宋小園，朱仲元，張圣微，焦瑋，郝祥云

（1.臨沂大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，276000，山東臨沂；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，010018，呼和浩特）

氣象因素對錫林河融雪徑流影響的通徑分析

宋小園1，2，朱仲元2?，張圣微2，焦瑋2，郝祥云2

（1.臨沂大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，276000，山東臨沂；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，010018，呼和浩特）

以錫林河流域為研究對象，針對錫林浩特、阿巴嘎旗、林西和克什克騰旗4個國家氣象站，1960—2010年的逐日氣象數(shù)據(jù)和錫林浩特水文站1960—2010年的實測徑流數(shù)據(jù)，利用相關(guān)分析、偏相關(guān)分析和通徑分析等方法，在年時間尺度和季時間尺度上研究降水、氣溫、最高氣溫、最低氣溫、日照時數(shù)、潛在蒸散發(fā)和有效積溫等氣象因素與徑流的相關(guān)性、偏相關(guān)性，并通過通徑分析，確定其對徑流影響的直接作用和間接作用。結(jié)果表明：在年時間尺度上，日照時數(shù)、年均氣溫、最低氣溫和最高氣溫與徑流量的相關(guān)性不顯著，其對徑流的直接影響和通過其他因素對徑流的間接影響也較小，不是影響徑流變化的主要氣象驅(qū)動因素；降水、蒸發(fā)和有效積溫與徑流的相關(guān)性較高，這3種因素對徑流的直接影響也較大，是影響流域徑流的主要氣象因素。在季時間尺度上，對錫林河流域徑流變化影響較大的前3種因素依然是降水、蒸發(fā)和有效積溫；但不同季節(jié)、不同氣象因子對流域徑流影響的貢獻不同，春季起主要控制作用的是有效積溫，夏季和秋季起主要控制作用的是降水。

氣象；徑流；相關(guān)；偏相關(guān)；通徑分析

寒旱區(qū)草原地表徑流對氣候變化的響應(yīng)尤為敏感，降水、蒸發(fā)、溫度等氣候因子的輕微變化，都會引起地表徑流系統(tǒng)的改變［1-5］。錫林河位于中國北方內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟境內(nèi)，為典型的寒旱區(qū)草原，積雪和降水是該流域徑流的主要補給來源，大氣降水的季節(jié)變化是影響流域徑流變化的主導(dǎo)因素［7］。每年的12月至次年3月上旬，氣溫處在-30°～0°之間，由于河道較淺，流域河道出現(xiàn)“連底凍”的現(xiàn)象，總共長達100多d，3月中旬以后氣溫才開始變暖，在太陽輻射的照射下，地表大量冰雪開始消融，由于土壤中的溫度依然低于地表溫度，土壤層仍然處于凍結(jié)狀態(tài)，融雪水難以向土壤層入滲，導(dǎo)致大量融雪水完成地表初損后，迅速補充徑流，形成春汛［6］。“連底凍”的產(chǎn)生，改變了區(qū)域水循環(huán)過程，使土壤在儲水能力、地表水和地下水之間的相互轉(zhuǎn)換等眾多環(huán)節(jié)發(fā)生改變［8］，徑流的產(chǎn)生與其他地區(qū)不同，具有特殊性［9］。研究該區(qū)域氣象因素對徑流的影響，確定氣象因素中影響徑流的主要影響因素，為進一步研究寒旱區(qū)草原流域氣候變化和人類活動對徑流的貢獻，提供科學(xué)依據(jù)［10-12］。目前，在氣候變化對徑流影響方面，主要側(cè)重于單一氣象因子對徑流影響的統(tǒng)計分析［13-14］，而忽視各影響因子之間的相互影響。事實上，氣象因素是多變量間的復(fù)雜關(guān)系。本文以錫林河流域為研究區(qū)，通過通徑分析來研究降水、氣溫、最高氣溫、最低氣溫、日照時間、潛在蒸散發(fā)和有效積溫等與徑流的關(guān)系，以期為流域水資源研究提供新思路。

