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user: 3. 结果与分析 3.1. 年最大洪峰流量趋势变化特征 长江源区直门达站和沱沱河站的1960~2016年的年最大洪峰流量变化如图2所示，相关统计参数如表1所示。直门达站年最大洪峰流量在846~3860 m 3 /s之间变化，极大值出现在1989年。沱沱河站年最大洪峰流量在74.1~750 m 3 /s之间，极大值出现在1966年；两站最大洪峰流量极小值均出现在1979年。 图2. 长江源区年最大洪峰流量变化曲线 对直门达和沱沱河站年最大洪峰流量序列的线性回归分析表明，1960~2016年两站年最大洪峰流量均呈不显著增加趋势(P > 0.05)。直门达站年最大洪峰流量总体趋势率为41.20 m 3 /(s·10a)，年际变化呈明显波动特征，如图2(a)所示，其在20世纪70年代末和90年代初为相对低值期，60年代初、80年代末以及2010年前后为高值期。沱沱河站年最大洪峰流量在研究期内以0.39 m 3 /(s·10a)的速率总体微弱增加，但阶段变化特征明显，如图2(b)所示，其在20世纪60年代至70年代末减少趋势明显，之后呈持续增加，至2010年前后转呈减小趋势。 Table 1 Statistical characteristic values of annual maximum peak discharge in the source region of the Yangtze Rive 站名 极大值(m 3 /s) 极小值(m 3 /s) 趋势率[m 3 /(s·10a)] 统计量Z 直门达 3860 846 41.2 0.61 沱沱河 750 74.1 0.39 0.63 表1. 长江源区年最大洪峰流量统计特征表 3.2. 年最大洪峰流量序列突变分析 1960~2016年直门达站年最大洪峰流量序列突变检验如图3所示。Lee & Heghinian法检验结果显示，其概率密度最大值为0.056，出现在2004年，但历年概率密度值差异并不明显，且不符合单峰或双峰分布(图3(a))；Buishand法检验结果显示，直门达站年最大洪峰流量在2004年的增加变化并不显著(图3(b))；Hubert分割法也未检测出序列的显著突变点；因此认为，直门达站年最大洪峰流量在1960~2016年不存在突变现象。褚茜茜等 [ 13 ] 的研究也显示，直门达站径流极值在1978~2009年未出现突变。然而，有学者的研究表明直门达站平均径流在2004年存在显著增多突变 [ 8 ]，这说明极端径流和平均径流的突变特征存在明显差异。 图3. 直门达站年最大洪峰流量突变检验图 沱沱河站年最大洪峰序列突变检验如图4所示。Lee & Heghinian法检测出历年概率密度呈双峰分布，峰值区分别位于1966年和1995年前后(图4(a))；Buishand法则显示1972和1995年为显著突变年(图4(b))。采用Hubert分割法检验，当序列仅考虑一个最显著的突变点时为1966年；当考虑两个突变点时，为1972和1995年。由此可知，不同方法的突变检测结果既有共性也有差异。 为了查清1960~2016年沱沱河站年最大洪峰流量的突变特征，将序列分为两个子序列：1960~1995年和1973~2016年。对子序列分别采用Lee & Heghinian法、Buishand法和Hubert分割法再次检验，三种方法均显示沱沱河站年最大洪峰流量在1972年发生显著减小突变，1995发生显著增大突变(图略)。这与沱沱河站平均径流在2004和2007年发生突变 [ 15 ] 的结论有所不同，说明沱沱河站年径流极值和平均值的突变特征也存在一定的差别。 图4. 沱沱河站年最大洪峰流量突变检验图 3.3. 极端气候指数相关分析 图5为长江源区7~9月1日最大降水量(RX1day)与连续5日最大降水量(RX5day)的变化曲线。