青藏高原在整個亞洲起到了水源匯聚和分發的功能，因此我們稱它為亞洲水塔。據中科院青藏高原研究所最近一項研究結果顯示，青藏高原湖泊蒸發總量為每年517億噸，相當於3570個杭州西湖的水量。全球變暖下的亞洲水塔，還好嗎？
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以下內容為中國科學院青藏高原研究所研究員朱立平演講實錄：
這次我給大家分享題目是《守護亞洲水塔》。
青藏高原為何是亞洲水塔？
首先我們要知道，什麼是水塔，什麼是亞洲水塔，以及青藏高原為什麼被稱作「亞洲水塔」？
大家都知道，我們飲用的自來水都來自供水管道，這些流淌在管道中的水流需要一定的壓力和水源才能到達千家萬戶。
水塔，就是用於匯聚和保持足夠的水源，調節穩定的水壓和水量的裝置。
在自然界，我們使用的水資源來自大氣降水、冰川融水、河湖蓄水、地下儲水等。它們在自然界中發生不斷的循環。
在高山地區，由於冷凝和重力作用，各種來源的水分匯聚後，又不斷分發出去。因此，高山地區具有天然的水塔功能。
我們知道青藏高原是地球上海拔最高，氣候最寒冷的地方。
水在這裡一方面既有冰川這樣的固體，另一方面它在地下結了冰，形成了多年凍土。
更重要的是，地表大大小小的低地，使得積水成了湖泊，而青藏高原是我國湖泊分布最集中的一個地區。
這些冰川、湖泊通過河流輸送到青藏高原的各個地方，甚至流出青藏高原。
因此，青藏高原本身就起到了高山水塔的匯聚功能——匯聚在青藏高原的水，在高聳的地勢作用下，流出了青藏高原，發育了亞洲的十條大江大河。
我們的母親河長江、黃河，東南亞地區的瀾滄江、雅魯藏布江，還有中亞地區的阿姆河、錫爾河等等，都是發源於這個地區。這些河流，為東南亞、南亞，甚至是中亞提供了豐富的水資源。
青藏高原在整個亞洲起到了水源匯聚和分發的功能，因此我們稱它為亞洲水塔。
亞洲水塔為何如此重要?
\提供充足的水資源供給\
全球水塔是眾多，亞洲水塔為什麼如此重要？
這需要根據它的地形分布，和它在全球的地勢分布來談起。
從這張地形圖可以看出，歐亞大陸中部的這一片褐色土地面積最大，而且海拔又高，高的地勢就體現出水塔匯聚供水的重要功能。
青藏高原是全球面積最大、海拔最高的巨大高原。如果我們把分布在全球的許多高山劃分成一個個水塔單元，全球可以分成78個水塔單元，青藏高原佔據了其中最重要的13個水塔單元。
這裡有最高的水供給指數，也有最大的水需求指數，呈現出最高的水塔指數。這證明了它在全球水塔中有著非常重要的地位。
亞洲水塔匯聚來自高山的冰雪融水和沿途豐沛降水，而這些水源源不斷地從高原流出。它哺育了高山的森林、草地，也給下遊的綠洲、農田帶來了充沛的水分，哺育了從東南亞到南亞、中亞西部的十幾億甚至二十多億人口。
所以說，青藏高原作為亞洲水塔，從水資源供給的角度來講，是一個非常重要的存在。
\影響廣泛地區的氣候變化\
另一方面，青藏高原，或者亞洲水塔，不僅為下遊地區儲供了充足的水資源，它也通過水分和熱量的垂直交換，影響更廣泛地區的氣候變化。
從這張示意圖上可以看到，青藏高原地勢高聳，它地表的水分和熱量，可以垂直與大氣進行交換，由於它海拔高，交換更為強烈。
在大氣環流的作用下，水汽從西向東吹到中國東部的平原地區。當它與東南季風相遇，會影響中國東部的降水格局。
一個典型的例子就是1997年冬季到1998年春季，青藏高原大面積的積雪與1998年夏季長江中下遊洪澇的關係。
在1997年冬季和1998年春季，青藏高原下大雪，地表大面積的積雪提高了太陽的反射率，把熱量反射回大氣，且水汽比較強。
到第二年的夏天，地表的水汽在西風的作用下，吹到了中國的東部地區，與來自南海的東南季風相遇，在長江中上遊地區形成了大面積的降水。