1 研究區(qū)概況

錫林河（N 43°26′～44°08′，E 116°02′～117° 12′）發(fā)源于赤峰市克什克騰旗境內(nèi)的敖倫等12座湖泊，縱貫錫林郭勒盟中部，全長205 km，河谷寬1～5 km，流域面積6 263 km2。錫林河至庫尼蘇曼以上為上游，流經(jīng)丘陵地帶，河道異常彎曲，河流呈東向西，一般河谷寬1 km，河道比降1/150～1/400。庫尼蘇曼以下為中下游，河水折向北流，形成河澗盆地，間或有沼澤地，河谷寬2～5 km，個別河段谷寬達8 km，河道比降1/500～1/1 000，最后注于東烏珠穆沁旗的白音淖爾湖［15］。流域多年平均氣溫為2.59℃，年平均有效積溫為2 870℃，多年平均降水量為272mm，年蒸發(fā)量在1 500～2 700 mm，全年平均大風(fēng)時間為48～81 d，3—5月大風(fēng)時間占全年的40％～50％［16］。年日照時間為2 800～3 200 h，日照率64％～73％，無霜期110～130 d［17］。

2 研究方法

氣象數(shù)據(jù)資料來源于中國氣象數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)（http：∥cdc.cma.gov.cn）。由于錫林河流域氣象水文站點分布稀少，筆者選取錫林浩特站、阿巴嘎旗站、林西站、克什克騰旗4個氣象站，1960—2010年逐日氣象數(shù)據(jù)和錫林浩特水文站1960—2010年的實測日徑流數(shù)據(jù)，將各氣象站各年的日值（氣象數(shù)據(jù)包括降水量、氣溫、最高氣溫、最低氣溫、風(fēng)速、空氣相對濕度和日照時數(shù)等）整理成季值（3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季）和年值（1—12月），因冬季徑流量基本為零；因此，季節(jié)的相關(guān)、偏相關(guān)和通徑分析選擇春、夏和秋季研究。采用ArcGIS9.3軟件對氣象數(shù)據(jù)進行插值，用流域邊界裁剪，確定各氣象值面值。E0（potential evaporation）為潛在蒸發(fā)量，mm，通過彭曼公式計算［18］。將整理的流域歷年氣象數(shù)據(jù)值作為自變量，流域歷年徑流值作為因變量通過DPS14.1分別做相關(guān)、偏相關(guān)獲得相關(guān)、偏相關(guān)系數(shù)，并通過逐步回歸實現(xiàn)通徑分析，具體實現(xiàn)方法見文獻［19］。

3 結(jié)果與分析

3.1 降水、徑流年內(nèi)分配特征分析

對錫林河流域過去51年的降水分析可知，錫林河的降水分配與黑河［20］、開都河［21］等具有相似的規(guī)律。降水年內(nèi)分配不均勻（圖1），呈明顯的“單峰”型：5—9月份降水占全年降水量的87.41％；10月至翌年4月，降水量之和不及全年降水量的13％，降水年內(nèi)分配具有明顯的集中性。流域徑流的年內(nèi)分配特征與降水的年內(nèi)分配特征不同，徑流年內(nèi)分配主要集中在4—8月份，為徑流連續(xù)分配最大的5個月，共占全年徑流量的81.44％；每年12月到次年的2月，由于封凍，徑流量基本為0，4月份徑流最大，占全年徑流量的33％左右，出現(xiàn)徑流的“第一峰”。隨著活動積溫的累加，土壤逐漸解凍，其滲透力慢慢恢復(fù)，部分冰雪融水滲透到土壤中，地表徑流逐漸減少。隨著雨季的來臨，從夏季開始，徑流又逐漸上升，8月份出現(xiàn)第2次峰值，占全年徑流量的13％左右。從夏季降水和徑流的峰值來看，降水峰值出現(xiàn)在7月份，徑流峰值出現(xiàn)在8月份，徑流的變化滯后于降水，降水顯然是夏季影響徑流的主要氣候因子。在4月份，徑流占全年徑流量的33％，而降水僅為全年降水量的2.7％，在春季，降水顯然不是徑流形成的主要原因，徑流主要補給來源為冰雪融水［22-24］。

