揭示氣候變暖正加速喜馬拉雅河流擺動(dòng)
近日，由我國(guó)科學(xué)家牽頭完成的一項(xiàng)研究顯示，全球氣候變暖正在顯著加速喜馬拉雅高山區(qū)河流的彎曲、遷移與改造過(guò)程。相關(guān)成果于近日發(fā)表在國(guó)際頂尖期刊《科學(xué)》上。同時(shí)，《科學(xué)》雜志同期刊發(fā)了觀點(diǎn)文章評(píng)論報(bào)道，認(rèn)為該項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)表明喜馬拉雅河流動(dòng)態(tài)可以作為氣候變暖的早期響應(yīng)信號(hào)，這對(duì)于理解全球變化具有重要指示意義。
河流的蜿蜒與遷移是塑造地球地貌的基本過(guò)程之一。“亞洲水塔”青藏高原是亞洲多條大江大河的發(fā)源地，其河流動(dòng)態(tài)變化深刻影響著下游約20億人口的水資源安全與生態(tài)環(huán)境。
由“亞洲水塔動(dòng)態(tài)變化與影響”任務(wù)“水系固體物質(zhì)源-匯過(guò)程與演變”專題中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）和四川大學(xué)等國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)組成的研究團(tuán)隊(duì)，利用多源遙感影像與長(zhǎng)期野外考察數(shù)據(jù)，首次對(duì)1980年至2020年間，喜馬拉雅三大河流上游流域內(nèi)的1582公里的河道與1079個(gè)河曲形態(tài)演變，以及近百萬(wàn)次遷移過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)量化分析。研究發(fā)現(xiàn)，與1980年至2000年相比，2000年至2020年間，不受約束的自由河曲遷移速率平均增加約78%，裁彎取直與河道決口的發(fā)生頻率分別增加87%和30%，單河道與多河道之間的形態(tài)轉(zhuǎn)換頻率增加77%。綜合反映河道活躍程度的指數(shù)在過(guò)去四十年間提升了超過(guò)一倍。這意味著該地區(qū)的河流變得“更加活躍”和“不穩(wěn)定”，其改造自身與周邊地貌的速度在近二十年里急劇加快（圖1）。
研究進(jìn)一步揭示，氣候變暖導(dǎo)致的冰川、凍土等冰凍圈要素加速退化，是驅(qū)動(dòng)上述變化的核心原因。喜馬拉雅地區(qū)升溫速率約為全球平均值的兩倍，加速了冰川退縮、凍土消融和季節(jié)性凍層退化。這一過(guò)程帶來(lái)三方面連鎖效應(yīng)：一是冰川融水和徑流增加，輸沙能力增強(qiáng)；二是凍土退化使河岸抗沖蝕能力顯著下降；三是熱侵蝕作用加劇，河岸崩塌更易發(fā)生。這些因素共同作用，使河道形態(tài)對(duì)氣候變化的響應(yīng)更為敏感和直接（圖2）。研究認(rèn)為，喜馬拉雅上游河流是全球范圍內(nèi)識(shí)別氣候驅(qū)動(dòng)河流地貌變化的理想“哨點(diǎn)”。
本研究揭示了氣候、冰凍圈以及河流地貌之間的復(fù)雜耦合機(jī)制，驗(yàn)證了“亞洲水塔”區(qū)水文地貌過(guò)程對(duì)氣候變暖的快速響應(yīng)，對(duì)于預(yù)判未來(lái)氣候變化下喜馬拉雅山區(qū)的河流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、保護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)、保障區(qū)域水資源安全具有重要現(xiàn)實(shí)意義。研究成果為青藏高原及周邊地區(qū)制定氣候適應(yīng)策略、開展防洪減災(zāi)、推進(jìn)生態(tài)保護(hù)修復(fù)提供了關(guān)鍵科學(xué)支撐，也為全球山地冰凍圈區(qū)的河流管理提供了中國(guó)方案。
圖1 喜馬拉雅上游自由河曲正在加速“擺動(dòng)”
圖2 氣候變暖驅(qū)動(dòng)冰凍圈退化加速高寒山區(qū)河流地貌動(dòng)態(tài)演變示意圖