青藏高原湖泊擴(kuò)張！但水多了不一定是好事

出品：科普中國

作者：臧銅鋼（古氣候?qū)W碩士研究生）

監(jiān)制：中國科普博覽

編者按：為拓展認(rèn)知邊界，科普中國前沿科技項(xiàng)目推出“未知之境”系列文章，縱覽深空、深地、深海等領(lǐng)域突破極限的探索成果。讓我們一起走進(jìn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)之旅，認(rèn)識(shí)令人驚嘆的世界。

淡水資源一直對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，然而隨著全球變暖和人類活動(dòng)的影響，儲(chǔ)存著大量淡水資源的湖泊在全球范圍內(nèi)大多處于退縮狀態(tài)，但在青藏高原上的湖泊卻異常地出現(xiàn)了顯著擴(kuò)張的現(xiàn)象，這是否意味著我們淡水資源緊缺的情況得到了緩解？

（圖片來源：veer圖庫）

事實(shí)并非如此，相反，青藏高原還可能面臨著巨大的災(zāi)難。

中國科學(xué)院青藏高原研究所環(huán)境變化與多圈層過程團(tuán)隊(duì)的張國慶研究員等人通過模型模擬、實(shí)地調(diào)查和遙感監(jiān)測等手段系統(tǒng)地預(yù)測了到2100年青藏高原上湖泊的狀況（面積、水位、蓄水量等），揭示了湖泊擴(kuò)張可能導(dǎo)致的一系列災(zāi)害問題，并強(qiáng)調(diào)了需要制定有效的戰(zhàn)略來減輕湖泊擴(kuò)張帶來的危害。

同時(shí)，研究認(rèn)為需要進(jìn)一步保護(hù)生物多樣性，保障生活在這一生態(tài)敏感地區(qū)的人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，這一研究成果于2024年5月27日發(fā)表在《自然-地球科學(xué)》期刊上。

青藏高原面臨的挑戰(zhàn)是什么

水是生命之源，尤其是淡水資源對(duì)維持地球上的生命極其重要，同時(shí)影響著生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)和人類社會(huì)的經(jīng)濟(jì)。地球上可利用的地表淡水資源87%都儲(chǔ)存在湖泊中，但由于近幾十年來全球變暖和人類活動(dòng)的影響導(dǎo)致全球大多數(shù)湖泊都處于退縮狀態(tài)，而青藏高原上的湖泊卻是處于擴(kuò)張狀態(tài)，這并不是一件好事。

青藏高原的湖泊

（圖片來源：《科學(xué)通報(bào)》期刊）

青藏高原上擁有全中國數(shù)量最多、總面積最大的湖泊群（占全國湖泊的50%以上），若只計(jì)算面積大于1k㎡的湖泊，其數(shù)量也超過了1400個(gè)；除湖泊外還存在大量的冰川和永久凍土，這些都是珍貴的液態(tài)（湖泊）和固態(tài)（冰川、永久凍土）淡水資源。

由青藏高原發(fā)源的河流為東南亞地區(qū)的居民提供了大量的充足的淡水，因此青藏高原又被譽(yù)為“亞洲水塔”。

近幾十年來由于全球變暖，青藏高原上的冰川和凍土?xí)桩?dāng)其沖受到影響，大量冰川、凍土開始融化，融水進(jìn)入湖泊，青藏高原上的湖泊開始擴(kuò)張。

因此青藏高原的湖泊面積增大并不是淡水資源憑空產(chǎn)生的，而是以冰川凍土消融為代價(jià)，雖然湖泊擴(kuò)張、淡水資源增加可能會(huì)帶來一個(gè)更綠色也更宜居的環(huán)境，但湖泊擴(kuò)張也會(huì)帶來更加惡劣的影響：湖泊的持續(xù)擴(kuò)張正在導(dǎo)致潛在的流域合并或重組，威脅到該地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)安全。