圖1 錫林河降水徑流年內(nèi)分配Fig.1 Distribution of rainfall and runoffwithin a year

3.2 氣候因子與徑流的相關(guān)分析

影響積雪融化的是＞0℃的氣溫，而且一定時段內(nèi)，大于0℃的積溫，對于冰雪融水起決定作用［25］。Li等［26］認為，土壤的結(jié)凍和解凍過程是由活動積溫的變化來控制的，并與活動積溫成指數(shù)關(guān)系［27-28］。錫林河流域冬季寒冷，積雪豐富，土壤為典型的季節(jié)性凍土（指的是冬季凍結(jié)，春季融化的土層）。為進一步研究氣象因子對徑流的影響，將＞0℃的活動積溫考慮在內(nèi)，對1960—2010年氣溫、日照時間、降水量、潛在蒸散發(fā)、最低氣溫、最高氣溫和活動積溫與徑流量做Pearson相關(guān)分析。由表1可知：年均氣溫與日照時數(shù)、潛在蒸散發(fā)、最低氣溫和日積溫呈顯著相關(guān)；降水量與日積溫顯著相關(guān)；E0與年均氣溫、日積溫顯著相關(guān)；日積溫與年均氣溫和日照時間顯著相關(guān)。徑流量與降水量和E0顯著相關(guān)；其中，與降水量顯著正相關(guān)，與蒸發(fā)量顯著負相關(guān)。徑流量與氣象因子的相關(guān)性排序為：降水量＞潛在蒸散發(fā)＞日積溫＞年均氣溫＞最低氣溫＞最高氣溫＞日照時間。從季節(jié)上來看，不同季節(jié)氣候因子與徑流的相關(guān)性不同（表2），夏季徑流量與夏季降水存在極顯著相關(guān)關(guān)系，春季積溫與夏季、秋季不同，其與徑流呈正相關(guān)關(guān)系，秋季潛在蒸散發(fā)與春、夏兩季不同，其與徑流呈正相關(guān)關(guān)系。

表1 氣候因子與徑流的相關(guān)分析Tab.1 Correlation analysis between climate factor and runoff

表2 降水、潛在蒸發(fā)量和積溫與各季徑流的相關(guān)分析Tab.2 Correlation between potential evaporation，precipitation，accumulated temperature and seasonal runoff

3.3 偏相關(guān)分析

為進一步研究徑流與氣象因子的關(guān)系，對其進行偏相關(guān)分析（表3和表4）。由偏相關(guān)分析可知，年徑流量與年降水量存在極顯著相關(guān)關(guān)系，與年潛在蒸發(fā)存在顯著相關(guān)關(guān)系，徑流量與氣象因子的偏相關(guān)性排序為：降水量＞潛在蒸散發(fā)＞日積溫＞日照時數(shù)＞年均氣溫＞最高氣溫＞最低氣溫。與相關(guān)分析一致的是，徑流量與氣象因子中的偏相關(guān)系數(shù)最大的前3位依然為：降水量、潛在蒸散發(fā)和日積溫。從季節(jié)來看，不同季節(jié)氣候因子與徑流的偏相關(guān)性分析結(jié)果與相關(guān)性分析結(jié)果一致：夏季徑流量與夏季降水存在極顯著偏相關(guān)關(guān)系；春季積溫與夏季、秋季不同，其與徑流呈正偏相關(guān)關(guān)系，因為春季積溫促使冬季形成的積雪融化，形成地表徑流，因此，與徑流呈正相關(guān)關(guān)系；夏秋兩季積雪已融化殆盡，隨著氣溫的升高，蒸發(fā)增強，隨著積溫的增大，徑流減少。潛在蒸發(fā)量與春季、夏季、秋季徑流的偏相關(guān)性不顯著。

