前沿对话研究预估近40年后青藏高原或失水2300亿立方至新平衡

　　澎湃新闻记者 何沛芸
　　青藏高原被称为＂亚洲水塔＂，对下游多个国家约20亿人口的生存发展有深远影响。气候变化的背景下，青藏高原也是反应最敏感的区域之一。
　　研究论文发表在《自然-气候变化》上 截图
　　8月15日，一篇题为《气候变化威胁青藏高原陆地水储量》（Climate change threatens terrestrial water storage over the Tibetan Plateau）的研究论文发表在《自然-气候变化》上。清华大学水利系研究团队联合美国德克萨斯大学、宾夕法尼亚州立大学研究者，构建机器学习模型，反演和预估了从21世纪初至中叶（2002—2060年）的青藏高原陆地水储量变化。
　　研究发现，2002年到2017年间青藏高原陆地水储量以约 100亿m³/年的速度下降。但区域之间存在显著差异。青藏高原外流区水储量以约160亿m³/年速度下降，主要由南部兴都库什‒喜马拉雅‒念青唐古拉山脉的冰川后退、怒江‒澜沧江流域土壤和地下水储量下降导致；内流区水储量以约56亿m³/年上升，主要由北部羌塘盆地湖泊扩张、喀喇昆仑‒西昆仑山冰川质量增加导致。
　　研究称，总体而言，气候变暖、季风变化、地表短波辐射及降水相态变化的共同作用，是过去近20年间青藏高原陆地水储量显著变化的主要原因。
　　研究预估，总体上青藏高原未来陆地水储量变化趋势将变缓，达到新平衡，但青藏高原未来陆地水储量净损失可能达到2300亿m³。从对人口稠密流域的分析来看，由于阿姆河及印度河流域未来降水变化较小，但气温显著上升，这两个流域可能成为未来水资源短缺最严重的地区。
　　青藏高原作为＂亚洲水塔＂对气候变化如何反应？其水储量的损失可能对河流带来何种影响？在环境上可能呈现怎样的结果？
　　以下是澎湃新闻与本研究通信作者清华大学水利系龙笛研究员、第一作者李雪莹博士生的对话：
　　＂亚洲水塔＂陆地水储量空间差异：南部下降，北部增加
　　澎湃新闻：气候变化和陆地水储量之间的关系很复杂，可以介绍一下它们之间的作用机制吗？
　　龙笛：整个青藏高原，包括境外区域，约有300万平方公里，陆地水储量的变化呈现显著的空间差异性。
　　2002年到2017年间，在青藏高原南部外流区，包括印度河、恒河-雅鲁藏布江，怒江-澜沧江流域，陆地水储量呈现显著的下降趋势。陆地水储量的下降主要是由于分布于兴都库什‒喜马拉雅‒念青唐古拉山脉的冰川后退，以及在怒江-澜沧江流域，由于多年冻土和季节性冻土的融化导致土壤水储量的下降。
　　青藏高原南部陆地水储量下降的气候原因，一方面是受南亚季风的减弱，喜马拉雅地区的降水在过去20年间有减少趋势，另一方面恒河-雅鲁藏布江流域在过去20年间经历了比较显著的升温，特别是在冬季。降水减少导致陆地水储量补给减少，而气温的升高会导致冰川的融化。此外，我们发现在气候变暖的背景下，青藏高原冰川质量下降的流域（印度河、恒河-雅鲁藏布江流域）的降水相态也发生了变化，降雪量占总降水量的比例减少，这会进一步促进该区冰川负平衡。
　　青藏高原北部的陆地水储量在近20年间呈显著增加趋势，主要表现为羌塘盆地的湖泊扩张和喀喇昆仑-西昆仑山的冰川质量增加。羌塘盆地是青藏高原湖泊分布最集中的地区，这里陆地水储量与降水变化的一致性较高。而在喀喇昆仑‒西昆仑地区，地表短波辐射减弱是该区冰川质量增加的主要原因。