青藏高原的湖泊—結(jié)則茶卡

（圖片來源：作者拍攝）

湖泊擴(kuò)張會(huì)帶來嚴(yán)重的自然和社會(huì)問題是顯而易見的，但未來湖泊會(huì)擴(kuò)張多少？又會(huì)對(duì)青藏高原帶來哪些具體的影響？這一系列的問題不能等到災(zāi)害發(fā)生后再去回答，要做到防患于未然，這就要用到模擬預(yù)測的手段，雖然過去已有一些預(yù)測湖泊變化的模型，但之前的研究更側(cè)重于特定的大型湖泊或單一案例研究，但未能涵蓋未來整個(gè)高原湖泊的全面變化及其對(duì)整個(gè)青藏高原的更廣泛影響。

為此，中國科學(xué)院青藏高原研究所的張國慶研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)通用的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建?？蚣軄斫鉀Q這些問題，該框架整合了影響湖泊面積的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素（降水、冰川融水、地表蒸散、湖泊蒸發(fā)），并結(jié)合了實(shí)地調(diào)查和遙感觀測。

在共享社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑（SSP）情景下，該團(tuán)隊(duì)量化了2021年至2100年各個(gè)內(nèi)生湖泊的面積、水位和蓄水量的年度變化。最終評(píng)估了對(duì)湖泊流域重組、基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)環(huán)境的影響程度。

未來80年青藏高原湖泊將會(huì)顯著擴(kuò)張

張國慶團(tuán)隊(duì)研究表明，到2100年，在SSP1-2.6,SSP2-4.5和SSP5-8.5方案下（SSP1-2.6,SSP2-4.5和SSP5-8.5代表了三種不同的模擬方案），青藏高原上內(nèi)陸湖泊的未來表面積預(yù)計(jì)將分別增加到53657±5068k㎡（與2020年的湖泊面積相比增加了52%，折合每十年約增加2303k㎡）、54311±5308k㎡（+54%，約每十年湖泊面積增加2385k㎡）和58716±6681k㎡（+67%，約每十年增加2936k㎡）。

隨著湖面面積的擴(kuò)大，預(yù)計(jì)到2100年，在SSP1-2.6方案下的水位將上升10.21±4.14m（約每十年上升1.28m），在SSP2-4.5方案下的水位將上升10.64±4.33m（約每十年上升1.33m），在SSP5-8.5方案下的水位將上升13.29±5.18m（約每十年上升1.66m）。

與2000年—2020年間湖泊面積分別增加約11400km2和水位上升約5.25米相比，未來湖泊表面積擴(kuò)張和水位上升的速度預(yù)計(jì)將大幅放緩。在接下來的80年里，湖泊蓄水量預(yù)計(jì)將增加652.97±211Gt（每十年約81.50Gt）、665.32±220Gt（每十年約83.13Gt）和908.44±282Gt（每十年約113.50Gt）。

未來80年里湖泊蓄水量的增加在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5方案下分別是2000年至2020年間蓄水量增加的約3.9、3.9和5.4倍，與20世紀(jì)70年代至2020年期間相比，到2100年儲(chǔ)水量的變化增加了約4倍。

張國慶團(tuán)隊(duì)研究表明，未來湖泊變化的空間分布存在明顯的異質(zhì)性。在青藏高原北部湖泊的變化最大，在SSP5-8.5方案下，預(yù)計(jì)到2100年，青藏高原北部湖泊的總面積將增加兩倍。

盡管相對(duì)青藏高原北部來說，其他區(qū)域的湖泊面積變化程度較小，但東南部、中部和西北部內(nèi)陸青藏高原的湖泊面積也將顯著擴(kuò)張（51%-71%）。從歷史變化規(guī)律上看，青藏高原南部的湖泊面積變化呈萎縮趨勢。

然而，張國慶團(tuán)隊(duì)的研究預(yù)測表明，在2021年左右，青藏高原南部的湖泊出現(xiàn)從收縮到擴(kuò)張的顯著轉(zhuǎn)變。湖面面積、水位和蓄水量的演變存在顯著差異。