正常情況下，梅雨季節是6月份在長江中下遊發生，而華北地區在8月份形成很多降水。
但由於那年青藏高原的水汽非常大，從高原輸送到中國東部的水汽增強，使得中國東部的夏季風減弱。整個夏季的降水高值一直不能到達華北地區，而是停留在長江流域，造成了長江中下遊的大面積洪澇。
全球變暖下亞洲水塔經歷著哪些變化？
全球目前處於氣候變暖的過程，亞洲水塔的冰川、湖泊、凍土等也會隨著氣候變暖發生各種各樣的變化。
我們來看一下，這些要素都出現了什麼樣的響應？
這張圖顯示的是青藏高原的氣溫升溫率和全球升溫率的對比。亮黃色線條的是青藏高原的升溫率，達到每十年0.44℃。而全球每十年只有0.16℃，可見青藏高原的升溫率是全球平均的兩倍以上。
在這種劇烈的氣候變化幅度條件下，亞洲水塔的各種要素勢必發生深刻的變化。
\冰川強烈退縮\
氣候強烈變暖使得這裡的冰川明顯退縮。
下圖是IPCC（政府間氣候變化合作組織）給出的喜馬拉雅山地區冰川退縮的趨勢圖。從圖中可以發現，冰川在這幾十年退縮得非常強烈。
藍色線條是小冰川退縮的趨勢，它的退縮趨勢更為強烈。有預測說未來的五六十年，一些小冰川可能就會消失。
下面三張圖是三個時期在同一個地點對西藏察隅阿扎冰川拍攝的照片。
1933年英國人拍攝的圖片：
1976年我們的老一輩西藏高原考察隊員拍攝的照片：
2006年我們的同事在考察中拍攝的照片：
從視覺上可以直觀地看到冰川退縮得非常強烈。
青藏高原的冰川退縮在各區域表現各異。上圖中紅色圓點代表冰川退縮，圓點越大代表退縮越強；藍點是代表冰川前進或穩定，圓點越大代表穩定性越強。
從圖中可以發現，在整個青藏高原的東南部，或者說南部，它的退縮非常強烈；中部退縮的幅度減弱；而在西北部，冰川依然還在穩定狀態，甚至部分冰川在往前移動。
\凍土中儲水量增加
湖泊擴張\
青藏高原氣候極為寒冷，地下水都凍結在土裡，經過數萬年的演化，就發育成了多年凍土。多年凍土中有一個很重要的活動層，它是冬天凍結夏天融化，裡面儲藏了大量的地下冰。
隨著氣候變暖，活動層的厚度加大，地下冰的融化，造成了土壤溼度非常大。整個青藏高原土壤溼度的加大，意味著我們的地下儲水量是在增加的。
作為地表水，一個最重要的所在是湖泊。青藏高原的湖泊佔了全國湖泊面積的52%左右，它們經歷了1990年以前退縮，和1990年以後擴張的發展態勢。
上圖中藍色的三角代表湖泊的擴張，三角越大表示擴張越強；紅色的三角代表湖泊退縮，三角越大表示退縮越強。
從圖中可以發現，在整個青藏高原湖泊的變化中，中部和北部湖泊是擴張得更為強烈的，主要發生在2000年到2005年。現在的湖泊依然在擴張，但是擴張的速度是在減緩。
我們利用遙感衛星影像分析和八十幾個湖泊的測量，還原了湖泊的繁衍，發現現在青藏高原的湖泊水量增加了1026億立方米，相當於3個三峽水庫或40個密雲水庫的水量。
色林錯湖泊的擴張是青藏高原湖泊擴最為明顯的例子。上面左圖中不同顏色代表不同時期下水面覆蓋的面積，也是它湖水到達的一個邊界。淺藍色是在1972年湖泊的覆蓋範圍，深藍色是2017年的湖泊覆蓋範圍。
經分析發現，這個湖泊從1972年的1667平方公裡，已經擴展到2017年的2389平方公裡，擴展了722平方公裡。
而水量從308億立方米，擴展到現在的558億立方米。上面右邊這張圖上，清晰地顯示了它的面積和水量在40年內的變化增長趨勢。
青藏高原的湖泊擴張也對整個氣候變化帶來一定的影響，特別是湖泊水面積的加大，會增加水循環和大氣的含水量。
大量的湖泊存在會使大量的水汽蒸發，降低了氣溫，蒸發進入大氣的水汽也會形成降水。
青藏高原變暖和變溼帶來的積極影響
冰川、湖泊、凍土變化都會帶來一系列影響，這些影響到底表現在哪些方面？
\降水增加改善區域生態系統
減緩全球變暖趨勢\
