在氣候暖溼化背景下，青藏高原特別是羌塘內流區的湖泊總體呈現快速擴張趨勢。已有相關研究主要關注湖泊面積、水位、水量、水質等要素的變化特徵及其驅動機制，較少涉及湖泊擴張對流域地貌形態和水系拓撲關係的反饋影響。
近期，中國科學院南京地理與湖泊研究所研究員宋春橋課題組聯合國內外多家科研機構合作者，結合多年野外調查和多源遙感資料開展研究，發現隨著水位的快速上升，部分湖泊已從原有湖盆溢位，進而改變了湖盆間的水文連通性，並引發大規模的水系流域重組織。
該研究提出了面向湖泊間匯流關係的青藏高原內流區流域自動劃分演算法，並結合多源多時相遙感觀測，探測到2000—2018年期間青藏高原內流區共發生11起流域水系拓撲關係改變與重組事件，涉及24個內流湖盆，總面積約61000km2。其中表現出兩種不同演化模式：合併型水系流域重組織，即空間鄰近的兩個終端湖隨著水位上漲，越過兩者間分水嶺並最終合併為一個大湖；溢位型水系流域重組織，即湖泊溢位後，因距離和水位差的原因無法合併為一個統一大湖，而是形成了上下游的匯流關係。
水系流域重組織的發生對湖泊自然演化過程和湖泊周邊水文環境造成了顯著影響。例如，2017年以來，扎日南木錯的快速擴張部分可解釋為其北部的蔡幾錯發生溢位，並透過新形成的水系成為扎日南木錯的上游補給湖。匯水區域的擴大加速了扎日南木錯的擴張，並對其周邊草場、村鎮以及公路等造成威脅。此外，水系流域重組織事件並不侷限於內流湖盆間，當封閉湖泊溢位、突破現有分水嶺並匯入外流流域，還將引發內外流域空間範圍的轉變，對河源區的流域地貌整體格局與水文過程產生重要影響。例如，2011年，卓乃湖潰決引發一系列流域重組事件，最終導致鹽湖快速擴張，逐漸逼近內外流區的分水嶺。2019年，人工修築水渠實現了鹽湖與長江流域清水河的相連，短期內消除了鹽湖因為溢位乃至潰決而威脅青藏鐵路的可能性。同時，水文連通性的改變也造成長江河源區吞併了鹽湖所在內流河湖系統，總計溯源約8400km2，而新形成的河道在長度上已超過長江北源楚瑪爾河的長度。
考慮到青藏高原暖溼化趨勢在較大機率上還將持續，該研究結合湖泊水量變化速率和湖盆地貌形態，對該區域未來潛在發生的水系流域重組織事件進行了時空預測：假設該區域湖泊將持續21世紀初以來的水量變化速率，預計2030年前羌塘內流區還將發生11起流域重組事件。研究認為，對於潛在發生水系流域重組織區域需要加強觀測，特別是關注湖泊潰壩、冰川崩塌等突發性事件導致的流域重組可能進一步引發水文地質災害和生態風險。
該研究為深入理解青藏高原湖泊對氣候變化的響應特徵及其潛在影響提供了新的支撐案例。研究揭示的青藏高原內流區正在發生的大區域、高頻次的水系流域重組織方式也是對傳統研究關注地質年代以河流襲奪為標誌的流域重組事件的補充。
相關成果發表在Geophysical Research Letters、Geomorphology上。研究得到中科院戰略性先導科技專項、第二次青藏高原綜合科學考察研究專項和國家自然科學基金專案等資助。
扎日南木錯流域已發生的水系流域重組織事件的水文地貌過程
來源：中國科學院南京地理與湖泊研究所
