南科大匡星星團隊在青藏高原研究領域取得系列研究成果

近日，南方科技大學環境科學與工程學院副教授匡星星團隊在青藏高原研究領域取得系列研究成果，並先後在環境領域期刊Environmental Research Letters, Journal of Environmental Management和水文水資源領域期刊Journal of Hydrology等期刊上發表了5篇學術論文。

第一篇論文題為“Increasing annual streamflow and groundwater storage in response to climate warming in the Yangtze River source region”。研究團隊採用長江源區長時間徑流資料，利用小波分析和基流分割方法，分析了長江源區徑流變化的特徵及其控制因素，評估了源區地下水儲量變化與多年凍土退化的潛在關係。結果表明長江源區徑流和基流存在37年和34年的主要週期變化，氣溫升高是徑流變化的主要因素，而多年凍土退化是地下水儲量變化的主要原因 (圖1)。研究結果對理解高寒地區水文過程和水資源管理具有重要意義。

圖1 多年凍土面積與地下水儲量的年際變化

第二篇論文題為“Water quality and health risk assessment of the water bodies in the Yamdroktso basin, southern Tibetan Plateau”。該研究基於雅魯藏布江中游河谷黑頸鶴國家級自然保護區內的羊卓雍錯盆地水體的25個水質引數，藉助汙染指數、水質指數和健康風險指數，評估了該盆地水體的水質現狀和健康風險。研究發現該地區水體的重金屬汙染水平較低，大部分水域水質符合國家級自然保護區地表水水域的標準。健康風險分析表明，當該地區居民長期透過口腔和面板途徑接觸水體時，水體對其健康可能產生潛在危害，其中兒童和成人主要暴露於砷和氟的非致癌風險、砷的致癌風險。本研究有助於進一步瞭解藏南湖泊水體中重金屬的分佈規律和健康危害，也有助於國家級自然保護區制定針對性的法規，從而有效地管理水資源。

圖2 藏南羊卓雍錯盆地水體水質現狀和健康風險

第三篇論文題為“A simple and efficient method for correction of basin-scale evapotranspiration on the Tibetan Plateau”。研究團隊提出了一種簡單有效的方法來校正流域尺度的蒸散發產品，並利用此方法校正了青藏高原7個子流域的4種蒸散發產品。研究結果表明在流域水均衡分析中，校正後的蒸散發產品更加合理，結果更加可靠。研究還發現青藏高原的蒸散發從東南向西北遞減，在2003-2014年間總體上呈增加趨勢(圖3)。本研究提出的方法有助於更加可靠地評估流域蒸散發和水文迴圈的變化。

圖3 青藏高原子流域蒸散發變化趨勢(2003-2014)

第四篇論文題為“A preliminary investigation on the climate-discharge relationship in the upper region of the Yarlung Zangbo River basin”。河流流量是全球水迴圈的關鍵要素之一，但在高寒地區仍缺乏對其的觀測和預測。研究團隊分析了雅魯藏布江流域上游地區的河流流量的季節性變化，探究了該地區的氣候-河流流量關係，並基於分散式水文模型SWAT預測了未來幾十年(2021-2100)該地區河流流量的變化趨勢。結果顯示：無論在年尺度還是季節尺度上，河流流量的變化趨勢均與降水不一致，說明降水可能不是該地區河流流量的主要來源，來自雪、冰川和凍土的融水可能佔有很大比例(圖4)。在不同的氣候變化情景下，預測的河流流量將呈現不同的增減趨勢。此外，單獨率定與融雪相關的引數可以顯著提高模型的模擬精度。

圖4 雅魯藏布江上游模擬與實測徑流的對比

第五篇論文題為“Analysis of the groundwater flow system in a high-altitude headwater region under rapid climate warming: Lhasa River Basin, Tibetan Plateau”。研究團隊以拉薩河流域為例，透過建立高寒山區地下水流數值模型，刻畫了該區域的地下水流場，揭示了拉薩河流域地下水補給、徑流和排洩的規律，量化了氣候變化對青藏高原典型流域地下水流系統的影響(圖5)。在未來氣候變暖的影響下，拉薩河流域基流的年際間波動將變大，山區地下水對氣候變化的響應更加敏感。

圖5 拉薩河流域未來地下水水頭的時空變化