3.4 通徑分析

由表5可以看出，日照時間、年均氣溫、最低氣溫和最高氣溫在年際變化尺度上，對徑流量的直接作用都較小，其通過其他因素對徑流量的間接作用之和也較小，說明它們不是影響徑流量的主要氣象驅(qū)動因素。降水量對徑流量的直接作用最大，其通過其他因素對徑流量的間接作用之和較小。潛在蒸散發(fā)與徑流的負作用表現(xiàn)也十分明顯。日積溫對徑流的直接作用為正值，反映冰雪融水對徑流補給的影響。徑流的變化除受降水和潛在蒸散發(fā)影響較大外，有效積溫對其影響也較大，因為有效積溫控制土壤的結(jié)凍和解凍，影響下墊面的持水能力，進而影響地表水的下滲和徑流的形成過程。不同季節(jié)，有效積溫對徑流的作用不同，春季直接作用最大，對冰雪融水量起決定作用。

表3 氣候因子與徑流的偏相關(guān)分析Tab.3 Partial correlation analysis between climate factor and runoff

表4 降水、潛在蒸散發(fā)和積溫與各季徑流的偏相關(guān)分析Tab.4 Partial correlation between precipitation，potential evaporation，accumulated temperature and seasonal runoff

表5 各主要氣象因子對年徑流影響的通徑分析Tab.5 Path analysis on the effects of main meteorological factors on annual runoff

徑流量的年際變化影響是由氣候季節(jié)性差異綜合作用的結(jié)果，選擇對徑流有直接影響作用的前3位氣象因子進一步對其進行季節(jié)通徑分析。從不同季節(jié)氣象因子對徑流的通徑分析（表6）可以看出，夏季降水對徑流補給直接作用最大，明顯高于春季和秋季降水對徑流的補給作用，春季有效積溫對徑流補給作用最大，明顯高于夏季和秋季。潛在蒸散發(fā)和有效積溫在夏季對徑流均為負作用。春季與夏季不同，積溫對徑流補給的直接作用最大，高于降水。秋季與夏季相似，對徑流影響最大的依然是降水，其次是蒸發(fā)，再次是有效積溫。這主要是因為錫林河流域冬季寒冷，積雪豐富，4月份以后氣溫才開始變暖，地表大量經(jīng)過較長時間累積的冰雪在太陽輻射的照射下，開始消融，由于土壤中的溫度依然低于地表溫度，土壤層仍然處于凍結(jié)狀態(tài)，下墊面不滲漏，有效積溫對徑流的作用凸顯，積雪開始產(chǎn)流，甚至形成春汛［29-30］。隨著活動積溫的累積，土壤逐漸解凍，其滲透能力逐漸恢復(fù)，部分冰雪融水滲透到土壤中，從而對地表徑流的作用減小。在夏季和秋季，積雪已融化耗盡，徑流的補給主要靠降水補充。

表6 各季降水、有效積溫、E0對各季徑流影響的通徑分析Tab.6 Path analysis on the effects of seasonal rainfall，effective accumulated temperature，and E0on seasonal runoff

4 討論與結(jié)論

1）錫林河流域徑流年內(nèi)分配不均勻，徑流過程存在2個明顯的汛期，即4月的春汛和7月的夏汛。春汛流量明顯大于夏汛，這是因為春末夏初時，隨著氣溫的升高，表層土壤及土壤上面覆蓋的積雪，逐漸開始融化，凍土層厚度慢慢變薄，此時，由于凍土層依然存在，致使凍土層會像隔水板一樣，繼續(xù)阻礙融雪水向土壤中入滲，致使地表融化的積雪水，快速地產(chǎn)生地表徑流。夏季時，流域季節(jié)性凍土完全消融，流域整體調(diào)蓄能力增強，此時融雪水的下滲速率達到最大，使得徑流的洪峰消減，融雪水對徑流的貢獻相對較小，徑流的洪峰值也明顯小于春季洪峰值。