在2020-2100年期間，湖泊蓄水量（水位和面積）的變化范圍從約0.61Gt（相當(dāng)于11.89m和8k㎡）到66Gt（59m和903k㎡）。大部分湖泊蓄水量增幅在約0.86Gt（3.96m和7.83k㎡，第25百分位）和約1.29Gt（14.21m和47.14k㎡，第75百分位）之間。

值得注意的是，色林錯(cuò)（西藏最大的湖泊、青藏高原第二大湖；青藏高原第一大湖是青海湖）表現(xiàn)出最大程度的蓄水量增加，約為66Gt，在SSP2-4.5方案下，色林錯(cuò)的湖泊表面積相應(yīng)增加約800k㎡，水位增加約21m。

在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5方案下，到2100年，由于湖泊擴(kuò)張導(dǎo)致70個(gè)、70個(gè)和79個(gè)湖泊盆地分別重組為28個(gè)、28個(gè)和31個(gè)盆地。這些湖泊盆地重組將主要發(fā)生在青藏高原北部、東部和南部。

此外，在上述三個(gè)方案下，21、19和23個(gè)湖泊將合并，分別形成10、9和11個(gè)湖泊。預(yù)計(jì)湖泊合并主要發(fā)生在青藏高原的東北部和東南部。

至2100年，青藏高原各區(qū)域湖泊面積擴(kuò)張情況

（圖片來源：《自然-地球科學(xué)》期刊）

湖泊擴(kuò)張帶來的嚴(yán)重后果

總結(jié)上述張國慶團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果：到2100年，青藏高原湖泊面積和湖泊水位都將顯著增加，尤其是青藏高原北部湖泊蓄水量的擴(kuò)張最為明顯，湖泊的擴(kuò)張導(dǎo)致湖泊盆地重組（主要發(fā)生在青藏高原北部、東部和南部）和湖泊相互合并（主要發(fā)生在青藏高原的東北部和東南部）。那么湖泊擴(kuò)張、湖泊盆地重組和湖泊相互合并等會(huì)對(duì)人類社會(huì)和自然生態(tài)造成怎么樣的影響？

到本世紀(jì)末，在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5模擬方案下將分別有1023±281、959±274和1481±421公里的道路被淹沒。根據(jù)SSP2-4.5（SSP1-2.6和SSP5-8.5），預(yù)計(jì)2030年、2040年和2050年分別有約118公里（149公里和136公里）、215公里（264公里和258公里）和331公里（382公里和390公里）的道路面臨洪水風(fēng)險(xiǎn)。被淹沒的道路主要集中在青藏高原南部內(nèi)陸。

盡管最顯著的湖泊擴(kuò)張預(yù)計(jì)在青藏高原北部內(nèi)陸，但季節(jié)性凍土的存在限制了道路建設(shè)和人類通行，導(dǎo)致被洪水淹沒的道路減少。相反，盡管預(yù)計(jì)在青藏高原東北部的湖泊擴(kuò)張較少，但由于人類活動(dòng)的增加和湖泊附近道路的普及，預(yù)計(jì)大量路段將被淹沒。

在湖泊規(guī)模上，有12個(gè)湖泊（包括三個(gè)最大的湖泊，色林錯(cuò)、納木錯(cuò)和青海湖）被認(rèn)為潛在危害最大：色林錯(cuò)附近被淹沒的道路最多，預(yù)計(jì)到2100年，被淹沒的道路長度將達(dá)到約84.13-119.08公里。此前由于色林錯(cuò)的快速擴(kuò)張，S208公路于2023年9月底被洪水沖毀。

納木錯(cuò)附近幾乎遍布道路，在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5三種模擬方案下，預(yù)計(jì)分別有約73.27公里、約34.02公里和約118.91公里的道路被淹沒。由于青海湖的大幅擴(kuò)張，西北部的一些道路被淹沒。根據(jù)SSP5-8.5，預(yù)計(jì)約46.9公里的道路將被淹沒。

總之，未來湖泊擴(kuò)張會(huì)導(dǎo)致大量道路有被淹沒的潛在風(fēng)險(xiǎn)，這是未來鐵路和道路規(guī)劃中應(yīng)考慮的嚴(yán)重威脅。

