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      ISWCR:青藏高原江河源區水沙分布格局及其主控機制

      發布日期:2021-10-22 來源: 字體:[ ]

        河流輸沙是區域水土流失的重要表征,也是全球地球化學循環的重要路徑。青藏高原是亞洲十多條大江大河的發源地。在近幾十年快速升溫的背景下,高原多個江河源區的輸沙量持續增加,與全球主要河流輸沙量的變化趨勢(以減少或穩定為主)差異顯著,對區域及下游的生態環境和水利水電工程的平穩運行產生威脅。 

        近期,中科院青藏高原研究所環境變化與多圈層過程團隊通過系統研究上世紀60年代以來,青藏高原八個主要江河源區(黑河、疏勒河、葉兒羌河、黃河、長江、瀾滄江、怒江、雅魯藏布江,圖1)徑流深和輸沙模數的分布特征、影響因子及主控機制,揭示了高寒流域產流和侵蝕輸沙的特性。

       

      圖1 青藏高原主要江河源區及相關氣象站和水文站分布

        1. 八個主要江河源區徑流深度整體呈東南高西北低的分布格局。降水是影響多年平均徑流深度的重要因素之一,其次是氣溫。多年平均徑流深度與氣溫正相關,即徑流深度回歸的溫度系數為正,說明對高原總體而言,升溫導致的融水補給作用超過了蒸發損耗作用。但各流域年徑流深度與年均溫的關系因冰川占比不同而發生轉變(圖2):冰川占比較大的流域,升溫導致的融水補給作用更強,氣溫系數偏正,即年徑流深度與年均溫正相關;冰川占比較小的流域,升溫導致的蒸發損耗作用更強,氣溫系數偏負,年徑流深度與年均溫負相關。

      圖2 青藏高原主要江河源區徑流深回歸溫度系數隨冰川占比的變化

        2. 八個主要江河源區輸沙模數沒有明顯的空間分布規律。降水是影響多年平均輸沙模數的重要因素之一,其次是冰川占比。多年平均輸沙模數與年均降水量之間呈倒拋物線關系(圖3a),與美國經典的Langbein-Schumm曲線明顯不同(見圖3d):在降水量較少的干旱、半干旱區,植被保護作用變化占主導,伴隨降水的增加,植被指數顯著增加,輸沙模數減小,與Langbein-Schumm曲線一致;在降水量較大的半濕潤區,植被指數變化不大,降雨侵蝕力變化占主導,伴隨降水的進一步增加,輸沙模數增加,與Langbein-Schumm曲線后半段趨勢相反。此外,冰川占比較高的流域輸沙模數較高,冰川占比的差異導致輸沙量變化的主導因素不同:冰川占比最大的三個河源區為冰川主導型,輸沙量變化與氣溫顯著正相關,冰雪融水增加導致輸沙量顯著增加;其它五個冰川占比相對較小的河源區為降水主導型,輸沙量變化主要受降雨侵蝕影響。

      圖3 青藏高原主要江河源區多年平均降水量與輸沙模數的關系(圖a)與經典Langbein-Schumm曲線(圖d)對比

        上述研究結果揭示了青藏高原江河源區水沙分布的主導因子與影響機制,有助于理解氣候變化對高寒流域侵蝕輸沙變化的影響。該成果近期以“Runoff and sediment yield in relation to precipitation, temperature and glaciers on the Tibetan Plateau”為題,發表在環境科學與生態學權威期刊《International Soil and Water Conservation Research》上,我所環境變化與多圈層過程團隊張凡研究員為第一作者,曾辰助理研究員為通訊作者。 

        該研究獲得國家自然科學基金項目(41877081)、中國科學院西部之光交叉團隊項目和第二次青藏高原綜合科學考察研究專項(2019QZKK0203)的聯合資助。 

        論文信息:Zhang, F, C. Zeng*, G. Wang, L. Wang, X. Shi. Runoff and sediment yield in relation to precipitation, temperature and glaciers on the Tibetan Plateau. International Soil and Water Conservation Research, 2021. 

        全文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2021.09.004 
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