2）相關(guān)分析和偏相關(guān)分析表明：在氣溫、日照時間、降水量、潛在蒸發(fā)量、最低氣溫、最高氣溫和活動積溫中，與徑流存在極顯著相關(guān)關(guān)系的為降水，存在顯著相關(guān)關(guān)系的為潛在蒸發(fā)量。通徑分析表明，全年徑流過程中，降水、蒸發(fā)和有效積溫對徑流起主要控制作用。不同季節(jié)、不同氣象因子對徑流的貢獻也不同，春季起主要控制作用的是有效積溫，夏季和秋季則是降水。

3）錫林河流域徑流與日積溫的相關(guān)系數(shù)和直接通徑系數(shù)，明顯高于徑流與溫度的相關(guān)系數(shù)和直接通徑系數(shù)，尤其是春季，日積溫對徑流的直接通徑系數(shù)甚至高于徑流對降水的直接通徑系數(shù)。這主要是受季節(jié)性凍土（冬季凍結(jié)，春季解凍）的影響，土壤在凍結(jié)和結(jié)凍過程中，往往存在這種情況：白天氣溫高于0℃，黑夜氣溫低于0℃，日平均氣溫高于0℃，土壤表層發(fā)生解凍；日平均氣溫低于0℃，結(jié)凍的土壤又再次解凍。因此，日平均氣溫往往不能捕捉到季節(jié)性凍土的變化過程，從而不能很好的捕捉到徑流，尤其是春季徑流的變化過程。

［1］ Burns D A，Klaus J，Mchale M R.Recent climate trends and implications for water resources in the Catskill Mountain region，New York，USA［J］.Journal of Hydrology，2007，336（1/2）：155.

［2］ Hao Yongyang，Wang Yajie，Zhu Yuen，et al.Response of Karst springs to climate change and anthropogenic activities：the Niangziguan Springs，China［J］.Progress in Physical Geography，2009，33（5）：634.

［3］ 夏軍，劉春蓁，任國玉.氣候變化對我國水資源影響研究面臨的機遇與挑戰(zhàn)［J］.地球科學(xué)進展，2011，26（1）：1. Xia Jun，Liu Chunzhen，Ren Guoyu.Opportunity and challenge of the climate change impact on the water resource of China［J］.Advances in Earth Science，2011，26（1）：1.（in Chinese）

［4］ Liu Y，Metibier F，Gaillardet J，et al.Erosion rates deduced from seasonalmass balance along the upper Urumqi River in Tianshan［J］.Solid Earth，2011，2（2）：283.

［5］ 陳亞寧，楊青，羅毅，等.西北干旱區(qū)水資源問題研究思考［J］.干旱區(qū)地理，2012，35（1）：1. Chen Yaning，Yang Qing，Luo Yi，et al.Ponder on the issues of water resources in the arid region of northwest China.［J］.Arid zone geography，2012，35（1）：1.（in Chinese）

［6］ 王軍，李和平，趙淑銀，等.錫林河流域水資源評價與開發(fā)利用潛力分析研究［J］.水資源與水工程學(xué)報，2011，22（4）：95. Wang Jun，Li Heping，Zhao Shuyin，et al.Research on water resources assessment and potential of exploitation and utilization in Xilin River Basin［J］.Journal of Water Resources＆amp;Water engineering，2011，22（4）：95.（in Chinese）

［7］ 胡宏昌.基于植被和凍土協(xié)同影響的江河源區(qū)水循環(huán)研究［D］.蘭州：蘭州大學(xué)，2009：5. Hu Hongchang.The research on the hydrological cycle based on the synergistic effect of vegetation and frozen soil in the source region of Yangtze and Yellow River［D］. Lanzhou：Lanzhou University，2009：5.（in Chinese）

［8］ Hayashi M，Kamp G V D，Schmidt R.Focused infiltration of snowmelt water in partially frozen soil under small depressions［J］.Journal of Hydrology，2003，270（3/ 4）：214.

