青藏科考

青藏高原可可西里高寒串联湖泊变化机理

文章来源 :
2022-05-30 09:56

在气候变化背景下,第三极地区湖泊整体呈扩张趋势。特别是青藏铁路沿线,与铁路存在潜在汇流关系的42个大型湖泊(>100km2)中,有四分之三高寒湖泊(自上世纪90年代中期以来)面积呈现明显增加趋势(图1b)。

2011年9月,可可西里卓乃湖发生溃决,可可西里地区的四个主要高寒湖泊(卓乃湖、库塞湖、海丁诺尔湖和盐湖)形成了串联湖泊群,导致最下游的盐湖水量急剧扩张,给青藏铁路造成了直接威胁(图1c)。然而由于该高寒无人区实测资料稀缺,高寒区串联湖泊过程复杂,仍缺乏对该高寒串联湖泊形成机理及未来变化的定量解析。

“亚洲水塔动态变化与影响”任务“亚洲水塔区水循环动态监测与模拟”中国科学院青藏高原研究所王磊研究员团队以可可西里地区的高寒串联湖泊流域为研究对象,利用基于物理过程的分布式冰冻圈-水文-湖泊-调度模型,定量解析了高寒串联湖泊形成的驱动机制,并基于多模式气候预估结果和冰冻圈-水文-湖泊-调度模型定量预测了下游盐湖未来几年的水量水位变化。

结果表明,降水(+84 mmdecade-1)和冰雪融水的增加(+8.8% decade-1)是导致卓乃湖溃决前水量增加的主要原因,自2012年,入湖径流急剧增加(1999-2010:0.25 km3 year-1;2012-2018:0.76 km3year-1)使得盐湖迅速扩张(图2);冻土变化对卓乃湖和盐湖水量增加的贡献很小,但是会降低湖泊湖岸和湖盆的不稳定性。

该研究定量解析了由于冰湖溃决事件所形成的高寒区串联湖泊的变化机理及其未来变化趋势。随着区域气候持续变暖,该研究可为第三极地区因气候变化而引起的新型冰冻圈灾害事件研究提供重要的模型工具和科学依据。

该研究以“Domino effect of a natural cascade alpine lake system on the Third Pole”为题,发表于国际综合学术期刊《PNAS-Nexus》(《美国国家科学院院刊》(PNAS)兄弟期刊)。王磊研究员为该论文的第一作者和通讯作者。该研究得到了第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK020604)等项目的资助。


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图1可可西里地区串联湖泊的分布概况

(a) 第三极地区湖泊的空间分布;(b) 青藏铁路沿线与铁路存在潜在汇流关系的大湖(>100km2)的分布情况;(c) 可可西里地区串联湖泊流域概况。


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图2可可西里地区串联湖泊流域卓乃湖溃决前(a)后(b)的水量平衡变化


相关论文:Wang, L.*, H. Liu, X. Zhong et al., Domino effect of a natural cascade alpine lake system on the Third Pole, PNAS-Nexus, 2022, https://academic.oup.com/pnasnexus/advance-article-abstract/doi/10.1093/pnasnexus/pgac053/6586351.