凍土變化深刻影響流域產匯流及水源涵養能力

近日，中國科學院西北生態環境資源研究院冰凍圈水文研究團隊在青藏高原多年凍土領域的研究取得了突破性進展，該團隊的研究成果為理解高寒區水文水資源變化提供了全新的視角。這項研究不僅揭示了多年凍土活動層凍融變化對流域水文過程的影響，還量化了凍土層上水在河道徑流變化中的重要貢獻，為流域水資源管理提供了新的科學依據。相關論文發表于《水文與地球系統科學》和《土地鏈》。

多年凍土，作為青藏高原等高寒地區的獨特地質現象，其隔水作用使得凍土流域的產匯流過程顯著不同于非凍土區。研究團隊指出，多年凍土活動層的凍融變化對流域內“降水-土壤水-凍土層上水-地表徑流”的水交互遷移轉化關系具有直接影響，且這種影響因高寒植被下墊面的不同而有所差異。因此，深入理解多年凍土的變化規律及其對水文過程的影響，對于促進高寒區水文水資源研究具有重要意義。

為了揭示這一復雜的水文機制，研究團隊基于青藏高原多個站點的長期實測數據，通過數據分析和模型模擬，量化評估了多年凍土流域活動層土壤水、凍土層上水以及地表徑流之間的水文聯系。研究結果顯示，凍土層上水與河道徑流過程之間存在高度相關性，典型小流域的實測資料表明，凍土層上水可貢獻57%至66%的河道徑流變化。這一發現凸顯了凍土層上水在流域水文循環中的關鍵作用。

此外，研究還發現寒漠、冰川、高寒草甸等景觀帶是西北高寒凍土流域最主要的產流區。以疏勒河上游為例，該流域超過95%的年徑流量源自冰川、高寒草甸及寒漠景觀。這一發現進一步證實了高寒區特定景觀類型在流域水資源形成和維持中的核心地位。

更為引人關注的是，模擬結果顯示多年凍土退化將對流域徑流產生顯著影響。具體來說，多年凍土退化將削減洪水徑流并在一定程度上增加枯水期徑流，且這種影響因景觀類型的不同而表現出明顯差異。這一發現對于預測和應對高寒區水資源變化、制定合理的水資源管理措施具有重要的指導意義，也為未來高寒區水資源的可持續利用和管理提供了堅實的科學基礎。

相關論文鏈接：https://doi.org/10.5194/hess-28-973-2024

https://doi.org/10.1016/j.catena.2024.108643

多年凍土活動層凍融過程“土壤水-凍土層上水-地表徑流”動態的響應理論框架。西北生態環境資源研究院供圖。