［9］ Carey S K，Woo M K.Slope runoff processes and flow generation in a subarctic，subalpine catchment［J］.Journal of Hydrology，2001，253：110.

［10］Zhan Chesheng，Zeng Sidong，Jiang Shanshan，etal.An integrated approach for partitioning the effect of climate change and human activities on surface runoff［J］.Water Resources Management，2014，28（11）：3843.

［11］吳紹洪，黃季焜，劉燕華，等.氣候變化對中國的影響利弊［J］.中國人口資源與環(huán)境，2014，24（1）：7. Wu Shaohong，Huang Jikun，Liu Yanhua，et al.Pros and cons of climate change in china［J］.China Population Resources and Environment，2014，24（1）：7.（in Chinese）

［12］王剛，肖偉華，路獻品，等.氣候變化對旱澇事件影響研究進展［J］.災(zāi)害學(xué)，2014，29（2）：142. Wang Gang，Xiao Weihua，Lu Xianpin，et al.Advances in the research on the impact of climate change on drought and flood events［J］.Journal of Catastrophology，2014，29（2）：142.（in Chinese）

［13］邢子強，嚴登華，魯帆，等.人類活動對流域旱澇事件影響研究進展［J］.自然資源學(xué)報，2013，28（6）：1070. Xing Ziqiang，Yan Denghua，Lu Fan，etal.Advances in the study of anthropogenic effects on the drought and flood events［J］.Journal of Natural Resources，2013，28（6）：1070.（in Chinese）

［14］夏軍，邱冰，潘興瑤，等.氣候變化影響下水資源脆弱性評估方法及其應(yīng)用［J］.地球科學(xué)進展，2012，27（4）：443. Xia Jun，Qiu Bing，Pan Xingyao，et al.Assessment of water resources vulnerability under dimate change and Human Activities［J］.Advances in Earth Science，2012，27（4）：443.（in Chinese）

［15］Tong C，Wu J，Yong S，et al.A landscape-scale assessment of steppe degradation in the Xilin River Basin，Inner Mongolia，China［J］.Journal of Arid Environments，2004，59（1）：133.

［16］楊淇越，吳錦奎，丁永建，等.錫林河流域地表水和淺層地下水的穩(wěn)定同位素研究［J］.冰川凍土，2009，31（5）：850. Yang Qiyue，Wu Jinkui，Ding Yongjian，et al.A study of isotope hydrology in shallow groundwater and stream water in the Xilin River Basin［J］.Journal of Glaciology and Geocryology，2009，31（5）：850.（in Chinese）

［17］李楊，賈德彬，朱仲元，等.融雪的水量平衡模型在內(nèi)蒙古錫林河流域水文模擬中的應(yīng)用［J］.水資源與工程學(xué)報，2003，22（1）：79. Li Yang，Jia Debin，Zhu Zhongyuan，et al.Hydrological simulation of Xilin he river basin in inner Mongolia using snowmelt based water balance model［J］.Journal of Water Resources＆amp;Water Engineering，2003，22（1）：79.（in Chinese）

［18］劉小莽，鄭紅星，劉昌明，等.海河流域潛在蒸散發(fā)的氣候敏感性分析［J］.資源科學(xué)，2009，31（9）：1470. Liu Xiaomang，Zheng Hongxing，Liu Changming，et al. Sensitivity of the potential evapotranspiration to key climatic variables in the Haihe River Basin［J］.Resources Science，2009，31（9）：1470.（in Chinese）

