南科大匡星星团队在青藏高原研究领域取得系列研究成果
2021年11月24日 科研新闻 浏览量 :871

 近日,南方科技大学环境科学与工程学院副教授匡星星团队在青藏高原研究领域取得系列研究成果,并先后在环境领域期刊Environmental Research Letters, Journal of Environmental Management和水文水资源领域期刊Journal of Hydrology等期刊上发表了5篇学术论文。

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第一篇论文题为“Increasing annual streamflow and groundwater storage in response to climate warming in the Yangtze River source region”。研究团队采用长江源区长时间径流数据,利用小波分析和基流分割方法,分析了长江源区径流变化的特征及其控制因素,评估了源区地下水储量变化与多年冻土退化的潜在关系。结果表明长江源区径流和基流存在37年和34年的主要周期变化,气温升高是径流变化的主要因素,而多年冻土退化是地下水储量变化的主要原因 (图1)。研究结果对理解高寒地区水文过程和水资源管理具有重要意义。

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图1 多年冻土面积与地下水储量的年际变化

第二篇论文题为“Water quality and health risk assessment of the water bodies in the Yamdroktso basin, southern Tibetan Plateau”。该研究基于雅鲁藏布江中游河谷黑颈鹤国家级自然保护区内的羊卓雍错盆地水体的25个水质参数,借助污染指数、水质指数和健康风险指数,评估了该盆地水体的水质现状和健康风险。研究发现该地区水体的重金属污染水平较低,大部分水域水质符合国家级自然保护区地表水水域的标准。健康风险分析表明,当该地区居民长期通过口腔和皮肤途径接触水体时,水体对其健康可能产生潜在危害,其中儿童和成人主要暴露于砷和氟的非致癌风险、砷的致癌风险。本研究有助于进一步了解藏南湖泊水体中重金属的分布规律和健康危害,也有助于国家级自然保护区制定针对性的法规,从而有效地管理水资源。

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图2 藏南羊卓雍错盆地水体水质现状和健康风险 

第三篇论文题为“A simple and efficient method for correction of basin-scale evapotranspiration on the Tibetan Plateau”。研究团队提出了一种简单有效的方法来校正流域尺度的蒸散发产品,并利用此方法校正了青藏高原7个子流域的4种蒸散发产品。研究结果表明在流域水均衡分析中,校正后的蒸散发产品更加合理,结果更加可靠。研究还发现青藏高原的蒸散发从东南向西北递减,在2003-2014年间总体上呈增加趋势(图3)。本研究提出的方法有助于更加可靠地评估流域蒸散发和水文循环的变化。

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图3 青藏高原子流域蒸散发变化趋势(2003-2014)

第四篇论文题为“A preliminary investigation on the climate-discharge relationship in the upper region of the Yarlung Zangbo River basin”。河流流量是全球水循环的关键要素之一,但在高寒地区仍缺乏对其的观测和预测。研究团队分析了雅鲁藏布江流域上游地区的河流流量的季节性变化,探究了该地区的气候-河流流量关系,并基于分布式水文模型SWAT预测了未来几十年(2021-2100)该地区河流流量的变化趋势。结果显示:无论在年尺度还是季节尺度上,河流流量的变化趋势均与降水不一致,说明降水可能不是该地区河流流量的主要来源,来自雪、冰川和冻土的融水可能占有很大比例(图4)。在不同的气候变化情景下,预测的河流流量将呈现不同的增减趋势。此外,单独率定与融雪相关的参数可以显著提高模型的模拟精度。

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图4 雅鲁藏布江上游模拟与实测径流的对比

第五篇论文题为“Analysis of the groundwater flow system in a high-altitude headwater region under rapid climate warming: Lhasa River Basin, Tibetan Plateau”。研究团队以拉萨河流域为例,通过建立高寒山区地下水流数值模型,刻画了该区域的地下水流场,揭示了拉萨河流域地下水补给、径流和排泄的规律,量化了气候变化对青藏高原典型流域地下水流系统的影响(图5)。在未来气候变暖的影响下,拉萨河流域基流的年际间波动将变大,山区地下水对气候变化的响应更加敏感。

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图5 拉萨河流域未来地下水水头的时空变化

在上述5篇论文中,中国地质大学(北京)硕士研究生易文轩,匡星星课题组博士生王灿,博士后冯雨晴,助理研究员刘苏宁和硕士毕业生陈家昌分别为论文第一作者,匡星星为通讯作者或共同通讯作者。相关研究得到了国家自然科学基金重大研究计划“西南河流源区径流变化和适应性利用”重点支持项目的支持。

 

 

论文链接:

1. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ac0f27 

2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479721018028 

3. https://www.mdpi.com/2072-4292/13/19/3958 

4. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022169421011161 

5. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214581821001002 

 

 

供稿:环境科学与工程学院

通讯员:晏梓添

主图:丘妍

编辑:朱增光


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