青藏高原被稱為“亞洲水塔”，對(duì)下游多個(gè)國(guó)家約20億人口的生存發(fā)展有深遠(yuǎn)影響。氣候變化的背景下，青藏高原也是反應(yīng)最敏感的區(qū)域之一。

研究論文發(fā)表在《自然-氣候變化》上截圖

8月15日，一篇題為《氣候變化威脅青藏高原陸地水儲(chǔ)量》(Climate change threatens terrestrial water storage over the Tibetan Plateau)的研究論文發(fā)表在《自然-氣候變化》上。清華大學(xué)水利系研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國(guó)德克薩斯大學(xué)、賓夕法尼亞州立大學(xué)研究者，構(gòu)建機(jī)器學(xué)習(xí)模型，反演和預(yù)估了從21世紀(jì)初至中葉(2002—2060年)的青藏高原陸地水儲(chǔ)量變化。

(資料圖)

研究發(fā)現(xiàn)，2002年到2017年間青藏高原陸地水儲(chǔ)量以約 100億m3/年的速度下降。但區(qū)域之間存在顯著差異。青藏高原外流區(qū)水儲(chǔ)量以約160億m3/年速度下降，主要由南部興都庫(kù)什喜馬拉雅念青唐古拉山脈的冰川后退、怒江瀾滄江流域土壤和地下水儲(chǔ)量下降導(dǎo)致；內(nèi)流區(qū)水儲(chǔ)量以約56億m3/年上升，主要由北部羌塘盆地湖泊擴(kuò)張、喀喇昆侖西昆侖山冰川質(zhì)量增加導(dǎo)致。

研究稱，總體而言，氣候變暖、季風(fēng)變化、地表短波輻射及降水相態(tài)變化的共同作用，是過去近20年間青藏高原陸地水儲(chǔ)量顯著變化的主要原因。

研究預(yù)估，總體上青藏高原未來陸地水儲(chǔ)量變化趨勢(shì)將變緩，達(dá)到新平衡，但青藏高原未來陸地水儲(chǔ)量?jī)魮p失可能達(dá)到2300億m3。從對(duì)人口稠密流域的分析來看，由于阿姆河及印度河流域未來降水變化較小，但氣溫顯著上升，這兩個(gè)流域可能成為未來水資源短缺最嚴(yán)重的地區(qū)。

青藏高原作為“亞洲水塔”對(duì)氣候變化如何反應(yīng)？其水儲(chǔ)量的損失可能對(duì)河流帶來何種影響？在環(huán)境上可能呈現(xiàn)怎樣的結(jié)果？

以下是澎湃新聞與本研究通信作者清華大學(xué)水利系龍笛研究員、第一作者李雪瑩博士生的對(duì)話：

“亞洲水塔”陸地水儲(chǔ)量空間差異：南部下降，北部增加

澎湃新聞：氣候變化和陸地水儲(chǔ)量之間的關(guān)系很復(fù)雜，可以介紹一下它們之間的作用機(jī)制嗎？

龍笛：整個(gè)青藏高原，包括境外區(qū)域，約有300萬平方公里，陸地水儲(chǔ)量的變化呈現(xiàn)顯著的空間差異性。

2002年到2017年間，在青藏高原南部外流區(qū)，包括印度河、恒河-雅魯藏布江，怒江-瀾滄江流域，陸地水儲(chǔ)量呈現(xiàn)顯著的下降趨勢(shì)。陸地水儲(chǔ)量的下降主要是由于分布于興都庫(kù)什喜馬拉雅念青唐古拉山脈的冰川后退，以及在怒江-瀾滄江流域，由于多年凍土和季節(jié)性凍土的融化導(dǎo)致土壤水儲(chǔ)量的下降。

