青藏高原各類陸地水儲量（如湖泊、冰川、土壤水、地下水儲量）的變化，與區(qū)域能量、水、碳循環(huán)，亞洲主要江河源區(qū)的冰雪融水補(bǔ)給，以及下游約20億人口的水資源利用密切相關(guān)。氣候變化使“亞洲水塔”水儲量在過去20年間發(fā)生了顯著失衡，對該區(qū)域可持續(xù)發(fā)展帶來一系列挑戰(zhàn)。

近期，清華大學(xué)水利系副教授龍笛研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合光學(xué)、測高和重力場遙感，并結(jié)合陸面和氣候模型及需水?dāng)?shù)據(jù)，構(gòu)建機(jī)器學(xué)習(xí)模型，反演和預(yù)估了從本世紀(jì)初至中葉（2002-2060年）的青藏高原陸地水儲量變化，并評估其對下游地區(qū)供水能力的威脅。研究結(jié)果表明，在氣候變暖、季風(fēng)變化、地表短波輻射及降水相態(tài)變化的共同作用下，2002-2017年間青藏高原的陸地水儲量變化在南部外流區(qū)（約160億m3/年下降）和北部內(nèi)流區(qū)（約56億m3/年上升）存在顯著差異。陸地水儲量下降主要由興都庫什?喜馬拉雅?念青唐古拉山脈的冰川后退、怒江?瀾滄江流域土壤和地下水儲量下降導(dǎo)致；陸地水儲量上升主要由羌塘盆地湖泊擴(kuò)張、喀喇昆侖?西昆侖山冰川質(zhì)量增加導(dǎo)致。

青藏高原主要湖泊、冰川、河流分布。淡紫色表示內(nèi)流區(qū)，淡黃色表示外流區(qū)，柱狀圖表示采用GRACE JPL Mascons估算的2002-2017年主要流域陸地水儲量變化：紅色柱狀圖表示水儲量減少，藍(lán)色柱狀圖表示水儲量增加，柱體大小表示變化速率(Gt/年)

以本世紀(jì)中葉（2031-2060年）和初葉（2002-2030年）為對比時段，研究結(jié)果表明，盡管總體上青藏高原未來陸地水儲量變化趨勢將變緩，即水儲量可能達(dá)到“新平衡”（New Equilibrium），但“亞洲水塔”水儲量損失顯著。在中等共享社會經(jīng)濟(jì)路徑?典型濃度路徑組合情景下（SSP2?4.5），青藏高原未來陸地水儲量凈損失可達(dá)2300億m3，將嚴(yán)重威脅其供水能力。由于阿姆河（中亞最大的內(nèi)陸河）及印度河（發(fā)源于中國，流經(jīng)巴基斯坦、印度）流域未來降水變化較小，但氣溫顯著上升，這兩個流域可能成為“亞洲水塔”水資源短缺最嚴(yán)重的地區(qū)。以現(xiàn)階段下游地區(qū)的總需水量為基準(zhǔn)，未來陸地水儲量顯著下降將導(dǎo)致阿姆河、印度河上游水塔的供水能力分別下降約120%和80%。水儲量供給能力下降意味著未來需要更多的替代水源，如大規(guī)模開采地下水或?qū)嵤┱{(diào)水工程?？紤]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國家的用水糾紛現(xiàn)狀，兩個流域的水資源保護(hù)迫在眉睫。

亞洲主要流域需水和供水能力變化預(yù)估結(jié)果。柱狀圖表示下游需水量(D)、上游及下游天然供給能力(NSCu和NSCd)、上游水儲量供給能力(SSC)及地表水儲量供給能力(SSCs)，在未來(2031—2060年)和現(xiàn)階段(2002—2030年)的差異占需水基準(zhǔn)值(2002—2030年的年均需水量)的百分比

8月15日，龍笛研究團(tuán)隊(duì)及合作者以“氣候變化威脅青藏高原的陸地水資源儲量”（Climate change threatens terrestrial water storage over the Tibetan Plateau）為題，在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·氣候變化》（Nature Climate Change）上發(fā)表氣候變化對青藏高原水儲量影響的最新研究成果，龍笛為本研究通訊作者，2018級博士生李雪瑩為第一作者。其他合作者包括2018級博士生李興東、教授田富強(qiáng)、博士孫章麗、教授王光謙，以及美國德克薩斯大學(xué)教授布里吉特·斯坎倫（Bridget Scanlon）、美國賓夕法尼亞州立大學(xué)教授邁克爾·曼（Michael Mann）。

本研究由基金委“西南徑流”重大研究計(jì)劃集成項(xiàng)目和“第二次青藏高原綜合科學(xué)考察”項(xiàng)目共同資助。

供稿：清華大學(xué)