青藏高原湖泊水量變化與水量平衡研究獲進展

湖泊、積雪、冰川與河流是青藏高原水循環的重要組成部分。封閉流域湖泊是連接大氣圈、冰凍圈、水圈、生物圈的紐帶。湖泊對氣候變化敏感、快速響應流域環境變化。青藏高原湖泊主要分佈在內流區(即羌塘高原,封閉流域),由於很少受到人類活動的干擾,湖泊提供了氣候變化的獨特指標。過去幾十年,青藏高原湖泊面積顯示了明顯的擴張,這有別於中國其他地區、亞洲其他高原、甚至全球其他地區或流域萎縮模式。目前青藏高原湖泊面積、水位變化已有大量研究報道,然而仍缺乏對過去幾十年連續時間尺度湖泊水量變化的研究。同時,受到站點觀測資料的限制,青藏高原1200多個大於1平方公里湖泊中只有個別幾個湖泊(如: 色林錯、納木錯、當惹雍錯、瑪旁雍錯、佩枯錯)有定量的水量平衡估算,這對冰凍圈-水文過程的理解非常有限。

中國科學院青藏高原研究所、青藏高原地球科學卓越創新中心副研究員張國慶聯合國內外科學家,結合遙感、測高、大地測量等數據,對青藏高原過去40多年來(1970s-2015年)每年湖泊面積、水位、水量進行估算。研究表明:青藏高原湖泊面積、水位與水量變化相似,並同時經歷了三個階段,即1970s-1995年間略有減少、1996-2010年間快速增加、近幾年來(2011-2015年)增速減緩。

結合GRACE重力衛星數據、土壤水分、雪水當量、冰川物質平衡、凍土消融、湖泊水量,對2003-2009年青藏高原內流區質量平衡與湖泊水量平衡進行了估算。研究顯示:湖泊(7.72 ± 0.63 Gt/year)與地下水儲量(5.01 ± 1.59 Gt/year)增量相似。降水對湖泊水量增加佔主體(74%),其次為冰川消融(13%)與凍土退化(12%),雪水當量貢獻較少(1%)。

由於冰川物質平衡ICESat-1數據的限制,目前只對2003-2009年間湖泊水量平衡進行了估算,隨著TanDEM-X及即將發射的ICESat-2數據使用,湖泊水量平衡時間尺度可被擴展。另外,隨著更多測高數據可利用,如Jason-3、sentinel-3A和3B、ICESat-2、Jason-CS、SWOT等,更多湖泊水位變化可被監測,直接估算湖泊水量平衡成為可能。

該研究主要得到了國家自然科學基金(41571068)項目的支持,研究成果近期發表於《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)期刊。(來源:中科院青藏高原研究所)

青藏高原湖泊水量變化與水量平衡研究獲進展

圖1. 1970s−2015年每年湖泊面積、水位與水量變化(相對於1970s)。插圖顯示三個階段湖泊面積、水位與水量變化率

青藏高原湖泊水量變化與水量平衡研究獲進展

圖2. 2003−2009年間青藏高原內流區(封閉流域)質量與湖泊水量平衡

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