首先，通過1960年到2018年的青藏高原的降水變化分析，發現2000年以後青藏高原的降水一直在增加的，這與2000年開始湖泊的大量擴張、強烈擴張非常吻合。
降水的增加，溫度的上升影響了流出青藏高原的河流。
在整個青藏高原的西北部，雖然降水量變化不大，但由於氣溫增長比較厲害，冰川融化非常強烈。
儘管塔裡木河的水在九十年代幾乎斷流，但現在流入塔裡木河的水量變得非常大，對新疆的綠洲有非常好的促進作用。
在東部地區，流出青藏高原的河流——長江、黃河、雅魯藏布江等地上遊的降水依然穩定，或者有略微增加，保證了流出青藏高原的江河的水資源，對下遊有很好的保障。
亞洲水塔的變化，不僅影響了氣候，供給了水資源，也對區域的生態系統具有明顯的影響。
上圖是1982年到2010年，表徵植被生長條件的趨勢變化圖，我們叫植被規劃指數，英文叫NDVI。
圖中顏色變綠是代表逐漸增加的趨勢，可以看到隨著氣候變暖變溼，青藏高原的植被一直向好的方面發展。
隨著NDVI植被的生長的增加，溫度是下降的，意味著我們日益變好的植被抑制了溫度的上升，在某種程度上減緩了全球變暖的趨勢。
\植被生態恢復
土壤儲水量增加\
植被在上升不僅對溫度影響，也對它的水循環或者降水，地下水的儲水過程有重要的影響。
這張圖是表示在三江源地區，我們經過植被生態恢復後，氣候和土壤儲水量的改變。
通過生態恢復以後，地下的徑流減小，表明更多的水保留在土壤中。同時一部分進入大氣的蒸騰的水分又通過循環回到區域內。
三江源地區降水的略微增加，跟生態保護是密切的關係。
青藏高原變暖和變溼產生的負面影響
儘管青藏高原變暖、變溼產生很多積極的影響，但是它的消極影響或者災害效應依然不能忽視。
\發生冰湖潰決和冰崩的可能性增加\
下圖是喜馬拉雅山地區冰湖的調查結果。
喜馬拉雅山地區不同潰決概率等級冰湖的數量
什麼叫冰湖？就是冰川退縮以後，前面的窪地積累了冰川的融水。
這些融水積存在那裡，如果前邊窪地自然形成的堤壩潰決掉，冰湖的水就會潰決。潰決以後就會流到下遊形成滑坡泥石流，對下遊的生產生活設施進行破壞。
通過研究發現，在143個冰湖中，有「高」或「非常高」的潰決可能性的湖佔到了65%，氣候變化對冰湖潰決的影響起到推動的作用。
所以對冰湖的災害影響是不能忽視的。
另一方面，隨著冰川退縮，冰川不穩定性增強，降水的增加使冰川表面更加不穩定。
很多冰川發生斷裂後整體滑塌下來，我們將其稱作「冰崩」。冰崩又引起了一系列的次生災害。
比如2016年在西藏阿里、阿汝地區發生的冰川冰崩。這個冰崩，冰崩體運移了十多公裡，淹沒了數個居民點和很大片的草場，最後造成9人死亡和數百頭牲畜被淹沒。
2018年在西藏的林芝加拉村東普溝發生冰崩。
冰崩帶來的大量碎屑物質從支溝進入到雅魯藏布江的幹流，進入幹流以後，把雅魯藏布江阻斷。所幸的是由於雅魯藏布江水流量比較大，把堰塞體衝開了，沒有形成潰壩事件。
不管怎樣，冰崩的災害日益加劇，還是值得我們警惕。
\湖泊擴張威脅到交通安全\
剛才我們談到了冰川退縮的一些影響。那麼，湖泊擴張是不是都是帶來了降水增加的一個積極面？
也不盡然。
上圖是可可西裡地區的卓乃湖。
它的湖面上升，最後溢出河流的堤壩，進入下邊的河流，造成災害。河流形成以後，會不斷地向源頭侵蝕，最後把整個的堤壩侵蝕衝垮掉。
最終流出整整200多平方公裡的水，三分之一的湖水都已經洩出。這些洩出的水沿著一段串珠性湖泊，先到了庫賽湖，圖中像鞋子形狀的湖。而後途徑中間的一個窪地，叫海丁諾爾湖。最終到達靠近青藏鐵路公路的鹽湖。
目前這個鹽湖由過去的40多平方公裡，發展到現在的235平方公裡。湖泊水面的邊界距青藏公路已經不足7公裡，相對的水位高差已經不足1.5米。
通過水文模型分析發現，如果該地方降水依然維持在2019年的強度，今年夏天，湖水就會漫出分水嶺淹沒青藏鐵路和青藏公路。
