青藏高原湖泊水量變化與水量平衡研究獲進展

2020-12-20 中國科學院

　　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布在內流區（即羌塘高原，封閉流域），由於很少受到人類活動的幹擾，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導，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平方公裡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。

　　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

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

　　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布在內流區（即羌塘高原，封閉流域），由於很少受到人類活動的幹擾，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導，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平方公裡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。
　　論文連結

　　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

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

相關焦點

  • 一年蒸發掉3570個西湖 青藏高原湖泊蒸發量是這樣算出來的
    蒸發是全球地表能量平衡的關鍵環節，又是水量平衡的重要組成部分。據了解，全球有超過60%的降水會以蒸發的形式返回到大氣中。　　近日，我國研究人員發展了一種新的湖泊蒸發量估算方法，估算出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。
  • 第二次青藏科考隊初步估算 「亞洲水塔」水量超9萬億立方米
    第二次青藏科考隊初步估算 「亞洲水塔」水量超9萬億立方米光明網-《光明日報》  作者：  2020-12-22 光明日報北京12月21日電 記者齊芳
  • 青藏高原「大湖期」之謎
    通過對青藏高原高湖面年齡的評估篩選，提出青藏高原「大湖期」的時空複雜性。 但已有研究缺少對高湖面年齡可靠性的評估。 通過對已發表青藏高原高湖面年齡的嚴格評估，該研究發現高原「大湖期」具有時空複雜性，高原東北部的「大湖期」主要發生於MIS 5，西南部的「大湖期」主要發生於早全新世（圖2），這可能與東亞季風和印度季風的不同步演化有關。此外，高原西南部也發育MIS 3/2「大湖期」，可能與部分湖泊對冰川融水變化響應更為敏感有關。
  • 「亞洲水塔」水量初步摸清
    新華社北京12月22日電（記者董瑞豐）記者22日從中國科學院青藏高原研究所獲悉，第二次青藏高原綜合科學考察研究隊對「亞洲水塔」冰川儲量、湖泊水量和主要河流出山口處的徑流量進行初步估算發現，三者之和超過9萬億立方米
  • 亞洲水塔的水量是怎麼算出來的?
    21日，記者從中科院青藏高原所獲悉，經第二次青藏高原綜合科學考察研究隊初步估算，亞洲水塔中的冰川儲量、湖泊水量和主要河流出山口處的徑流量之和超過9萬億立方米。 第二次青藏高原綜合科學考察研究隊隊長、中科院青藏高原所姚檀棟院士說。 冰川儲量取決於冰川的面積和厚度。「目前，冰川面積容易獲取，但大範圍開展冰川厚度實地測量的技術和手段仍然不足。」中科院青藏高原所研究員鄔光劍說。
  • 鄱陽湖洪泛系統水量平衡及水文連通性的水動力水質影響研究取得進展
    洪泛區作為全球備受關注的研究客體，具有結構整體性、時空異質性、系統開放性、作用複雜性和生態脆弱性等多重特點，洪泛區的水量動態平衡和水文連通性實際上是水循環研究的重要組成部分，成為影響洪泛區水文過程及其生態環境反饋的重要機制，具有極為重要的現實意義。
  • 青藏高原湖泊眾多，是不是意味著水資源很豐富？
    青藏高原屬於我國三大自然區中的「青藏高寒區」（另外兩個自然區是西部乾旱半乾旱區和東部季風區），青藏高原地區湖泊數量眾多，青藏高原湖區擁有的湖泊數量有數千個之多，其中面積在1平方千米以上的湖泊數量有1091個，湖泊總面積約為3.69萬平方千米，約佔全國湖泊總面積的45%。
  • 水量平衡