青藏高原南部陸地水儲(chǔ)量下降的氣候原因，一方面是受南亞季風(fēng)的減弱，喜馬拉雅地區(qū)的降水在過去20年間有減少趨勢(shì)，另一方面恒河-雅魯藏布江流域在過去20年間經(jīng)歷了比較顯著的升溫，特別是在冬季。降水減少導(dǎo)致陸地水儲(chǔ)量補(bǔ)給減少，而氣溫的升高會(huì)導(dǎo)致冰川的融化。此外，我們發(fā)現(xiàn)在氣候變暖的背景下，青藏高原冰川質(zhì)量下降的流域(印度河、恒河-雅魯藏布江流域)的降水相態(tài)也發(fā)生了變化，降雪量占總降水量的比例減少，這會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)該區(qū)冰川負(fù)平衡。

青藏高原北部的陸地水儲(chǔ)量在近20年間呈顯著增加趨勢(shì)，主要表現(xiàn)為羌塘盆地的湖泊擴(kuò)張和喀喇昆侖-西昆侖山的冰川質(zhì)量增加。羌塘盆地是青藏高原湖泊分布最集中的地區(qū)，這里陸地水儲(chǔ)量與降水變化的一致性較高。而在喀喇昆侖西昆侖地區(qū)，地表短波輻射減弱是該區(qū)冰川質(zhì)量增加的主要原因。

若水儲(chǔ)量損失2300億立方米，這意味著什么？

澎湃新聞：研究中預(yù)估，到21世紀(jì)中葉(2060年)，青藏高原陸地水儲(chǔ)量變化趨勢(shì)將變緩，水儲(chǔ)量可能達(dá)到“新平衡”(New Equilibrium)。這個(gè)“新平衡”可以解釋一下嗎？

李雪瑩：我們發(fā)現(xiàn)，過去近20年青藏高原經(jīng)歷了顯著的水儲(chǔ)量變化，但是至21世紀(jì)中葉，各流域陸地水儲(chǔ)量的變化趨勢(shì)會(huì)變緩，因此，我們提出了“新平衡”的概念。

從氣候變化的角度，我們從最新的IPCC氣候模型(第六次國(guó)際耦合模式比較計(jì)劃)輸出結(jié)果發(fā)現(xiàn)，恒河雅魯藏布江，怒江瀾滄江流域未來降水將有所增加，尤其是，恒河雅魯藏布江流域的降水由歷史時(shí)期(20022017年)的下降趨勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)槲磥頃r(shí)期的增加趨勢(shì)，這將有利于減緩該區(qū)陸地水儲(chǔ)量的虧損。地表短波輻射主要影響位于青藏高原邊界內(nèi)的塔里木流域，即喀喇昆侖-西昆侖山的冰川質(zhì)量平衡，該區(qū)域未來輻射量基本不變，因此未來水儲(chǔ)量變化相對(duì)較小。

此外，陸地水循環(huán)對(duì)氣候變化也有調(diào)整和“適應(yīng)”的過程，例如湖泊擴(kuò)張后水儲(chǔ)量增加，但是水面面積增大會(huì)伴隨著蒸發(fā)量增加，水量損失增加，因此，內(nèi)流區(qū)的湖泊也會(huì)逐步達(dá)到水量平衡的狀態(tài)?？傊?，我們的研究結(jié)果表明，至21世紀(jì)中葉，青藏高原各流域的陸地水儲(chǔ)量變化速率均比較平緩。

澎湃新聞：研究結(jié)論提到，到21世紀(jì)中葉，青藏高原水儲(chǔ)量?jī)魮p失或達(dá)到2300億立方米，這對(duì)于青藏高原意味著什么？

李雪瑩：三峽水庫(kù)的總庫(kù)容是393億立方米，那這個(gè)總量大概是6個(gè)三峽的總庫(kù)容。這一凈損失量是我們?cè)谥械葰夂蛏郎厍榫?注：本世紀(jì)中葉氣溫比工業(yè)革命前上升不超過2°C)下的預(yù)估結(jié)果。據(jù)第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究團(tuán)隊(duì)初步估算，現(xiàn)探測(cè)到青藏高原總水儲(chǔ)量約9萬億立方米，因此損失2300億立方米相當(dāng)于總量的約2.5%。盡管水資源是一種可再生資源，但是僅僅幾十年內(nèi)，這個(gè)數(shù)量級(jí)的水量損失值得引起重視。

