青藏科考

古诗词浪淘沙在当今青藏高原的科学解读

文章来源 :
2019-12-20 08:35

唐代诗人刘禹锡《浪淘沙九首》中的著名诗句“流水淘沙不暂停,前波未灭后波生”尽写河水淘沙之连绵不绝,而这句诗词的科学内涵则是河流输沙。2019年12月19日,第二次青藏科考任务二中国科学院青藏高原研究所张凡研究员及其合作者撰写的题为“Recent stepwise sediment flux increase with climate change in the Tuotuo River in the Central Tibetan Plateau(近期长江源沱沱河输沙量随气候变化呈现阶梯上升)”的文章,新近在《Science Bulletin(科学通报)》发表。该项研究揭示了近年来长江源输沙量的变化趋势及其主控因素,对于青藏高原河源区的水土资源管理及其下游的水利工程规划具有科学的指导意义。

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青藏高原冬克玛底冰川融水径流(曾辰拍摄)

作为营养盐和污染物输送的重要途径,河流输沙是流域水土流失和地表环境变化的重要标志。英国学者对上世纪50年代以来全球145条主要河流输沙量变化的分析显示,近50%的河流输沙量发生显著变化,且其中大多数显著下降;尽管水土保持措施有助于减少河流输沙量,但水库拦蓄是造成大部分河流输沙量显著下降的主要原因。张凡研究员及其合作者对青藏高原江河源区历史数据的分析发现,过去50年间青藏高原河流输沙量的变化与全球主要河流的变化趋势有所不同。在叶尔羌河、疏勒河、黑河、雅鲁藏布江、怒江、黄河、长江、澜沧江8条有长期监测的河流源区中,4条河流的输沙量显著增加,另外4条没有显著变化趋势。

为了确定高原河流输沙量增加的主控因素,以长江源沱沱河为例进行了重点分析。过去30年沱沱河流域水文气象变量的时间序列显示,气温、降水、径流量、含沙量和输沙量均呈现显著上升趋势。升温导致的冰雪融水增加辅以降雨增加是径流量增加的主因,伴随水流侵蚀力和输沙能力的增强,径流量和含沙量增加共同促进了输沙量的增加。由于最大降水从六七月推迟至植被覆盖更好的七八月,植被保护作用一定程度上缓解了土壤侵蚀的加剧。此外,沱沱河的输沙量并非持续稳定增加。在1986-1997年和1998-2014年两个时段内,气温、降水、径流量、含沙量和输沙量的变化趋势并不显著。这些变量在1986-2014年间整体表现出的显著上升主要归因于1997年前后的阶梯式增加,这可能是由于1997年的强厄尔尼诺事件引起了区域气候系统的调整。

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1986-1997年和1998-2014年两个时段沱沱河流域月气温、降水、植被指数、径流量、含沙量以及输沙量对比

河流不仅提供了重要的水资源,也是水循环的重要组成部分,河流输沙量被认为是比径流量对气候环境变化响应更敏感的变量,是研究青藏高原气候变化影响的重要指标之一。近年来,青藏高原河流输沙量的变化还伴随着河道和水库淤积以及土壤和草场退化等生态环境问题,每条河流因其自然地理条件的差异所彰显的问题亦有所不同。因此,有必要深入开展青藏高原河流输沙量变化、过程及影响研究,服务于国家生态安全屏障建设。