可以看出，1960~2016年源区7~9月RX1day和RX5day总体上均呈不显著增加趋势，趋势率分别为0.29 mm/10a和0.67 mm/10a。RX1day的历史高值主要分布在20世纪80年代，低值期为20世纪90年代，近10余年来变化相对平缓(图5(a))。RX5day则呈较明显的波动变化特征，峰值期位于20世纪70年代初和2000s末期，以20世纪90年代中期至2009年前后的上升趋势最为明显，其后呈下降趋势(图5(b))。 图6为沱沱河站7~9月1日最大降水量(RX1day)与连续5日最大降水量(RX5day)的变化曲线。由图可知，1960~2016年沱沱河7~9月RX1day呈不显著减小趋势，趋势率为−0.25 mm/10a，历史高值主要分布在20世纪80年代及以前，20世纪90年代末期以前总体呈减小趋势，其后呈增加趋势(图6(a))。7~9月RX5day波动变化特征与源区基本一致，但总体呈不显著减小趋势，趋势率为−0.21 mm/10a (图6(b))。 图5. 长江源区7~9月极端降水指数变化曲线 图6. 沱沱河站7~9月极端降水指数变化曲线 长江源区和沱沱河站7~9月极端最高气温(TXx)、极端最低气温(TNn)变化曲线如图7和图8所示。可以看出，长江源区7~9月TNn的增暖速率较其TXx略快，年际变化也存在明显差异。源区TXx总体呈波动上升趋势，增暖速率0.32℃/10a (P < 0.05)，21世纪以来先降后升(图7(a))。TNn升幅达0.36℃/10a (P < 0.01)，其在20世纪60年代初至90年代末总体呈下降趋势，其后快速升温，2010年以来略有降低(图7(b))。沱沱河站7~9月TXx和TNn的增暖速率分别为0.19℃/10a (P > 0.10)和0.33℃/10a (P < 0.05)，其年际变化特征与源区基本一致，但总体升温幅度较长江源区低。 图7. 长江源区7~9月极端气温指数变化曲线 图8. 沱沱河站7~9月极端气温指数变化曲线 源区年最大洪峰流量与7~9月极端气候指数的相关系数如表2所示。由表可知，直门达站和沱沱河站的年最大洪峰流量与其7~9月RX5day均存在显著的正相关关系，与7~9月RX1day相关性相对较弱。值得注意的是，两站的年最大洪峰流量与其7~9月极端最高温(TXx)均呈负相关关系，且在直门达站通过0.05的显著性水平检验。这可能是由于气温上升使得冰雪融化和冻土解冻提前，进而改变源区年内径流分布，导致多发于夏季汛期的洪峰极值有所减小 [ 16 ]。同时，长江源区极端洪水还受多年冻土活动层和陆面生态系统变化的综合影响 [ 4 ]。 Table 2 Correlation coefficient between the annual maximum peak discharge and the extreme climate indices from July to Septembe 站名 RX1day RX5day TXx TNn 直门达 0.20 0.47 ** −0.37 ** 0.23 沱沱河 0.21 0.28 * −0.03 0.44 ** 表2. 年最大洪峰流量与7~9月极端气候指数相关系数 注： ** 和 * 分别表示通过0.01和0.05显著性水平检验。 两站点的年最大洪峰流量与7~9月TNn均呈正相关关系，但仅在沱沱河站显著相关。前人研究表明，沱沱河站平均降水的增加趋势并不显著，但平均气温上升趋势明显 [ 15 ]，尽管沱沱河流域的降水对径流贡献最大，但气温上升导致的冰雪融水也是径流增加的重要原因，1990s径流增加量的2/3都来源于冰雪融水 [ 17 ]。在源区冬克玛底河流域，冰川融水甚至贡献了1966~2015年径流增加量的75% [ 18 ]。由于最高气温和最低气温上升的不对称特征，其对径流变化的影响程度也不同。分析认为，沱沱河流域的径流极值不仅受极端降水的显著影响，还与极端最低气温存在密切关系。