［19］宋小園，朱仲元，劉艷偉，等.通徑分析在SPSS逐步線性回歸中的實現(xiàn)［J］.干旱區(qū)研究，2016，33（1）：108. Song Xiaoyuan，Zhu Zhongyuan，Liu Yanwei，et al.Size analysis were implemented by stepwise linear regression in SPSS［J］.Arid zone research，2016，33（1）：108.（inChinese）

［20］郭巧玲，楊云松，暢祥生，等.1957—2008年黑河流域徑流年內(nèi)分配變化［J］.地理科學(xué)進展，2011，30（5）：550. Guo Qiaoling，Yang Yunsong，Chang Xiangyun，et al. Annual variation of Heihe River runoff during 1957- 2008［J］.Progress in Geography，2011，30（5）：550.（in Chinese）

［21］薛杰，李蘭海，李雪梅，等.開都河流域降水與徑流年內(nèi)分配特征及其變化的同步性分析［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2014，28（12）：99. Xue Jie，Li Lanhai，Li Xuemei，et al.Annual distribution of precipitation and runoff and the synchronicity of their variations in the Kaidu river basin［J］.Journal of Arid Land Resources and Environment，2014，28（12）：99.（in Chinese）

［22］段超宇.基于SWAT模型的錫林河流域融雪徑流模擬研究［D］.呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014：51. Duan Chaoyu.SWAT-Based modeling on snowmelt-runoff in Xilinhe Basin［D］.Inner Mongolia Agricultural University，2014：51.（in Chinese）

［23］楊立哲，錢虹，郝璐.錫林河近50年徑流變化特征及其影響因素分析［J］.草業(yè)科學(xué)，2015，32（3）：303. Yang Lizhe，Qian Hong，Hao Lu.Analysis of runoff variations and impact factors in Xilinhe River basin in recent 50 year［J］.Pratacultural science，2015，32（3）：303.（in Chinese）

［24］宋小園，朱仲元，張圣微，等.錫林河流域氣候變化特征診斷分析［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2016，30（4）：151. Song Xiaoyuan，Zhu Zhongyuan，Zhang Shengwei，et al. The diagnosis of climate change characteristics in Xilinhe River basin［J］.Journal of Arid Land Resources and Environment，2016，30（4）：151.（in Chinese）

［25］李雪梅，張飛云，尚明，等.天山南北坡氣象因子對出山口徑流影響通徑分析：以開都河和瑪納斯河流域為例［J］.資源科學(xué)，2012，34（4）：652. Li Xuemei，Zhang Feiyun，Shang Ming，et al.Path analysis on impacts of meterological factors on runoff from Tianshan Mountains：a case study on Manas River and Kaidu River Watersheds［J］.Resources Science，2012，34（4）：652.（in Chinese）

［26］Li L H，Simonovic SP.System dynamicsmodel for predicting floods from snowmelt in North American prairie watersheds［J］.Hydrological Processes，2002，16：2645.

［27］Li L H，Simonovic S P.System dynamicsmodel for predicting floods from snowmelt in North American prairie watersheds［J］.Hydrological Processes，2002，16（13）：2645.

［28］Simonovic SP，Li L H.Sensitivity of the Red River Basin flood protection system to climate variability and change［J］.Water Resources Management，2004，18（2）：89.

［29］趙宏瑾，朱仲元，王喜喜，等.不同生育期榆樹凈光合速率對生態(tài)因子和生理因子的響應(yīng)［J］.生態(tài)學(xué)報，2016，36（6）：1645. Zhao Hongjin，Zhu Zhongyuan，Wang Xixi，et al.Effect of ecological factors and physiological factors on the net photosynthetic rate of Ulmuspumila at various growth stages［J］.Acta Ecologica Sinica，2016，36（6）：1645.（in Chinese）

［30］段超宇，張生，李錦榮，等.基于SWAT模型的內(nèi)蒙古錫林河流域降水-徑流特征及不同水文年徑流模擬研究［J］.水土保持研究，2014，21（5）：292. Duan Chaoyu，Zhang Sheng，Li Jinrong，et al.Analysis on rainfall-runoff characteristics and simulation of the different hydrologic year runoff of Xilinhe River in Inner Mongolia based on SWATModel.［J］.Research of Soil and Water Conservation，2014，21（5）：292.（in Chinese）