“亞洲水塔”水儲(chǔ)量損失，對(duì)阿姆河和印度河流域影響較大

澎湃新聞：研究里提到青藏高原的供水能力，具體是指什么？

李雪瑩：供水能力表征潛在的可利用水資源量的最大值。這項(xiàng)研究中，我們選取阿姆河、印度河、恒河、雅魯藏布江、怒江、瀾滄江、長(zhǎng)江、黃河八個(gè)下游人口稠密的流域，考察上游陸地水儲(chǔ)量變化對(duì)下游供水能力的影響。

我們提出天然供給能力，定義為降水與實(shí)際蒸散的差值，和儲(chǔ)量供給能力，定義為上游水塔的陸地水儲(chǔ)量，以21世紀(jì)初葉(20022030年)下游地區(qū)年平均總需水量為基準(zhǔn)，包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活用水量之和，探討了21世紀(jì)中葉(20312060年)與初葉的供水能力差異、需水差異占需水基準(zhǔn)值的百分比。

龍笛：舉個(gè)例子，長(zhǎng)江源直門達(dá)水文站多年平均徑流量，相當(dāng)于長(zhǎng)江總徑流量的2%不到。長(zhǎng)江源“水塔”儲(chǔ)量變化對(duì)下游的影響較小。但黃河的情況有所不同。黃河源唐乃亥水文站多年平均徑流量，大致相當(dāng)于黃河總徑流量的三分之一。但是經(jīng)過我們的研究，黃河源區(qū)未來水儲(chǔ)量是有所增加的，所以說黃河“水塔”的變化不會(huì)對(duì)下游供水產(chǎn)生非常不利的影響。在雅魯藏布江流域，雖然冰川融化顯著，但是我們的研究表明，由于未來這一區(qū)域降水呈一定增加趨勢(shì)，未來的徑流量有可能還是增加的。

澎湃新聞：研究把阿姆河和印度河流域確定為可能受青藏高原水儲(chǔ)量影響變化比較大的熱點(diǎn)地區(qū)，這是如何考慮的？

李雪瑩：首先，從水儲(chǔ)量變化的角度，阿姆河和印度河的水量虧損主要表現(xiàn)為冰川水儲(chǔ)量損失，較青藏高原其他地區(qū)更大。其次，從上游水塔的水儲(chǔ)量變化對(duì)下游地區(qū)的影響來看，阿姆河和印度河流域下游地區(qū)的需水量無法由下游天然供給能力滿足，即這兩個(gè)流域非常依賴上游水塔的冰雪融水，因此，上游水塔的儲(chǔ)量供給能力虧損意味著未來這兩個(gè)流域需要更多的替代性水源，如大規(guī)模開采地下水、實(shí)施調(diào)水工程、提高用水效率等。我們發(fā)現(xiàn)阿姆河和印度河流域在以上兩個(gè)方面均是青藏高原的熱點(diǎn)地區(qū)。此外，考慮到阿姆河和印度河流域的地下水超采、人口快速增加以及沿河國(guó)家的用水糾紛現(xiàn)狀，兩個(gè)流域的水資源保護(hù)迫在眉睫。

龍笛：阿姆河是中亞最大的內(nèi)陸河，未來其源區(qū)帕米爾高原的冰川持續(xù)消融，水儲(chǔ)量不斷虧損，將導(dǎo)致其供水能力越來越弱。中亞是內(nèi)陸干旱區(qū)，生態(tài)脆弱，阿姆河也是中亞咸海入湖的兩條主要河流之一。由于從阿姆河大量取水進(jìn)行灌溉，進(jìn)入咸海的水越來越少，咸海已嚴(yán)重萎縮，氣候變化和人類活動(dòng)已造成該地區(qū)嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī)。

