青藏高原被稱為“亞洲水塔”，對下游多個國家約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)隊聯(lián)合美國德克薩斯大學(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)水儲量以約160億m3/年速度下降，主要由南部興都庫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量下降導(dǎo)致；內(nèi)流區(qū)水儲量以約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量變化趨勢將變緩，達(dá)到新平衡，但青藏高原未來陸地水儲量凈損失可能達(dá)到2300億m3。從對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”對氣候變化如何反應(yīng)？其水儲量的損失可能對河流帶來何種影響？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話：

“亞洲水塔”陸地水儲量空間差異：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：整個青藏高原，包括境外區(qū)域，約有300萬平方公里，陸地水儲量的變化呈現(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，陸地水儲量呈現(xiàn)顯著的下降趨勢。陸地水儲量的下降主要是由于分布于興都庫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)致土壤水儲量的下降。

青藏高原南部陸地水儲量下降的氣候原因，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，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)致陸地水儲量補(bǔ)給減少，而氣溫的升高會導(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量在近20年間呈顯著增加趨勢，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)，青藏高原陸地水儲量變化趨勢將變緩，水儲量可能達(dá)到“新平衡”(New Equilibrium)。這個“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)歷了顯著的水儲量變化，但是至21世紀(jì)中葉，各流域陸地水儲量的變化趨勢會變緩，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(第六次國際耦合模式比較計劃)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期(20022017年)的下降趨勢轉(zhuǎn)變?yōu)槲磥頃r期的增加趨勢，這將有利于減緩該區(qū)陸地水儲量的虧損。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，因此未來水儲量變化相對較小。

此外，陸地水循環(huán)對氣候變化也有調(diào)整和“適應(yīng)”的過程，例如湖泊擴(kuò)張后水儲量增加，但是水面面積增大會伴隨著蒸發(fā)量增加，水量損失增加，因此，內(nèi)流區(qū)的湖泊也會逐步達(dá)到水量平衡的狀態(tài)。總之，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，青藏高原水儲量凈損失或達(dá)到2300億立方米，這對于青藏高原意味著什么？

李雪瑩：三峽水庫的總庫容是393億立方米，那這個總量大概是6個三峽的總庫容。這一凈損失量是我們在中等氣候升溫情景(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)隊初步估算，現(xiàn)探測到青藏高原總水儲量約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)，這個數(shù)量級的水量損失值得引起重視。

“亞洲水塔”水儲量損失，對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、長江、黃河八個下游人口稠密的流域，考察上游陸地水儲量變化對下游供水能力的影響。

我們提出天然供給能力，定義為降水與實際蒸散的差值，和儲量供給能力，定義為上游水塔的陸地水儲量，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：舉個例子，長江源直門達(dá)水文站多年平均徑流量，相當(dāng)于長江總徑流量的2%不到。長江源“水塔”儲量變化對下游的影響較小。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)未來水儲量是有所增加的，所以說黃河“水塔”的變化不會對下游供水產(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，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，從上游水塔的水儲量變化對下游地區(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，即這兩個流域非常依賴上游水塔的冰雪融水，因此，上游水塔的儲量供給能力虧損意味著未來這兩個流域需要更多的替代性水源，如大規(guī)模開采地下水、實施調(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家的用水糾紛現(xiàn)狀，兩個流域的水資源保護(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：青藏高原會不會變得更暖、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-長江流域，而在高原西北部內(nèi)陸區(qū)，未來降水與現(xiàn)階段相比基本不變。

澎湃新聞：在氣候變化的趨勢下，水儲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養(yǎng)鹽和污染物。水儲量的虧損在一定的時間和范圍之內(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，下一步的工作計劃是什么？

李雪瑩：我們已經(jīng)探討了青藏高原陸地水儲量的變化。此外，亞洲主要大河的徑流量變化與氣候波動、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)害防治的兩個重要維度，下一步我們將這兩個維度結(jié)合起來，為氣候變化下亞洲水塔失穩(wěn)的適應(yīng)性對策制定提供參考。

澎湃新聞：可以介紹一下研究團(tuán)隊未來的研究方向嗎？

龍笛：我們清華大學(xué)水利系遙感水文水資源團(tuán)隊，主要采用衛(wèi)星遙感的觀測方式，提供水文水資源研究和應(yīng)用的基礎(chǔ)信息，水儲量的研究是水循環(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，為氣候變化對水圈和人類社會影響的減緩和適應(yīng)性對策制定提供參考。

澎湃新聞：研究團(tuán)隊會定期去一些區(qū)域進(jìn)行實測，近年來有肉眼可見的氣候變化帶來的表現(xiàn)嗎？

李雪瑩：我們課題組每年會去青藏高原的重點(diǎn)冰川、湖泊、河流實地考察，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)拍攝冰川影像對比發(fā)現(xiàn)，2020年米堆冰川的冰前湖光謝錯的水位，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。

標(biāo)簽： 青藏高原 氣候變化 雅魯藏布江