　　若水储量损失2300亿立方米，这意味着什么？
　　澎湃新闻：研究中预估，到21世纪中叶(2060年)，青藏高原陆地水储量变化趋势将变缓，水储量可能达到＂新平衡＂(New Equilibrium)。这个＂新平衡＂可以解释一下吗？
　　李雪莹：我们发现，过去近20年青藏高原经历了显著的水储量变化，但是至21世纪中叶，各流域陆地水储量的变化趋势会变缓，因此，我们提出了＂新平衡＂的概念。
　　从气候变化的角度，我们从最新的IPCC气候模型（第六次国际耦合模式比较计划）输出结果发现，恒河‒雅鲁藏布江，怒江‒澜沧江流域未来降水将有所增加，尤其是，恒河‒雅鲁藏布江流域的降水由历史时期（2002‒2017年）的下降趋势转变为未来时期的增加趋势，这将有利于减缓该区陆地水储量的亏损。地表短波辐射主要影响位于青藏高原边界内的塔里木流域，即喀喇昆仑-西昆仑山的冰川质量平衡，该区域未来辐射量基本不变，因此未来水储量变化相对较小。
　　此外，陆地水循环对气候变化也有调整和＂适应＂的过程，例如湖泊扩张后水储量增加，但是水面面积增大会伴随着蒸发量增加，水量损失增加，因此，内流区的湖泊也会逐步达到水量平衡的状态。总之，我们的研究结果表明，至21世纪中叶，青藏高原各流域的陆地水储量变化速率均比较平缓。
　　澎湃新闻：研究结论提到，到21世纪中叶，青藏高原水储量净损失或达到2300亿立方米，这对于青藏高原意味着什么？
　　李雪莹：三峡水库的总库容是393亿立方米，那这个总量大概是6个三峡的总库容。这一净损失量是我们在中等气候升温情景（注：本世纪中叶气温比工业革命前上升不超过2 C）下的预估结果。据第二次青藏高原综合科学考察研究团队初步估算，现探测到青藏高原总水储量约9万亿立方米，因此损失2300亿立方米相当于总量的约2.5%。尽管水资源是一种可再生资源，但是仅仅几十年内，这个数量级的水量损失值得引起重视。
　　＂亚洲水塔＂水储量损失，对阿姆河和印度河流域影响较大
　　澎湃新闻：研究里提到青藏高原的供水能力，具体是指什么？
　　李雪莹：供水能力表征潜在的可利用水资源量的最大值。这项研究中，我们选取阿姆河、印度河、恒河、雅鲁藏布江、怒江、澜沧江、长江、黄河八个下游人口稠密的流域，考察上游陆地水储量变化对下游供水能力的影响。
　　我们提出天然供给能力，定义为降水与实际蒸散的差值，和储量供给能力，定义为上游水塔的陆地水储量，以21世纪初叶（2002‒2030年）下游地区年平均总需水量为基准，包括农业、工业、生活用水量之和，探讨了21世纪中叶（2031‒2060年）与初叶的供水能力差异、需水差异占需水基准值的百分比。
　　龙笛：举个例子，长江源直门达水文站多年平均径流量，相当于长江总径流量的2%不到。长江源＂水塔＂储量变化对下游的影响较小。但黄河的情况有所不同。黄河源唐乃亥水文站多年平均径流量，大致相当于黄河总径流量的三分之一。但是经过我们的研究，黄河源区未来水储量是有所增加的，所以说黄河＂水塔＂的变化不会对下游供水产生非常不利的影响。在雅鲁藏布江流域，虽然冰川融化显著，但是我们的研究表明，由于未来这一区域降水呈一定增加趋势，未来的径流量有可能还是增加的。
　　澎湃新闻：研究把阿姆河和印度河流域确定为可能受青藏高原水储量影响变化比较大的热点地区，这是如何考虑的？