課題組曾用無人機(jī)拍攝見證米堆冰川消融痕跡

澎湃新聞：青藏高原會(huì)不會(huì)變得更暖、更濕？

李雪瑩：青藏高原空間范圍較大，氣候變化下各區(qū)域的氣溫降水變化會(huì)有一定差異?？傮w而言，青藏高原變暖是比較顯著和普遍的。但是最新的IPCC氣候模型預(yù)估表明，在未來氣候變化下，青藏高原變濕的區(qū)域主要在雅魯藏布江-怒江-瀾滄江-長(zhǎng)江流域，而在高原西北部?jī)?nèi)陸區(qū)，未來降水與現(xiàn)階段相比基本不變。

澎湃新聞：在氣候變化的趨勢(shì)下，水儲(chǔ)量的變化在未來可能有什么生態(tài)環(huán)境上的影響？

龍笛：溫度持續(xù)升高，冰、雪加速消融，會(huì)造成一系列生態(tài)環(huán)境的改變。冰川融水的歸宿一方面是進(jìn)入河流，最終匯入海洋或內(nèi)陸湖；另一方面，就是進(jìn)入土壤和地下，通過植被蒸散回到大氣。伴隨著氣溫上升，有可能使原來比較寒冷的高山區(qū)生物多樣性增加。河流泥沙攜帶各種營(yíng)養(yǎng)鹽和污染物。水儲(chǔ)量的虧損在一定的時(shí)間和范圍之內(nèi)，使河流泥沙含量增加，水質(zhì)下降。另外，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)也在增加，比如冰崩、滑坡、泥石流、冰湖潰決等。

澎湃新聞：基于此研究，下一步的工作計(jì)劃是什么？

李雪瑩：我們已經(jīng)探討了青藏高原陸地水儲(chǔ)量的變化。此外，亞洲主要大河的徑流量變化與氣候波動(dòng)、極端事件(干旱、洪澇等)和生產(chǎn)生活用水等密切相關(guān)。水儲(chǔ)量和徑流的變化是探討水資源安全和水災(zāi)害防治的兩個(gè)重要維度，下一步我們將這兩個(gè)維度結(jié)合起來，為氣候變化下亞洲水塔失穩(wěn)的適應(yīng)性對(duì)策制定提供參考。

澎湃新聞：可以介紹一下研究團(tuán)隊(duì)未來的研究方向嗎？

龍笛：我們清華大學(xué)水利系遙感水文水資源團(tuán)隊(duì)，主要采用衛(wèi)星遙感的觀測(cè)方式，提供水文水資源研究和應(yīng)用的基礎(chǔ)信息，水儲(chǔ)量的研究是水循環(huán)研究中的基礎(chǔ)。未來我們將持續(xù)關(guān)注青藏高原氣候變化對(duì)水循環(huán)、生態(tài)環(huán)境和災(zāi)害產(chǎn)生的影響，從青藏高原延伸到我國(guó)和全球其他水塔，比如天山、歐洲阿爾卑斯山、南美安第斯山等。研判在氣候變化下，這些水塔的變化有沒有共同點(diǎn)和差異性，為氣候變化對(duì)水圈和人類社會(huì)影響的減緩和適應(yīng)性對(duì)策制定提供參考。

澎湃新聞：研究團(tuán)隊(duì)會(huì)定期去一些區(qū)域進(jìn)行實(shí)測(cè)，近年來有肉眼可見的氣候變化帶來的表現(xiàn)嗎？

李雪瑩：我們課題組每年會(huì)去青藏高原的重點(diǎn)冰川、湖泊、河流實(shí)地考察，我本人參加過兩次。印象較深的是我們于2019年9月和2020年8月兩次前往西藏波密的米堆冰川考察，利用無人機(jī)拍攝冰川影像對(duì)比發(fā)現(xiàn)，2020年米堆冰川的冰前湖光謝錯(cuò)的水位，較2019年有小幅上漲，冰舌則后退較多且冰舌厚度明顯變薄，這表明米堆冰川消融明顯。

（文章來源：澎湃新聞）