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Earth's Future:第三极融水主导流域未来径流呈现不同变化

发布日期:2022-09-16 来源: 字体:[ ]
  第三极是地球上除了南极和北极之外冰川分布最多的地区(总面积约10万km2),随着气候快速变暖,冰川的加速消融引发了人们对下游农业、生态和社会供水的担忧。然而,冰川融水的重要性在第三极各个流域并不一致。第三极超过50%以上的冰川集中分布在西天山-帕米尔-喀剌昆仑-兴都库什-西喜马拉雅山。相较位于青藏高原东南部主要受季风影响的流域(如黄河源、澜沧江-湄公河上游等),冰雪融水对受西风主导且下游干旱的西部流域具有更重要的水资源意义。但是该地区历史径流特征及未来水资源变化尚未得到充分的量化和评估,已有研究存在较大争议。高山区地面气象观测数据的缺乏、模型中对冰川水文过程描述的不足以及不同气候模式间对未来气候变化情景预估的巨大差异,是阻碍充分理解高山区冰川流域径流过程及未来水资源演化的主要因素。
  针对以上关键科学问题,2022世界杯分析预测环境变化与多圈层过程团队及合作者选取位于第三极地区西部的锡尔河、阿姆河、印度河和叶尔羌河的上游(图1)为研究区,系统研究这四个流域当下的径流特征、未来可供水量、季节变化和水文干湿极值的演化。基于经过矫正的历史气象数据、验证后的冰川水文模型、降尺度和误差矫正后的22个GCM模式,研究结果表明,不同流域的径流特征(图1)在很大程度上决定各流域径流对未来气候变化的不同响应:1.在印度河、叶尔羌河和阿姆河,本世纪末之前(RCP8.5情景下)由于降雨径流和冰川径流的共同增加,流域年总径流将持续呈增加趋势,冰川径流仍将是印度河和叶尔羌河全年和旱季径流的重要水源(图2);由于冰川径流的叠加,阿姆河和印度河未来存在洪水增加的风险(图3)。2.在锡尔河,由于春季融雪提前和冰川作用减弱,年总径流量在本世纪中期之后将呈现减少趋势,径流补给将更加依赖降雨(图2);同时未来洪峰出现时间将在春季提前1个月,夏季径流量将显著减少(16-30%),极端洪水(主要在春季)和干旱(主要在夏季)的频率和强度将同时增加(图3-4),进一步加深该国际河流上下游的水资源分配冲突。该研究结果进一步表明,各流域将出现洪水或干旱的潜在风险,但仍有时间在最坏的情形到来之前采取应对举措。
  上述研究成果近期以“Contrasting fate of western Third Pole's water resources under 21st century climate change”为题,在线发表于《Earth's Future》,第一作者和通讯作者为我所苏凤阁研究员。此外,该研究中使用的锡尔河和阿姆河流域降水和气温数据的矫正、重建和模型验证的研究成果,以“Runoff regime, change, and attribution in the upper Syr Darya and Amu Darya, Central Asia”为题在《Journal of Hydrometeorology》在线发表,该工作的第一作者为我所博士生黄敬恒。 
  以上研究获得国家自然科学基金项目(41988101, 41871057),第二次青藏高原综合科学考察研究专项(2019QZKK0201),中国科学院战略性先导科技专项(XDA20060202)联合资助。 
  论文信息及链接: 
  Su*, F. G., Pritchard, H. D., Yao, T. D., Huang, J. H., Ou, T. H., Meng, F. C, Sun, H., Li, Y., Xu, B. Q.,Zhu, M. L., & Chen,D. L. (2022). Contrasting fate of western Third Pole’s water resources under 21st century climate change. Earth’s Future. https://doi.org/10.1029/2022EF002776
  Huang, J. H., Su*, F. G, Yao, T. D., & Sun, H. (2022). Runoff regime, change, and attribution in the upper Syr Darya and Amu Darya, Central Asia. Journal of Hydrometeorology.https://doi.org/10.1175/JHM-D-22-0036.1
图1 锡尔河、阿姆河、印度河和叶尔羌河上游历史时期(1971-2000)月均降水、温度及月径流组分特征
 
图2 锡尔河、阿姆河、印度河和叶尔羌河上游未来(1970-2099)总径流及径流组分演化
图3 锡尔河、阿姆河、印度河和叶尔羌河上游未来(1971-2099)不同重现期下极端洪水变化
图4 锡尔河、阿姆河、印度河和叶尔羌河上游未来(1970-2099)最大连续干旱天数和累积缺水量变化

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