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GRL: 青藏高原湖泊水量变化与水量平衡
2017-05-03

  湖泊、积雪、冰川与河流是青藏高原水循环的重要组成部分。封闭流域湖泊是连接大气圈、冰冻圈、水圈、生物圈的纽带。湖泊对气候变化敏感、快速响应流域环境变化。青藏高原湖泊主要分布在内流区(即羌塘高原,封闭流域),由于很少受到人类活动的干扰,湖泊提供了气候变化的独特指标。过去几十年,青藏高原湖泊面积显示了明显的扩张,这有别于中国其他地区、亚洲其他高原、甚至全球其他地区或流域萎缩模式。目前青藏高原湖泊面积、水位变化已有大量研究报道,然而仍缺乏对过去几十年连续时间尺度湖泊水量变化研究。同时,受到站点观测资料的限制,青藏高原1200多个大于1平方公里湖泊中只有个别几个湖泊(如: 色林错、纳木错、当惹雍错、玛旁雍错、佩枯错)有定量的水量平衡估算,这对冰冻圈-水文过程的理解非常有限。

  中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心张国庆副研究员联合国内外科学家、结合遥感、测高、大地测量等数据,对青藏高原过去40多年来(1970s-2015年)每年湖泊面积、水位、水量的估算。研究表明:青藏高原湖泊面积、水位与水量变化相似、并同时经历了三个阶段,即1970s-1995年间略有减少、1996-2010年间快速增加、近几年来(2011-2015年)增速减缓。
  结合GRACE重力卫星数据、土壤水分、雪水当量、冰川物质平衡、冻土消融、湖泊水量,对2003-2009年青藏高原内流区质量平衡与湖泊水量平衡进行了估算。研究显示:湖泊(7.72 ± 0.63 Gt/year)与地下水储量(5.01 ± 1.59 Gt/year)增量相似。降水对湖泊水量增加占主体(74%),其次为冰川消融(13%)与冻土退化(12%),雪水当量贡献较少(1%)。
  由于冰川物质平衡ICESat-1数据的限制,目前只对2003-2009年间湖泊水量平衡进行了估算,随着TanDEM-X及即将发射的ICESat-2数据使用,湖泊水量平衡时间尺度可被扩展。另外,随着更多测高数据可利用,如Jason-3、sentinel-3A和3B、ICESat-2、Jason-CS、SWOT等,更多湖泊水位变化可被监测,直接估算湖泊水量平衡成为可能。
  该研究主要得到了国家自然科学基金(41571068)项目的支持,研究成果近期发表于Geophysical Research Letters期刊。
  论文链接:Zhang, G., et al. (2017), Lake volume and groundwater storage variations in Tibetan Plateau's endorheic basin, Geophys Res Lett, doi: 10.1002/2017GL073773.
图1.  1970s−2015年每年湖泊面积、水位与水量变化(相对于1970s)。插图显示三个阶段湖泊面积、水位与水量变化率
图2.  2003−2009年间青藏高原内流区(封闭流域)质量与湖泊水量平衡
 
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