面對這種情況，建議採取臨時的措施，開挖一條溝道把一部分水放出來。
但是把水全部放光會影響其生態環境，目前依然沒有長期性的措施，需要進一步加大研究。
為此，2019年秋冬，對可可西裡地區的7個湖泊進行了詳細的水量水質調查。
在青藏高原考察湖泊
為什麼選擇在秋冬季節進行考察？
因為考察需要帶領船、和鑽井平臺等大型設備，而它們需要卡車來運輸。
這個地區是多年凍土的核心所在。夏天是一片沼澤，根本不適合通行。到了深冬季節，儘管土地已經凍上了，可以行車，但是湖泊凍上了，不能進行湖泊的探測。
所以只能選擇秋冬這個時間窗口，也就是土地已經凍上，可以行車，但湖泊沒有凍上的季節來進行探測。
這是到達的第一個考察營地，我們在那裡舉行了誓師出發儀式。
在這張圖片上可以看到，整個的考察過程中，我們的車基本都是在根本沒有道路的河灘高原面上面行走，最主要的困難是我們時常遇到陷車。
整個35天裡我們遇到了大小陷車一百多次，其中嚴重的陷車就有十多次。
這是其中最嚴重的一次陷車，我們的一輛卡車已經陷入水坑，經過兩輛卡車用了一個多小時反覆地拖扎也沒有救援成功。
海拔5200米，零下15度，五級大風的條件下，我們的隊員把六噸多的東西，從滿載車上全部卸下來，然後把空車拽出來，而後將貨物又裝上。
這是一個十分艱苦的人力勞動。不管怎麼樣，我們克服了這個困難，前後折騰了接近7個小時，夜裡三點鐘才到達我們的考察營地。
在考察過程中頂風冒雪地趕路，或者我們遇到了野生動物繞行等等是家常便飯。特別是我們的考察營地建好以後，經常會有野生動物熊、狼來騷擾。
這時我們不得不開車，把它們驅離更遠的地方來保證我們考察隊員的營地的生命生活安全。
在深秋裡開展作業，氣候已經非常寒冷，湖浪打在身上瞬間就形成了厚厚的鎧甲。
由於在湖泊考察我們需要相對平靜的天氣，白天有時候一連幾天風高浪大，不適宜我們考察的時候，我們只能在夜間來考察。
這是夜間準備出發時，在星空中我們的考察團出航的一個畫面，所幸這35天的艱苦的考察，我們還是收穫滿滿。
我們進行了2300多平方公裡，7個湖泊的測量，獲得了4個湖芯的樣品。整個考察過程中考察隊員也非常和諧歡樂，甚至有隊員在海拔5200多米的地方踢球來自娛自樂。
繼續為亞洲水塔把脈
氣候變化仍然在繼續。巴黎氣候大會定義：本世紀末全球升溫限制在2℃之內。那麼在這種情況下青藏高原的溫度增加量會到4℃。
而青藏高原的人類活動還在緩慢地增加。
在這種情況下，組成亞洲水塔的各個單元——冰川、湖泊、生態系統、凍土等等，依然在發生強烈的變化。
我們需要開展更多的這種考察工作了解冰川的過去，把握它的現在，理解它的未來。
我們需要不斷加大湖泊基礎數據的考察與數據獲取力度——了解湖泊的水量賦存到底是多是少，未來如何變化，究竟如何影響氣候。
我們需要做生態系統的各種各樣的調查，了解它的生物生態系統對氣候變化的響應，做各種各樣的控制實驗，看各種氣候條件下它的反饋程度如何。
我們需要利用衛星、遙感飛機和自動化地面監測系統來進行從空中到天空，到地面的一個立體性的考察。
我們也希望部署一個密集化的野外站監測系統。通過我們長期的，持續的數據監測來更好地理解亞洲水塔未來如何變化，如何影響我們人類活動。
亞洲水塔非常重要，是我們這個星球最重要的水塔。在氣候變化的條件下，組成亞洲水塔的各個要素在發生各種各樣的變化，也產生各種各樣的影響。
進一步來開展研究，深入了解它的變化，合理利用來發揮它的功能，作為科學家的我們責無旁貸。
我大學畢業進入研究生階段就踏上了青藏高原，30多年來一直在青藏高原湖泊的大風大浪裡來開展我的科研人生，30年來也有許多感悟。
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