    水量平衡即中水原水量、處理量與中水用量、給水補水量等通過計算、調整使其達到總量和時序上的穩定和一致。即使中水產量與中水用量在一日中逐時內的不均勻變化，以及一年內各季的變化得到調節。　　1、水量平衡措施前貯存式：即將汙水或廢水在處理前貯存，將不均勻的排水集中起來再經處理設備進行連續穩定的處理。
  • 高考地理小專題——水量平衡
    (2分）典型例題二：（2016·全國高二課時練習）下圖中水量平衡曲線(圖中虛線)是根據降水量減去蒸發量的差值繪製而成的。讀圖,完成下列問題。(1)海洋水量平衡曲線與海洋表面平均鹽度曲線之間的相關關係是_________。簡述這種相關關係產生的原因。
  • 厄爾尼諾成為影響青藏高原質量平衡第二大因素
    我國科學家的一項最新研究成果表明，厄爾尼諾現象已成為影響青藏高原地區質量平衡的第二大因素。這是記者15日從中國科學院測量與地球物理研究所獲得的消息。據介紹，中國科學院測量與地球物理研究所大地測量與地球動力學國家重點實驗室專家利用復主成分分析及小波振周譜等方法分析了青藏高原地區質量平衡變化。分析結果顯示，近年來，隨著厄爾尼諾現象的加強，其對青藏高原地區質量平衡變化的影響已躍居第二位，可解釋該地區16%的質量變化，遠超過西風帶和拉尼娜的影響。
  • 可可西裡湖泊逼近青藏公路
    位於可可西裡境內的卓乃湖系列湖泊近年來持續擴大，其中鹽湖面積三年增大91.2平方公裡，距離青藏鐵路、青藏公路8公裡左右。8月14日，省氣象科學研究所遙感與生態評估中心工程師劉寶康表示，氣象部門正在密切監測卓乃湖系列湖泊面積的變化，發現6月以來卓乃湖系列湖泊面積均呈現先升後降的趨勢，7月下旬以後隨著周邊降水的減少，湖泊面積呈現持續減小趨勢，如對卓乃湖潰堤處進行修復，恢復卓乃湖的儲水功能，將大大降低鹽湖對基礎設施和青藏鐵路、青藏公路的影響。
  • 我國首測可可西裡湖泊水下地形數據 專家講述幕後故事
    在海拔5000米的高原測量湖泊有何困難？可可西裡湖泊面積增長對「亞洲水塔」有何影響？新京報記者對話第二次青藏科考湖泊演變及氣候變化響應科考分隊隊長、中科院青藏高原所湖泊與環境變化團隊負責人朱立平研究員，聽他講述科考人員在可可西裡「探湖」的故事。
  • 納木錯是西藏第二大湖泊,也是中國第三大的鹹水湖,站在靈魂之上
    納木錯地處被稱作「世界屋脊」的青藏高原上，屬於中國五大湖區的「青藏高原湖區」。 納木錯是一個封閉式湖泊，湖區降水衡少，日照強烈，出水途徑只有湖面蒸發，每年蒸發的水量為23.04億立方米；入水途徑有兩部分：湖水來源主要是天然降水和高山融冰化雪補給，一部分是流域內冰川的融水
  • 科學家首獲青藏高原中南部地層年代序列
    青藏高原中南部隆升到現代高度的歷史比國際主流看法要晚。　　12月10日，記者從中國科學院青藏高原研究所獲悉，來自該所等國內外單位的研究人員首獲青藏高原中南部新生代地層年代序列，他們測定青藏高原中南部倫坡拉盆地古高度年代為4000萬年前小於2300米，2600萬年至2100萬年前才可能達到3500米至4500米。
  • 名師分享 | 巧用三角函數圖像,智解水庫水量變化問題
    高中地理對氣候的考查主要體現在氣候類型的判讀、氣候特徵的識記,以及氣候分布的分析等.其中對地中海氣候的考查在各種氣候類型中佔有較大比例.試題對地中海氣候類型區內水庫水量變化問題的考查一般較難,學生需結合地中海氣候類型特點、所考查地區的南北半球分布等信息在一個動態的過程中把握地中海氣候區水庫水量的變化情況.通過深度研究地中海氣候區水庫水量變化情況,在實際教學的基礎上提出較為合理的數學模型
  • 位於青藏高原的「若爾蓋沼澤」,是我國最大的泥炭沼澤分布區
    溼地（Wetland）是指水位經常接近地表或者地表為淺水覆蓋的土地，溼地的類型包括河流、湖泊、灘涂、沼澤、水庫、稻田以及退潮時水深不超過6米的淺海區。這些溼地的共同特點就是地表常年或者經常有水，溼地屬於陸地和水體之間的過渡地帶。
  • 他在青藏高原「邊測邊歌」
    該視頻中歌曲的創作者是中國科學院青藏高原研究所（以下簡稱青藏高原所）2014屆博士生、北京市順義牛欄山第一中學教師胡星。「測湖工作很苦，但也很有趣。」胡星告訴科技日報記者，在青藏高原所讀博期間的測湖經歷至今讓他難以忘懷。
  • 青藏高原所發現森林更新可以記錄青藏高原冰川變化
    青藏高原及其周邊山脈是全球中低緯度冰川分布最為集中的地區，為亞洲多條大河（雅魯藏布江、長江、印度河等）提供了水源。然而，由於地處偏遠、難以到達，高原地區的冰川觀測資料不僅少，而且時間也很短。數據匱乏限制了人們對長時間尺度上（幾十-幾百年）冰川變化及其對氣候變化響應的認識。
  • 2013年環境影響評價技術方法:水量平衡
    水量平衡　　所謂水量平衡，是指任意選擇的區域（或水體），在任意時段內，其收入的水 量與支出的水量之間差額必等於該時段區域（或水體）內蓄水的變化量，即水在循環過程中，從總體上說收支平衡。水量平衡概念是建立在現今的宇宙背景下。