編者按：從古至今，人類從未停止過探索未知世界的腳步，認(rèn)知世界的能力和手段與日俱增。中科院之聲與中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院聯(lián)合開設(shè)“觀天測地”專欄，為大家介紹天上地上探索的那些事兒，帶來空天信息領(lǐng)域最新進(jìn)展，普及科學(xué)知識(shí)。
青藏高原及周邊地區(qū)平均海拔4000m以上范圍內(nèi)廣泛分布著冰川（面積約10萬平方公里）、積雪（常年積雪面積約為30萬平方公里）、多年凍土（面積約為130萬平方公里）和湖泊（面積大于1平方公里湖泊數(shù)量為1400個(gè)，總面積約為5萬平方公里）等固態(tài)和液態(tài)水體，被譽(yù)為“高原水塔”，又因其是亞洲10條大江大河的發(fā)源地，亦被稱為“亞洲水塔”。
“亞洲水塔”（姚檀棟等，2019）
“亞洲水塔”是下游亞洲大河文明的重要水源地，發(fā)源于此的主要河流水系包括黃河、長江、瀾滄江-湄公河、怒江-薩爾溫江、伊洛瓦底江、雅魯藏布江-布拉馬普特拉河、恒河、獅泉河-印度河、阿姆河、塔里木河等，各河流水系下游流域覆蓋范圍巨大，橫跨了東亞、東南亞、南亞、中亞的廣大區(qū)域。其中，黃河、長江、恒河、印度河等河流在“亞洲水塔”河源區(qū)產(chǎn)流量占其流域徑流總量最高比例可達(dá)30%以上。
全球變暖致使“亞洲水塔”失衡失穩(wěn)
過去50年來，青藏高原以高于全球其他地區(qū)平均值2倍的幅度快速升溫，使得“亞洲水塔”呈現(xiàn)整體失衡失穩(wěn)的特征，主要表現(xiàn)為冰川加速退縮、凍土消融退化、湖泊顯著擴(kuò)張、徑流增加、水循環(huán)加強(qiáng)以及滑坡與泥石流等災(zāi)害加劇等。
20世紀(jì)70年代以來不同時(shí)段青藏高原及周邊地區(qū)冰川物質(zhì)平衡變化（單位：米水當(dāng)量/每年）（王寧練等，2019）
青藏公路沿線活動(dòng)層厚度平均變化趨勢（趙林等，2019）
青藏高原湖泊數(shù)量與面積變化（朱立平等，2019）
青藏高原常見地質(zhì)災(zāi)害分布（崔鵬等，2019）
“亞洲水塔”變化對(duì)青藏高原河流水系產(chǎn)生了哪些影響？
改變河流徑流量
青藏高原上的河流水系作為區(qū)域液態(tài)水的外流出口，冰川積雪和凍土消融、降水增加產(chǎn)生的地表徑流和部分地下水都將改變河流的流量。基于河流源區(qū)主要江河水文站實(shí)測徑流資料分析發(fā)現(xiàn)，由于降水增多、氣溫升高等氣候變化的影響，青藏高原多數(shù)區(qū)域地表河川徑流量呈現(xiàn)增加趨勢，季節(jié)過程也發(fā)生了明顯變化。
青藏高原主要河流徑流量變化（張建云等，2019）
改變河流輸沙量
青藏高原的河流不僅是重要的水源，同時(shí)也是重要的海洋泥沙輸移介質(zhì)。據(jù)估計(jì)，全球入海的泥沙約有1/3來自青藏高原及其周邊地區(qū)的大河。最新研究表明，1960-2017期間，除黃河源、長江源外，發(fā)源于青藏高原的其他河流輸沙量呈增加趨勢。
典型河流1960-2017年氣溫、降水量、徑流量和輸沙量變化率及顯著性檢驗(yàn)（張凡等，2019）
改變河流水系結(jié)構(gòu)
河流徑流量、輸沙量的變化以及湖泊潰決、滑坡、泥石流、洪水等災(zāi)害事件的持續(xù)影響最終將改變化河流水系的地形地貌，甚至引發(fā)河流改道及內(nèi)流和外流水系的轉(zhuǎn)換。
青藏高原卓乃湖-鹽湖流域河湖水力聯(lián)系重構(gòu)示意圖（王太軍和楊勇，2020）
未來青藏高原河流水系會(huì)怎么變化？
