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科学研究

研究成果

国际河流与生态安全研究院陈峰课题组发文揭示澜沧江-湄公河过去、现在和未来年径流量变化及其驱动机制

更新时间: 2024-07-18 编辑:czy

近日,太阳成集团tyc234cc陈峰研究员团队在国际学术期刊Science of the Total Environment发表研究论文“Past, present and future changes in the annual streamflow of the Lancang-Mekong River and their driving mechanisms”(https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174707),基于清盛水文站实测径流量数据和多套格点及模拟的水文气候数据,揭示了20世纪以来及21世纪未来预估的澜沧江-湄公河年径流量变化及其驱动机制。

自第二次工业革命以来,气候变化和人类活动的加剧对于全球和区域水循环产生了显著的影响,受到世界范围内的广泛关注。发源于青藏高原的澜沧江-湄公河是亚洲重要的跨国水系,也是世界第九大河流,承载着中国西南部和东南亚的大量人口。尤其是在大湄公河次区域社会经济快速发展和澜-湄合作机制建立的背景下,澜沧江-湄公河的水资源配置合作与冲突并存,且水文站和气象站的实测数据时间和获取均存在限制,对于其径流量的演变规律和驱动机制的深入了解提出新要求。例如2019年湄公河遭遇极端干旱,流域内多处水位降至有记录以来的最低水平,引发了许多有关极端气候和水利工程影响的讨论。因此,亟需加强澜沧江-湄公河流域内的水资源从历史时期到未来预估的长期演变规律及机制研究,为增强对极端气候事件带来的水资源不确定性的科学理解和规划未来的干旱适应性策略提供数据支撑。

研究团队聚焦上述问题,通过澜沧江-湄公河流出中国后的第一个关键节点——清盛水文站的1960-2007年实测径流量数据以及多套长期格点水文气候数据,结合古气候模拟数据和CMIP6未来预估数据,基于嵌套多元线性回归进行长期径流量变化的拟合以及驱动机制的探讨。研究结果表明,澜沧江-湄公河年径流量与降水为主的区域水文气候变化存在密切联系,在过去的一个多世纪内拟合年径流量揭示了三个洪水期和三个干旱期,旱涝较为频发。同时,2019年澜-湄流域遭遇了历史最低的降水和最高的气温,但水利工程的错峰充蓄等功能很可能发挥了重要作用,使得其干旱程度在过去一个多世纪并非最为严重。基于全球海温和海气压数据及通用地球系统模式上千年集合(CESM-LME)的古水文气候模拟数据,澜沧江-湄公河年流量与IOD和ENSO现象密切相关,表现为低纬度印度洋和太平洋的海温及海气压的东西向差异推动了印度和太平洋沃克环流的变化,进而改变亚洲季风系统的强度和到达澜-湄流域的水汽含量,并最终影响降水和径流的变化。进一步结合CMIP6数据对未来全球变暖背景下的径流量进行预估,研究显示季风增强和冰川融化将导致水资源补给增加,导致澜沧江-湄公河年流量持续增加,特别是在高排放情景和21世纪末。此外,ENSO和IOD引起的极端径流的风险和水平在未来均呈上升趋势。澜沧江-湄公河是连接中国和东南亚经济发展和文化交流等的重要纽带,对于沿岸国家的水资源利用、水电开发、农业生产和城市发展等方面至关重要。考虑到河流动态变化具有高度的时空异质性,澜-湄流域内国家需要进一步开展全面合作,加强流域内的流量控制,科学合理地增强水基础设施和水资源配置的协同作用,将有助于减少极端水文气候事件造成的社会和生态经济损失。

云南大学为该文的第一作者单位,国际河流与生态安全研究院2023级博士研究生王世杰为第一作者,陈峰研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委青藏高原地球系统基础科学中心项目(41988101)、第二次青藏高原综合科学考察研究专项(2019QZKK010206)、国家自然科学基金(32061123008、91547115)等项目共同资助。

论文信息:Shijie Wang, Feng Chen, Mao Hu, Youping Chen, Honghua Cao, Weipeng Yue, Xiaoen Zhao. (2024). Past, present and future changes in the annual streamflow of the Lancang-Mekong River and their driving mechanisms.Science of the Total Environment. (https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174707)

图1研究区概况图

图2基于多套格点水文气候数据及嵌套主成分回归的澜沧江-湄公河年径流量拟合(1891-2021年)

图3CESM-LME模拟中ENSO及IOD正负位相年份的降水和水汽输送异常

图4CMIP6年澜沧江-湄公河径流量未来预估以及ENSO/和IOD正负位相引起的相对径流量变化