WRR: 全球变暖如何影响高寒地区水沙变化
青藏高原及周边地区被称为地球的“第三极”，是亚洲众多大江大河的发源地，同时也是大河泥沙的重要来源区。新加坡国立大学吕喜玺教授团队，以长江源区沱沱河为例，揭示了温度对高寒地区河流输沙的影响过程，认为全球变暖是该地区河流水沙通量增加的主要原因，降水增加是次要原因。相关成果发表于Water Resources Research和Geophysical Research Letters。
青藏高原是全球气候变暖最强烈的地区之一，近几十年以来该地区冰川冻土退化严重，直接影响水文过程，泥沙来源和河流输沙，对下游地区河道演变，水库运行和河流生物地球化学过程有重要影响（图1）。
图1 野外观测照片显示了该地区主要泥沙来源。
资料 来源：Li et al., 2021, WRR
本研究以青藏高原典型的冰川冻土型河流 — 长江源区沱沱河（冻土占比98%，冰川占比2%）为例，旨在回答以下科学问题：
（1）青藏高原河流的泥沙来源有哪些？
（2）该地区河流输沙量年内变化过程是怎么样的？过去几十年是如何变的？
（3）影响青藏高原河流输沙量多年变化的主要驱动因子有哪些？如何区分不同因子的贡献？
研究结果表明冰川冻土型河流不同季节泥沙来源不同，主要表现为春季融雪侵蚀，夏季冰川融水侵蚀、（连通河道的）热融滑塌/热熔沟道、降雨坡面侵蚀，以及春夏秋季都可能发生的河道侵蚀（图1-2）。
图2 不同季节的泥沙来源概念图。零度等温线(FLA)以下被认为是erodible landscape.
资料来源：Li et al., 2021, WRR
对于青藏高原广泛分布的冻土主导型河流(permafrost-dominated river basin)，研究还发现了冻土活动层年内变化影响的季节性产水产沙过程，如图3所示。
图3 冻土冻融过程对流量和含沙量的影响。
资料来源：Li et al., 2021, WRR
随着全球变暖，青藏高原沱沱河的河流输沙量过去几十年呈显著增加趋势，且输沙量增幅比径流量更明显（图4）。本研究提出了无人类活动影响的高原河流输沙量变化归因方法，定量计算了气温和降水对河流输沙量变化的贡献。发现气温升高和冰川冻土融化是该地区河流输沙量增加的主要原因，而降水增加是次要原因。一方面，气温升高会增加冰川融水侵蚀，融雪侵蚀，冻土冻融侵蚀（如融冻泥流和热融滑塌），进而增加泥沙来源和河流输沙量；另一方面降雨增多会加强坡面冲刷和“崩滑流”地质灾害，进而增加泥沙来源和河流输沙量；此外，径流增加也会增加崩岸侵蚀和河流输沙量。
图4 气候变化驱动河流水沙通量增加及升温和降水的归因分析。
资料来源：Li et al., 2020, GRL
本研究首次定量计算了升温对寒冷地区河流输沙量变化的贡献，对其他寒冷地区（如北极、南极、阿尔卑斯山）的相关研究有重要意义。
论文信息
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https://doi.org/10.1029/2020GL087745
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https://doi.org/10.1029/2020WR028193
作者信息
第一作者
李东锋 新加坡国立大学地理系博士研究生，研究方向为气候变化与河流泥沙。目前，以第一或通讯作者在水文/地学领域顶级期刊发表SCI论文5篇。担任多个SCI期刊和IPCC第六次评估报告审稿人。先后获得IPCC青年学者奖，新加坡国立大学校长奖学金和“未来地球”子项目PAGES学生旅行资助。博士期间多次考察了雅江干流，拉萨河，尼洋河，帕隆藏布江，澜沧江源，长江源和黄河源的冰川冻土河流地貌。详情见：https://blog.nus.edu.sg/geolidf/
联系方式：dongfeng@u.nus.edu;
通讯作者
吕喜玺 (Xi Xi Lu) 新加坡国立大学地理系自然地理方向终身教授。主要研究方向为河流地貌学，特别是在长江，黄河，珠江，红河，湄公河，萨尔温江和伊洛瓦底江等亚洲大型河流的泥沙和碳通量的研究中取得了巨大的进展。吕教授主持召开了系列亚洲大河国际研究交流会议，任特邀主编在期刊 “Quaternary International” 出版系列专辑10期。吕教授担任多个水文泥沙国际知名杂志的主编和编委: 如Singapore Journal of Tropical Geography主编之一，Hydrological Processes 和International Journal of Sediment Research副主编， Earth Surface Processes and Landforms编委等。吕教授培养博士生、博士后20余名。详情见：https://profile.nus.edu.sg/fass/geoluxx/
联系方式：geoluxx@nus.edu.sg
本研究由新加坡教育部，新加坡国立大学，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）和摩纳哥Cuomo Foundation共同资助。
关于期刊
Geophysical Research Letters (GRL) 发表对地球科学主要领域的科学进展进行研究的具备高影响力、创新性和时效性的文章。本期刊的论文为通讯稿长度的短篇文章，要求能在相关学科或整个地球科学领域产生直接而广泛的影响。
2019年影响因子： 4.50
5年影响因子： 4.95
从投稿到一审意见的中位数时间：31天
关于期刊
Water Resources Research 发表水文学，以及关于水资源的自然和社会科学的原创性研究论文和评论文章，包括水资源在物理、化学、生物学和生态学、公共卫生健康以及相关社会和政策科学中的角色，以及能推动水资源科学及其管理进步的方法论文章。期刊旨在提供对于水在地球系统中作用的广泛知识。
2019年影响因子： 4.31
5年影响因子： 5.04
从投稿到一审意见的中位数时间：67天
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