全球约五分之一河流发生显著河道地貌形态演变！中科院南京地湖所重磅研究成果发布

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　　交汇点讯 近日，中国科学院南京地理与湖泊研究所研究员宋春桥课题组发布重磅研究成果，团队利用长时序卫星遥感、全球湖库数据集以及多源气象资料，揭示全球河流水域年代际变化类型、热点区域及其主要驱动因素。
　　从全球尺度监测河流的变化信号，并理解其背后的驱动因素，这类研究极具挑战性。河流是地球表面最活跃的生态系统和水循环组成部分之一，对人类社会经济发展、流域生态环境可持续和区域气候的稳定有着重要意义。在全球变暖、冰川冻土融化、洪涝灾害等全球变化，以及水库修建、水产养殖等人类活动对水文系统干扰增强的背景下，河流水文情势发生了大规模显著改变。
　　研究团队全面调查了全球范围内总长度为2097799km、总面积达769390km²的河道水域在21世纪初期(2000—2018)相对于1984—1999的变化情况，研究汇编了2000年以来全球新建水库数据集，并通过建立海量人工解译样本和机器学习方法，首次区分出全球河流水域变化的三种类型：建坝驱动型河流扩张(Type-R)，河道形态演变型(Type-M)，以及干湿水文信号主导类型(Type-H)。并围绕水文信号主导类型，研究得出了全球河流水域扩张和萎缩的空间格局和热点区域，以及河流水域变化的主要影响因素。
　　图1全球不同河流水域变化类型分布(Type-M：河道形态演变型；Type-H：干湿水文信号主导型；Type-R：建坝驱动型河流扩张).
　　结果表明，全球约有五分之一的河流发生了显著的河道地貌形态演变，如河道迁移、辫状水系摆动等。其中约有25%的此种类型演变发生在亚洲高山区周围，例如雅鲁藏布江、印度河、恒河、伊洛瓦底江、阿姆河，以及南美洲的亚马孙河中上游。这些流域内河道演变比例高达40%—80%。
　　是什么导致了河流形态发生变化？团队研究人员介绍，此类河流形态变化发生在特定水文和地质环境条件，如弯曲、多支流河道，并与地质活动、径流强度、坡降、河岸侵蚀强度和沉积率有关。除河流自身特征外，气候变化与人类活动也可能导致了河流不稳定性的增强。
　　例如在雅鲁藏布江、恒河、印度河等流域，冰川积雪融水导致的季节性径流的改变和调水蓄水等工程影响，河道不稳定性非常突出。水库修建导致的河流水域面积扩张尤为显著。在六级流域尺度，新修水库导致河流水域范围整体增加了30.5%，最为明显的发生在亚洲、南美以及非洲中西部的发展中国家和地区，其中巴西、中国和印度是新建水库影响河流水域面积最大的三个国家，分别贡献了21.7%、18.5%和10.5%。与其它类型(Type-H)的河流水域扩张信号强度来看，大坝修建的河流水域扩张效应不可忽视，其增加的河流水域范围占全球河流水域扩张的31.9%。
　　图2全球河流干湿水文信号特征.图上为2000-2018年相对于1984-1999的河流水域变化特征，图下为水域扩张和萎缩的主要热点区域。
　　以水文信号主导的河流水域范围变化范围如何？团队研究发现，在全球尺度，河流水域显著和中度增加的面积百分比分别达到9.0%和8.6%。通过量化各流域单元河流面积净变化幅度，揭示了全球增加和减少幅度最显著的八个热点地区的变化特征及与主要气候要素的关系。其中，正热点地区均位于亚洲，包括西伯利亚东部、青藏高原、西伯利亚中北部和亚洲中东部，主要因为高纬或高海拔地区对气候变化更为敏感的响应；而负热点分布在北美洲中部大平原、南美洲中东部、西伯利亚西部和印度北部，主要由干旱或半干旱气候主导。研究还探讨了我国黄河流域21世纪以来河流水域面积相对扩张的原因，结果表明可能与21世纪以来黄河水量统一调度和系列节水措施使得黄河水流恢复有关。
　　研究基于长时序卫星观测揭示了21世纪初全球河流水域范围的变化特征及主导驱动机制，可为联合国2030年可持续发展议程中未来河流优先保护和修复方案的制订提供了科学依据，同时呼吁采取国际行动来加强河流水域生态系统的长期跟踪监测和保护。
　　相关研究成果刊发于国际期刊Nature Communications上，论文通讯作者为宋春桥，第一作者为研究生吴倩浛与河海大学柯灵红副教授，合作作者还有堪萨斯州立大学的Jida Wang教授，北卡罗来纳大学教堂山分校Tamlin M. Pavelsky教授，弗吉尼亚理工学院George H. Allen教授，加州大学洛杉矶分校Yongwei Sheng教授，香港大学Jin Wu教授，中国科学院地理科学与资源研究所诸云强研究员，河海大学雍斌教授，南京大学张闻松，以及中国科学院南京地理与湖泊所的段学军研究员、王磊研究员、刘凯副研究员、陈探助理研究员及博士生范晨雨等。
　　新华日报·交汇点记者 程晓琳
　　通讯员 孙昊
　　编辑: 王甜
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