清华大学水利系副教授龙笛研究团队联合光学、测高和重力场遥感,并结合陆面和气候模型及需水数据,构建机器学习模型,反演和预估了从本世纪初至中叶(2002-2060年)的青藏高原陆地水储量变化,并评估其对下游地区供水能力的威胁。研究结果表明,在气候变暖、季风变化、地表短波辐射及降水相态变化的共同作用下,2002-2017年间青藏高原的陆地水储量变化在南部外流区(约160亿m3/年下降)和北部内流区(约56亿m3/年上升)存在显著差异。陆地水储量下降主要由兴都库什?喜马拉雅?念青唐古拉山脉的冰川后退、怒江?澜沧江流域土壤和地下水储量下降导致;陆地水储量上升主要由羌塘盆地湖泊扩张、喀喇昆仑?西昆仑山冰川质量增加导致。
青藏高原主要湖泊、冰川、河流分布。淡紫色表示内流区,淡黄色表示外流区,柱状图表示采用GRACE JPL Mascons估算的2002-2017年主要流域陆地水储量变化:红色柱状图表示水储量减少,蓝色柱状图表示水储量增加,柱体大小表示变化速率(Gt/年)
以本世纪中叶(2031-2060年)和初叶(2002-2030年)为对比时段,研究结果表明,尽管总体上青藏高原未来陆地水储量变化趋势将变缓,即水储量可能达到“新平衡”(New Equilibrium),但“亚洲水塔”水储量损失显著。在中等共享社会经济路径?典型浓度路径组合情景下(SSP2?4.5),青藏高原未来陆地水储量净损失可达2300亿m3,将严重威胁其供水能力。由于阿姆河(中亚最大的内陆河)及印度河(发源于中国,流经巴基斯坦、印度)流域未来降水变化较小,但气温显著上升,这两个流域可能成为“亚洲水塔”水资源短缺最严重的地区。以现阶段下游地区的总需水量为基准,未来陆地水储量显著下降将导致阿姆河、印度河上游水塔的供水能力分别下降约120%和80%。水储量供给能力下降意味着未来需要更多的替代水源,如大规模开采地下水或实施调水工程。考虑到阿姆河和印度河流域的地下水超采、人口快速增加以及沿河国家的用水纠纷现状,两个流域的水资源保护迫在眉睫。
亚洲主要流域需水和供水能力变化预估结果。柱状图表示下游需水量(D)、上游及下游天然供给能力(NSCu和NSCd)、上游水储量供给能力(SSC)及地表水储量供给能力(SSCs),在未来(2031—2060年)和现阶段(2002—2030年)的差异占需水基准值(2002—2030年的年均需水量)的百分比