青藏高原分布着世界上海拔最高的湖泊群,是区域水循环的重要组成部分,对调节区域气候、维持生态平衡具有重要作用。在气候暖湿化和冰冻圈快速消融背景下,青藏高原内流区湖泊自上世纪90年代末以来总体出现快速扩张,对区域地貌和生态环境产生了显著影响。青藏高原内陆区湖泊的持续扩张还导致了水系重组,如封闭湖泊出现水体外溢、相邻湖泊出现合并等等,这一过程进一步影响了区域地貌和水循环变化。
2023年9月21日,西藏最大湖泊色林错湖水出现外溢至班戈错,标志着色林错和班戈错自中晚全新世水位下降分开后再次出现贯通。该事件发生后,中国科学院青藏高原研究所环境变化与多圈层过程团队研究人员及时赶往现场,详细调查了色林错湖水外溢区域地貌特征,并开展了无人机航拍、径流测量、湖水位监测等相关工作。在此基础上,结合卫星遥感资料分析了此次事件发生的过程和原因,预估了色林错未来湖泊水位变化及其对周边基础设施的影响。研究成果近期以“Overflow of Siling Co on the central Tibetan Plateau and its environmental impacts”为题发表在《Science Bulletin》上。
色林错位于青藏高原中部,是西藏自治区最大的内陆湖泊。色林错和班戈错原本处于两个独立的流域,相互之间没有明显的水文关联。两湖最近处直线距离约5km,拉萨至双湖的省道S208线由两个湖泊之间的堤坝上经过,堤坝高出色林错湖面约3-5m。调查发现,此次溃决发生在色林错和班戈错之间的一条古河道内。此次色林错湖水外溢处河道宽度达170~200米,最深处近2米。由于色林错湖面高出班戈错约25米,其湖水外溢将导致班戈错近期内快速扩张,直至两湖水位持平。遥感资料表明,在色林错湖水外溢之后的一个月内,班戈错湖泊面积增加了10%以上。
对色林错过去50年湖泊水位和附近气象资料分析发现,此次湖水外溢的主要原因是过去20年来湖水水位持续上涨。上世纪90年代末以来,色林错水位出现快速上涨,1998-2023年累积上涨超过13米。此外,2023年8-9月流域内降水的显著偏高,流域北部安多气象站记录到2次极端降水事件,这进一步导致了色林错水位的持续上涨,并最终超过溢出的临界点。
基于前期已在色林错流域构建的WEB-DHM-SF模型,对色林错未来变化预估表明,SSP126和SSP585情景下,2023-2100年色林错水位将分别继续上涨11.7米和16.8米。即使在最低排放情景下,色林错水位仍将继续上涨,并在2030年前后与班戈错合并。作者建议,相关部门应及时识别气候变化背景下青藏高原内陆区湖泊扩张对周边道路、桥梁和村庄等基础设施带来的潜在危险,并开展关键湖泊水位变化实时监测和预警研究。
我所环境变化与多圈层过程团队类延斌副研究员为论文第一和通讯作者,周璟助理研究员为论文共同第一作者。该研究由第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK0201)以及国家自然科学基金(41988101, 41971097, and U2202208)等项目联合资助。
原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2095927324005310
图1 青藏高原中部色林错湖水外溢位置以及溃决洪水导致的道路中断 图(c) 和(e)为色林错湖水出现外溢的位置 图 (d) 和(f)为溃决洪水冲毁道路的施工现场 (照片拍摄于2023年10月23日)
图2 青藏高原中部色林错过去(1976-2023年)湖泊水位变化和未来(2023-2100年)水量变化 图a为色林错湖水外溢和溃决洪水的位置(2023年10月7号Landsat 8卫星影像) 图b为基于卫星测高和水深剖面反演的1976 -2023年色林错水位变化图c为色林错和班戈错之间的地形图及发生溃决洪水后新形成的河道(地形图由SRTM DEM生成) 图d为沿着色林错和班戈错之间古河道生成的相对高度剖面图以及不同时期两湖湖面的相对位置 图e为SSP126和SSP585情景下1980-2100年色林错湖泊水量变化 图f为SSP126 情景下2030 年色林错的水面范围