雖然，全球各國正倡議并試圖通過節(jié)能減排行動(dòng)來減緩地球的升溫趨勢，作為地球的第三極，青藏高原在過去的升溫過程中，升溫趨勢遠(yuǎn)高于全球平均水平。受其特殊的地形地貌特征的影響，在全球氣候達(dá)到下一個(gè)平衡臨界點(diǎn)之前，該區(qū)域大概率還會(huì)以高于全球的升溫幅度保持現(xiàn)有的演化趨勢，即冰川積雪和凍土持續(xù)融化、湖泊持續(xù)擴(kuò)張、河川徑流持續(xù)增加、河湖水系統(tǒng)穩(wěn)定性持續(xù)下降，更多的河流水系將在水沙通量和地貌形態(tài)甚至水力聯(lián)系上發(fā)生巨大變化，從而影響高原內(nèi)及下游河流水系影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
全球山地區(qū)域具有內(nèi)流-外流水力聯(lián)系的流域，青藏高原有29個(gè)（Lu et al., 2021）
自2018年至今，空天信息創(chuàng)新研究院盧善龍課題組持續(xù)關(guān)注和研究青藏高原河流與湖泊水系統(tǒng)變化，并通過對(duì)氣候變化引發(fā)的長江源可可西里卓乃湖-鹽湖流域湖泊潰決—湖泊流域沙化—河湖水力聯(lián)系重構(gòu)等連鎖水文生態(tài)問題的研究，認(rèn)為長江源卓乃湖-鹽湖流域河流湖泊水系統(tǒng)水量顯著增加、湖泊潰決、河湖水力聯(lián)系重建等河流湖泊水系統(tǒng)變化是在青藏高原水系統(tǒng)整體失衡失穩(wěn)過程中形成的，它是氣候變化和人類活動(dòng)共同作用推動(dòng)形成的地表河湖水系統(tǒng)演化新模式。
盧善龍課題組認(rèn)識(shí)到在上述變化過程驅(qū)動(dòng)和影響下，青藏高原河流水系統(tǒng)正在發(fā)生或即將發(fā)生深刻變化，然而，過去和現(xiàn)有研究對(duì)于這一變化過程、驅(qū)動(dòng)因素、未來趨勢和影響等問題還缺乏系統(tǒng)的研究和認(rèn)識(shí)。因此提出：應(yīng)對(duì)青藏高原各大河流源區(qū)的水系結(jié)構(gòu)、水文特征、水系變化的驅(qū)動(dòng)因素以及未來氣候變化情景下的青藏高原河流水系結(jié)構(gòu)及水量變化對(duì)下游流域及國家水資源安全的影響等進(jìn)行研究，并制定不同情景下的旱澇災(zāi)害的應(yīng)對(duì)性減災(zāi)策略。該課題組認(rèn)為，這一研究，對(duì)于豐富和理解氣候變化背景下高原水塔失衡失穩(wěn)的科學(xué)內(nèi)涵、過程機(jī)理、減緩和應(yīng)對(duì)這一演化趨勢，以及減少對(duì)我國及下游國家水安全負(fù)面影響，均具有十分重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)對(duì)開展全球其他氣候變化影響嚴(yán)重區(qū)域河流系統(tǒng)變化研究，也具有重要參考價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
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9. 趙林, 胡國杰, 鄒德富等. 2019. 青藏高原多年凍土變化對(duì)水文過程的影響. 中國科學(xué)院院刊, 34(11): 1233-1246.
10.朱立平, 張國慶, 楊瑞敏等. 2019. 青藏高原最近40年湖泊變化的主要表現(xiàn)與發(fā)展趨勢. 中國科學(xué)院院刊, 34(11): 1254-1263.
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