色林錯(cuò)附近的S208公路被沖毀

（圖片來源：《自然-地球科學(xué)》期刊；標(biāo)注為作者添加）

在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5方案下，預(yù)測表明到2100年，估計(jì)將分別有566萬、740萬和578萬人居住在青藏高原，那么大約分別有462、458和615個(gè)定居點(diǎn)將被淹沒，其中大多數(shù)位于青藏高原南部內(nèi)陸。

此外，預(yù)計(jì)將有83至93個(gè)湖泊會(huì)淹沒其附近的居民定居點(diǎn)，其中色林錯(cuò)造成的危害最大，在各種SSP預(yù)測方案下色林錯(cuò)將會(huì)淹沒64至81個(gè)定居點(diǎn)。一些定居點(diǎn)目前已經(jīng)面臨洪水或面臨更大的危險(xiǎn)，例如扎日南木錯(cuò)附近的村莊和建筑。

大量居民定居點(diǎn)將會(huì)被淹沒

（圖片來源：《自然-地球科學(xué)》期刊）

扎日南木措附近村莊將會(huì)被淹沒（黃色框是村莊原本位置）

（圖片來源：《自然-地球科學(xué)》期刊）

到2100年，在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5方案下，預(yù)計(jì)淹沒面積將分別達(dá)到8533、9132和11576k㎡。假設(shè)牲畜分布均勻，超過500,000頭牲畜可能會(huì)受到干擾。在每種SSP情景中，到2100年，會(huì)有4241±1168、4459±1241和5968±1823k㎡的草原將被淹沒。

這將直接導(dǎo)致牲畜產(chǎn)量下降，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)啬撩竦纳?jì)，進(jìn)一步加劇貧困水平。張國慶團(tuán)隊(duì)在研究中還確定了291個(gè)在高原上的湖泊，這些湖泊對(duì)草原的安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。農(nóng)田的喪失可能會(huì)擾亂糧食生產(chǎn)，影響當(dāng)?shù)丶Z食安全和區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)。

草原受到被淹沒的危險(xiǎn)

（圖片來源：《自然-地球科學(xué)》期刊）

此外冰川融水進(jìn)入湖泊導(dǎo)致湖泊鹽度下降，改變當(dāng)?shù)氐暮瓷鷳B(tài)系統(tǒng)，使物種喪失，生物多樣性遭到破壞；湖泊擴(kuò)張導(dǎo)致水文、地貌發(fā)生改變，如2011年卓乃湖（藏羚羊的主要產(chǎn)仔地之一）潰決，阻斷了藏羚羊的遷徙路線，極大地影響了藏羚羊的生存和繁殖；從社會(huì)經(jīng)濟(jì)角度來看，根據(jù)2022年的投資成本，在SSP2-4.5預(yù)測情景下，到2100年道路被淹造成的直接經(jīng)濟(jì)損失估計(jì)為200億-500億元人民幣。

結(jié)語

鑒于當(dāng)前全球變暖和氣候變化的背景，全面了解青藏高原上未來湖泊的變化對(duì)于有效管理水資源、減輕危害和保護(hù)這一重要地區(qū)的生態(tài)至關(guān)重要。張國慶團(tuán)隊(duì)的研究為未來規(guī)劃提供了科學(xué)指南，并為避免即將到來的湖泊擴(kuò)張?jiān)斐傻臍缧院蠊峁┝藢氋F的見解。

隨著全球變暖，冰川融化，未來青藏高原湖泊將會(huì)持續(xù)擴(kuò)張，如果不加以應(yīng)對(duì)將會(huì)導(dǎo)致村莊、道路被淹沒，造成大量經(jīng)濟(jì)損失；使本就脆弱的生態(tài)環(huán)境遭到毀滅性打擊，生物多樣性遭到破壞。因此需要制定有效的戰(zhàn)略來避免未來可能出現(xiàn)的危害，同時(shí)保護(hù)生物多樣性，保障生活在這一生態(tài)敏感地區(qū)的人民的福祉。

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