Path analysis about the impacts of atmosphere factors on snow-melt runoff of Xilin River

Song Xiaoyuan1，2，Zhu Zhongyuan2，Zhang Shengwei2，Jiao Wei2，Hao Xiangyun2

（1.School of Civil Engineering and Architecture，Linyi University，276000，Linyi，Shandong，China；2.Hydraulics and Civil Engineering College，Inner Mongolia Agricultural University，010018，Hohhot，Inner Mongolia，China）

［Background］Surface runoff of cold and arid regions is particularly sensitive to climate change，climate factors such as precipitation，potential evaporation，temperature of the slight change，can cause the change of surface runoff system.At present，the impacts of climate change on runoff，mainly were focused on single statistical analysis on the impact of meteorological factors on runoff，and ignoring the mutual influences among the impact factors.In fact，the complicated relationship between meteorological factors is multivariate.［Methods］Taking Xilin River basin as research target，the relationship between runoff and varied factors of precipitation，average temperature，highest temperature，lowest temperature，sunshine duration，potential evaporation and effective accumulated temperature were studied on yearly time-scale and seasonally time-scale by the method of correlation，partial correlation and path analysis，and their direct and indirect impacts on the runoff were determined by path analysis.Thedata were obtained from 4 national weather stations in 1960—2010，one weather station is Xilinhot station in the area，and other three are Abaga，Linxi and Keshiketeng stations near the area.The runoff data were from Xilinhot hydrometric station measured in 1960—2010.［Results］There were two obvious flood seasons of runoff process in Xilin River，they were April spring flood and the summer flood in July.The correlations between runoff and factors of sunshine duration，annual average temperature，minimum temperature and maximum temperature in yearly time-scale were insignificant.Both the direct effects and the indirect effects through other factors on the runoff were also little，thus they were not the main meteorological driving factors affecting the runoff.The correlation between runoff and precipitation，potential evaporation，effective accumulated temperature was highly significant，and the direct effects of them on runoff was high，therefore they were the main factors affecting on the runoff in yearly time-scale. On the seasonally time-scale，the top 3 factors impacting runoff were also potential evaporation，rainfall and effective accumulated temperature.Different weather factors contributed differently to the runoff of Xilin River in different seasons；the main control factor was effective accumulated temperature in spring，while in summer and autumn the main atmosphere control factor was precipitation.Due to the influence of seasonal frozen soil，the correlation coefficient and direct path coefficient between runoff and accumulated temperature was significantly higher than the those between runoff and temperature，especially in the spring，the direct path coefficient between runoff and accumulated temperature even was higher than that between runoff and precipitation.［Conclusions］The direct correlation between runoff and atmospheric variables can be determined by path analysis in the study of relative importance of each climatic factor，thereby determining the impacts of those factors on runoff change and providing a reliable basis for decision-making.

atmosphere；runoff；correlation；partial correlation；path analysis

K903

A

1672-3007（2016）05-0074-08

10.16843/j.sswc.2016.05.010

2015- 06- 23

2016- 01- 23

項目名稱：國家自然科學(xué)基金“內(nèi)蒙古典型草原水文過程及其擾動與觸發(fā)草地退化的水文臨界條件實驗于模擬研究”（51269014）；內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金“天然榆樹疏林草地蒸散發(fā)及其與環(huán)境因子的關(guān)系研究”（2013MS0607）

宋小園（1986—），女，博士，講師。主要研究方向：干旱區(qū)草原流域生態(tài)環(huán)境。E-mail：yuanxiaosong123@126. com

?通信作者簡介：朱仲元（1956—），男，教授，博士生導(dǎo)師。主要研究方向：水文水資源與天然植被需水。E-mail：nmgzzy@ tom.com