南科大匡星星团队在青藏高原地下水研究成果入选Nature研究亮点
2022年10月10日 科研新闻 浏览量 :2374

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以“固态水融化主导青藏高原地下水储量的增加”( Solid Water Melt Dominates the Increase of Total Groundwater Storage in the Tibetan Plateau)为题在地球科学领域Nature Index期刊Geophysical Research Letters发表最新研究成果。目前Nature将该成果遴选为Research Highlights,并以“The ‘Asian water tower’ is brimming — with glacial melt water”为题进行报道。该研究结合了实地测量,遥感观测,全球模型和再分析等多源数据,研究了青藏高原地下水如何响应气候变化,揭示了在全球变暖背景下冰冻圈退化对青藏高原地下水系统的重要影响。

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以青藏高原为核心的“第三极”是除南极和北极以外冰雪储量最大的地区,被称为“亚洲水塔”,包括面积约十万平方公里的冰川、总面积约五万平方公里的湖泊和长江、黄河、雅鲁藏布江、印度河、恒河、湄公河、阿姆河、塔里木河等十余条亚洲大河的源头。“亚洲水塔”变化关系着中国的水资源利用以及“一带一路”地区众多国家的水安全。在全球气候变暖背景下,“亚洲水塔”正在发生以失衡为特征的诸如冰川加速退缩、湖泊整体显著扩张、冰川径流增加的剧烈变化。因此青藏高原地区一直是国内外科研的研究重点热点,关于其冷冻圈水文循环过程尤其是地下水受气候变化影响的研究更是国际前沿的科学研究问题。地下水作为旱季河流的重要来源,对于维系青藏高原脆弱的生态系统有着重要作用。研究气候变化如何影响青藏高原的地下水(储存在地下孔隙,裂隙和洞穴中的水)对于下游水安全和粮食生产至关重要。然而青藏高原地下水的研究长期受限于匮乏的观测资料,以往关于地下水储量变化的研究多集中在部分内流盆地,而且青藏高原地下水储量长期变化的主导因素尚不清晰,缺乏对青藏高原整体的全面分析。

针对上述问题,研究团体以重力恢复与气候实验(Gravity Recovery and Climate Experiment)重力卫星为主,结合遥感观测,全球模型和再分析等多源数据,分别量化了陆地总水储量、冰川、湖泊、积雪、土壤水和冻土冰的质量变化,最后利用水量均衡原理,计算并探讨了青藏高原在2003至2016年间地下水储量的时空演变规律及驱动机制,并利用其他独立方法的估计对结果进行了对比验证。

研究发现青藏高原总的地下水储量在此期间以每年约56亿吨的速率增加(图1),这意味着在此期间地下水储量总的增加量几乎是我国三峡水库最大蓄水量的两倍左右。而多种数据表明降水却呈下降趋势,从地下水均衡的源汇项分析得出结论,以固态水形式存在的冰川、积雪和冻土冰(以每年约177亿吨速率减少)的融化对地下水的补给主导了青藏高原地下水储量长期增加的趋势。该研究首次厘清了青藏高原地下水储量受气候变化影响长期变化的主导因素,并提出预测未来地下水资源变化不可忽略冰冻圈的影响,研究结论可类比推广至全球高寒山区,对于预测未来气候变化情景下水资源演变趋势和适应气候变化的水资源管理有着重要的意义。

微信图片编辑_20221010092201.jpg图1. 青藏高原及其子流域2003至2016年地下水储量的时空变化

南方科技大学为该论文第一单位。南科大环境科学与工程学院2020级硕士生邹一光为论文第一作者,匡星星副教授为论文通讯作者,合作者包括南方科技大学郑春苗讲席教授、香港大学焦赳赳教授、南方科技大学刘俊国讲席教授、以及西安交通大学姚莹莹教授。该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:https://doi.org/10.1029/2022GL100092 

 

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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