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我院王根绪团队在青藏高原河流水沙格局时空演化及泥沙输移机制方面取得重要进展
来源/编辑: 更新时间:2024-01-25 10:05:40 点击量:1237次

青藏高原对气候变化响应强烈,土壤侵蚀与河流输沙量持续增加,但观测数据的稀缺限制了当前学界对流域尺度侵蚀产沙过程、驱动机制及其时空变异特征的科学认识。在整个青藏高原地区,现仅有28个水文—泥沙原位监测站,这些台站大多位于大型流域河流在高原的出口断面,且站网密度过低,监测项目偏少,数据完整性不足。这些限制既导致了流域内部水沙过程的刻画上存在着较大的不确定性,更使得我们难以对青藏高原水沙过程及其对变化环境的响应趋势进行定量分析。这既制约了“亚洲水塔”生态环境与水资源保护的科学规划与管理,也始终是寒区土壤侵蚀产沙和河流泥沙输移过程的理论认知“盲区”。

四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室生态水文研究中心王根绪研究员团队在综合了青藏高原地区现有逐日径流-泥沙长期原位观测数据、冰冻圈与生态系统调查和观测数据、及高分辨率水文气象数据的基础上,发展了高原寒区河流泥沙大尺度高精度遥感反演模型,阐明了气候、地貌、植被、冰冻圈等要素协同变化对流域水沙过程的影响途径与作用机理,首次重建并量化了1986-2021年间青藏高原主要江河源区的水沙格局时空变化和河流泥沙输移过程(图1),丰富了寒区河流水沙动态变化理论认识。

研究结果显示,近40年内,占比约63%的青藏高原河流泥沙通量显著增加,且占河源区泥沙通量约30%的泥沙淤积在河道内。研究首次揭示了青藏高原实际土壤侵蚀剧烈程度和流域内部水沙通量增长趋势被台站数据显著低估的事实,总体低估幅度在7.8%—43.5%。低估主要归因于台站数据只能反映观测位置处的河流输沙状态,由于站点以上流域范围内频繁易发的河道冲蚀-淤积状态的转换,流域实际的侵蚀产沙状况难以反映。研究发现在1986至2021年,青藏高原各河流悬移质泥沙浓度表现出较高的增长率,高于同期径流的递增率;且源区流域上游泥沙浓度和输移通量的增加速率要显著高于流域下游,高浓度输沙活跃区集中在以冰川和多年冻土为主的源头流域。研究团队指出,青藏高原现有河道淤积的泥沙量平均约占总体河流向下游排出泥沙通量的30%,在未来青藏高原暖湿化的背景下,土壤侵蚀的再度加剧和汛期河道淤积泥沙的再搬运将进一步威胁江河源区水土保持的生态功能稳定性,影响河流碳循环过程,并导致更为频繁的诸如冰湖溃决、冰沙堵江与河流改道、泥石流等水沙灾害的发生。

该成果以“Recent Intensified Erosion and Massive Sediment Deposition in Tibetan Plateau Rivers为题,近日发表在国际知名期刊《自然-通讯》(Nature Communications),四川大学水利水电学院山区河流保护与治理全国重点实验室为第一完成单位和通讯作者单位。该论文的第一作者是博士生李金龙,通讯作者是王根绪研究员和宋春林副研究员,其他合著者包括了北京大学李东锋研究员,四川大学孙守琴研究员,博士生马佳培、郭林茂和硕士生王莹。该研究获得国家自然科学基金联合基金重点项目(U2240226)、国家重点研发计划课题(2022YFC3201702)、国家自然科学基金青年科学基金项目(42107062)、中国科学院-青海省人民政府三江源国家公园联合资助项目(LHZX-2020-10)、以及四川大学2023年“从0到1”创新研究项目(2023SCUH0096)的资助。

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图1. 近40年间青藏高原河流输沙量时空变化格局

image.png图2.卫星遥感影像揭示了印度河上游、雅鲁藏布江中游、长江源区沱沱河等地的河道内泥沙大量淤积


论文信息:Li, J., Wang, G., Song, C. et al. Recent intensified erosion and massive sediment deposition in Tibetan Plateau rivers. Nat Commun 15, 722 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-44982-0


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