編者按：從古至今，人類從未停止過探索未知世界的腳步，認知世界的能力和手段與日俱增。中科院之聲與中國科學院空天資訊創新研究院聯合開設“觀天測地”專欄，為大家介紹天上地上探索的那些事兒，帶來空天資訊領域最新進展，普及科學知識。
青藏高原及周邊地區平均海拔4000m以上範圍內廣泛分佈著冰川（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（面積大於1平方公里湖泊數量為1400個，總面積約為5萬平方公里）等固態和液態水體，被譽為“高原水塔”，又因其是亞洲10條大江大河的發源地，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，發源於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、恆河、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範圍巨大，橫跨了東亞、東南亞、南亞、中亞的廣大區域。其中，黃河、長江、恆河、印度河等河流在“亞洲水塔”河源區產流量佔其流域徑流總量最高比例可達30%以上。
全球變暖致使“亞洲水塔”失衡失穩
過去50年來，青藏高原以高於全球其他地區平均值2倍的幅度快速升溫，使得“亞洲水塔”呈現整體失衡失穩的特徵，主要表現為冰川加速退縮、凍土消融退化、湖泊顯著擴張、徑流增加、水迴圈加強以及滑坡與泥石流等災害加劇等。
20世紀70年代以來不同時段青藏高原及周邊地區冰川物質平衡變化（單位：米水當量/每年）（王寧練等，2019）
青藏公路沿線活動層厚度平均變化趨勢（趙林等，2019）
青藏高原湖泊數量與面積變化（朱立平等，2019）
青藏高原常見地質災害分佈（崔鵬等，2019）
“亞洲水塔”變化對青藏高原河流水系產生了哪些影響？
- 改變河流徑流量
青藏高原上的河流水系作為區域液態水的外流出口，冰川積雪和凍土消融、降水增加產生的地表徑流和部分地下水都將改變河流的流量。基於河流源區主要江河水文站實測徑流資料分析發現，由於降水增多、氣溫升高等氣候變化的影響，青藏高原多數區域地表河川徑流量呈現增加趨勢，季節過程也發生了明顯變化。
青藏高原主要河流徑流量變化（張建雲等，2019）
- 改變河流輸沙量
青藏高原的河流不僅是重要的水源，同時也是重要的海洋泥沙輸移介質。據估計，全球入海的泥沙約有1/3來自青藏高原及其周邊地區的大河。最新研究表明，1960-2017期間，除黃河源、長江源外，發源於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（張凡等，2019）
- 改變河流水系結構
河流徑流量、輸沙量的變化以及湖泊潰決、滑坡、泥石流、洪水等災害事件的持續影響最終將改變化河流水系的地形地貌，甚至引發河流改道及內流和外流水系的轉換。
青藏高原卓乃湖-鹽湖流域河湖水力聯絡重構示意圖（王太軍和楊勇，2020）
未來青藏高原河流水系會怎麼變化？
雖然，全球各國正倡議並試圖透過節能減排行動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，升溫趨勢遠高於全球平均水平。受其特殊的地形地貌特徵的影響，在全球氣候達到下一個平衡臨界點之前，該區域大機率還會以高於全球的升溫幅度保持現有的演化趨勢，即冰川積雪和凍土持續融化、湖泊持續擴張、河川徑流持續增加、河湖水系統穩定性持續下降，更多的河流水系將在水沙通量和地貌形態甚至水力聯絡上發生巨大變化，從而影響高原內及下游河流水系影響區域生態環境和經濟社會的可持續發展。
全球山地區域具有內流-外流水力聯絡的流域，青藏高原有29個（Lu et al., 2021）
自2018年至今，空天資訊創新研究院盧善龍課題組持續關注和研究青藏高原河流與湖泊水系統變化，並透過對氣候變化引發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—河湖水力聯絡重構等連鎖水文生態問題的研究，認為長江源卓乃湖-鹽湖流域河流湖泊水系統水量顯著增加、湖泊潰決、河湖水力聯絡重建等河流湖泊水系統變化是在青藏高原水系統整體失衡失穩過程中形成的，它是氣候變化和人類活動共同作用推動形成的地表河湖水系統演化新模式。
盧善龍課題組認識到在上述變化過程驅動和影響下，青藏高原河流水系統正在發生或即將發生深刻變化，然而，過去和現有研究對於這一變化過程、驅動因素、未來趨勢和影響等問題還缺乏系統的研究和認識。因此提出：應對青藏高原各大河流源區的水系結構、水文特徵、水系變化的驅動因素以及未來氣候變化情景下的青藏高原河流水系結構及水量變化對下游流域及國家水資源安全的影響等進行研究，並制定不同情景下的旱澇災害的應對性減災策略。該課題組認為，這一研究，對於豐富和理解氣候變化背景下高原水塔失衡失穩的科學內涵、過程機理、減緩和應對這一演化趨勢，以及減少對我國及下游國家水安全負面影響，均具有十分重要的科學意義和應用價值，同時對開展全球其他氣候變化影響嚴重區域河流系統變化研究，也具有重要參考價值。
參考文獻：
1. Lu, S., Jin, J., Zhou, J., Li, X., Ju, J., Li, M., Chen, F., Zhu, L., Zhao, H., Yan, Q., Xie, C., Yao, X., Fagherazzi, S. 2021. Drainage basin reorganization and endorheic-exorheic transition triggered by climate change and human intervention. Global and Planetary Change, 201: 103494.
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8. 張建雲, 劉九夫, 金君良等. 2019. 青藏高原水資源演變與趨勢分析. 中國科學院院刊, 34(11): 1264-1273.
9. 趙林, 胡國傑, 鄒德富等. 2019. 青藏高原多年凍土變化對水文過程的影響. 中國科學院院刊, 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與發展趨勢. 中國科學院院刊, 34(11): 1254-1263.
作者：盧善龍，金繼明，陳甫，唐海龍，李明陽等
來源：中國科學院空天資訊創新研究院