　　李雪莹：首先，从水储量变化的角度，阿姆河和印度河的水量亏损主要表现为冰川水储量损失，较青藏高原其他地区更大。其次，从上游水塔的水储量变化对下游地区的影响来看，阿姆河和印度河流域下游地区的需水量无法由下游天然供给能力满足，即这两个流域非常依赖上游水塔的冰雪融水，因此，上游水塔的储量供给能力亏损意味着未来这两个流域需要更多的替代性水源，如大规模开采地下水、实施调水工程、提高用水效率等。我们发现阿姆河和印度河流域在以上两个方面均是青藏高原的热点地区。此外，考虑到阿姆河和印度河流域的地下水超采、人口快速增加以及沿河国家的用水纠纷现状，两个流域的水资源保护迫在眉睫。
　　龙笛：阿姆河是中亚最大的内陆河，未来其源区帕米尔高原的冰川持续消融，水储量不断亏损，将导致其供水能力越来越弱。中亚是内陆干旱区，生态脆弱，阿姆河也是中亚咸海入湖的两条主要河流之一。由于从阿姆河大量取水进行灌溉，进入咸海的水越来越少，咸海已严重萎缩，气候变化和人类活动已造成该地区严重的生态危机。
　　课题组曾用无人机拍摄见证米堆冰川消融痕迹
　　澎湃新闻：青藏高原会不会变得更暖、更湿？
　　李雪莹：青藏高原空间范围较大，气候变化下各区域的气温降水变化会有一定差异。总体而言，青藏高原变暖是比较显著和普遍的。但是最新的IPCC气候模型预估表明，在未来气候变化下，青藏高原变湿的区域主要在雅鲁藏布江-怒江-澜沧江-长江流域，而在高原西北部内陆区，未来降水与现阶段相比基本不变。
　　澎湃新闻：在气候变化的趋势下，水储量的变化在未来可能有什么生态环境上的影响？
　　龙笛：温度持续升高，冰、雪加速消融，会造成一系列生态环境的改变。冰川融水的归宿一方面是进入河流，最终汇入海洋或内陆湖；另一方面，就是进入土壤和地下，通过植被蒸散回到大气。伴随着气温上升，有可能使原来比较寒冷的高山区生物多样性增加。河流泥沙携带各种营养盐和污染物。水储量的亏损在一定的时间和范围之内，使河流泥沙含量增加，水质下降。另外，地质灾害风险也在增加，比如冰崩、滑坡、泥石流、冰湖溃决等。
　　澎湃新闻：基于此研究，下一步的工作计划是什么？
　　李雪莹：我们已经探讨了青藏高原陆地水储量的变化。此外，亚洲主要大河的径流量变化与气候波动、极端事件（干旱、洪涝等）和生产生活用水等密切相关。水储量和径流的变化是探讨水资源安全和水灾害防治的两个重要维度，下一步我们将这两个维度结合起来，为气候变化下亚洲水塔失稳的适应性对策制定提供参考。
　　澎湃新闻：可以介绍一下研究团队未来的研究方向吗？
　　龙笛：我们清华大学水利系遥感水文水资源团队，主要采用卫星遥感的观测方式，提供水文水资源研究和应用的基础信息，水储量的研究是水循环研究中的基础。未来我们将持续关注青藏高原气候变化对水循环、生态环境和灾害产生的影响，从青藏高原延伸到我国和全球其他水塔，比如天山、欧洲阿尔卑斯山、南美安第斯山等。研判在气候变化下，这些水塔的变化有没有共同点和差异性，为气候变化对水圈和人类社会影响的减缓和适应性对策制定提供参考。
　　澎湃新闻：研究团队会定期去一些区域进行实测，近年来有肉眼可见的气候变化带来的表现吗？
　　李雪莹：我们课题组每年会去青藏高原的重点冰川、湖泊、河流实地考察，我本人参加过两次。印象较深的是我们于2019年9月和2020年8月两次前往西藏波密的米堆冰川考察，利用无人机拍摄冰川影像对比发现，2020年米堆冰川的冰前湖光谢错的水位，较2019年有小幅上涨，冰舌则后退较多且冰舌厚度明显变薄，这表明米堆冰川消融明显。
　　责任编辑：汤宇兵 图片编辑：胡梦埼
　　校对：栾梦