型，并预估了黄河防凌重点
区域黄河宁蒙段未来最大冰厚以及封冻历时的变化趋势。研究表明，在 ＳＳＰ１ － ２．６、ＳＳＰ２ － ４．５和 ＳＳＰ５ － ８．５三种气
候情景下预计 ２０１５—２１００年期间黄河流域凌汛期平均气温升温速率分别为 ０．０１４、０．０３１和 ０．０６７℃?ａ，黄河巴彦
高勒断面 ２１世纪内最大冰厚值将会分别下降 ８．５、１９．５和 ３９．５ｃｍ。ＳＳＰ２ － ４．５情景下，随着未来气温升高，２０７０
年之后河道断面仅存一定宽度岸冰、河道中央存在较大清沟的现象将会频繁出现。未来黄河宁蒙段巴彦高勒、三
湖河口以及头道拐断面的封冻历时将会呈现出不同程度的缩短趋势，其中巴彦高勒断面缩短趋势最为明显，三种
气候情景下封冻历时分别以 ０．１３、０．２８和 ０．６６ｄ?ａ的速率缩短，三湖河口及头道拐断面封冻历时缩短速率较为接
近，分别为 ０．０７、０．１５、０．３６以及 ０．０８、０．１７、０．３９ｄ?ａ。
关键词：ＣＭＩＰ６；凌汛期；河流冰情；气候变化；黄河流域
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文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０３８８
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１ 研究背景
全球气候环境不断变化，相对于 １８５０—１９００年在过去的十年（２０１１—２０２０）全球平均地表温度上
升了 １．０９℃ ［１］ 。全球约有 ５６％以上的河流受冰影响 ［２］ ，河流冰作为冰冻圈的重要组成部分，受气候
变化影响，同时对气候变化具有明显的反馈 ［３ － ４］ 。最大冰厚、封冻历时以及封开河日期等河流冰情特
征是评估气候变化，特别是长期气候变化的良好指标 ［５］ 。由于河冰生消演变导致的冰塞、冰坝是寒冷
地区常出现的冰情现象，易导致冰凌洪水灾害发生，严重影响当地居民生命财产安全和社会经济发
展 ［６ － ７］ 。北美、加拿大、俄罗斯以及中国等国家是受冰凌灾害影响较为严重的地区，每年由于冰凌灾
害造成的经济损失可达数亿美元 ［８］ 。黄河作为我国第二大河，冰凌灾害是其高发且难防御的自然灾害
之一，具有突发性强、破坏力大等特点 ［９ － １０］ 。１９５１—２０１１年宁蒙河段各断面不同程度的凌灾平均 ５．７７
次?ａ，具有一定规模的凌灾平均两年 １次 ［１１ － １２］ 。随着全球气候环境的变化，了解未来河流冰情如何演
变对于气候变化研究、冰凌洪水灾害防御以及水资源综合开发利用等问题具有重要意义。
关于气候变化对于河流冰情特征的影响，前人已经做了一定研究，从 １８４６到 １９９５年，北半球周
围的河流和湖泊冻结日期平均每 １００年推迟了 ５．８ｄ，开河日期平均每 １００年提前了 ６．５ｄ ［１３］ 。从 １９５８?

收稿日期：２０２３ － ０６ － ３０；网络首发日期：２０２４ － ０１ － １７
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２４０１１６．１７２３．００２．ｈｔｍｌ
基金项目： 第 二 次 青 藏 高 原 综 合 科 学 考 察 研 究 任 务 （２０１９ＱＺＫＫ０２０７ － ０２）； 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （Ｕ２２４３２２１， Ｕ２２４３２３９，
５１９７９２９１，５２００９１４４）；中国水科院科研专项（ＨＹ０１４５Ｂ０３２０２１）
作者简介：周中元（ １９９９ － ），硕士生，主要从事河冰水动力学研究。Ｅｍａｉｌ：ｚｈｏｎｇｙｕａｎ１２３ａｂ＠１６３．ｃｏｍ
通信作者：王涛（１９７５ － ），博士，教授级高级工程师，主要从事河冰水动力学及冰情预报研究。Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｔａｏ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ

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