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全球变化对陆地水循环过程与地球水资源状况具有重要影响，特别是分布于干旱/半干旱区、对气候和环境改变极度敏感的内流河流域。近日，一项由美、中、加、法、德和奥六国科学家组成的团队合作完成的研究揭示：21世纪初以来全球内流区的水储量正以惊人的速率下降。相关成果（论文题目"Recent Global Decline inEndorheic Basin Water Storages"）于11月30日发表在《自然-地球科学》杂志。“在气候变暖及人类活动需水量增加的背景下，内流区水储量的显著减少将给当地水资源利用带来非常严峻的挑战。” 论文共同第一作者、中国科学院南京地理与湖泊研究所宋春桥研究员告诉“卫星重力与水文学”公众号。 “近年来，越来越多的证据显示内流盆地的水量失衡，比如曾经为世界第四大湖的咸海从上世纪60年代以来显著萎缩，其水量已减少80-90%，并由原来的淡水湖演变为咸水湖。”该文通讯及共同第一作者、美国堪萨斯州立大学（Kansas StateUniversity）Jida Wang（王继达）教授指出，“这些局地尺度的证据促使我们对全球内流区流域的水量平衡开展系统调查。” 美国宇航局（NASA）与德国航空中心联合发射的GRACE重力测量卫星，可以观测地球重力场变化，进而让科学家能够推测出全球陆地水储量的变化。“我们的研究表明，仅占全球陆地面积约五分之一的内流区的总水储量在2002-2016年期间以约1000亿立方米/每年的速率减少，其下降速率将近外流区（除南极和北极格陵兰冰盖区以外）的两倍。”这种损失速度约相当每年干涸掉一个青海湖（中国最大的湖泊）或25个太湖的水量。
图1. GRACE卫星观测的全球内流区水储量变化. (a) 内流区水储量(TWS)在2002-2016年期间的变化速率(等效水高趋势: mm/yr); (b) 研究时段外/内流区水储量变化时间序列对比. 对于内流区水储量急剧损失的原因，此项研究进行了对比分析。结果显示：外流区水储量变化信号与全球的强气候现象（如厄尔尼诺或拉尼娜事件）紧密联系，呈现较明显的年际或多年周期性波动；相较而言，内流区的水储量变化与短期的气候波动联系较弱。该对比反映了在这些干旱内陆地区水储量变化可能受更长时间尺度的气候作用和人类活动（如河流截流调水、地下水开采等）的影响。 此项研究不仅利用了GRACE观测，也结合光学遥感、多源测高卫星资料及模型，定量估算了全球内流区地表水（主要湖泊和冰川等）、土壤水及地下水层三个主要组成要素的储量变化。研究显示，三者对水储量总亏损呈比例相当的贡献，但其比重呈显著的区域差异性。例如，撒哈拉沙漠及阿拉伯地区的水储量下降主要是因为地下水超采引起的入不敷出；而在欧亚大陆腹地，近一半的水储量减少是由于地表水的亏损，包括中亚几个大型湖泊（里海、咸海、乌尔米亚湖等）水量的大幅度减少，气候干旱是一个方面的原因，另外其大规模的农业灌溉对入湖河流径流的截取利用和地下水过度开采也是引起区域水储量亏损的重要因素。 由于拥有相对封闭的地理环境条件和相对独立的水循环系统，内流区的水储量年代际变化对全球水循环过程和海平面上升都有着十分重要的含义。根据世界气候研究计划全球海平面收支研究组的评估报告，1993年以来全球海平面显上升趋势正在加速，平均每年上升3.1毫米。全球海平面上升主要是由于：（1）海洋变暖引起的热膨胀，（2）南极与格陵兰岛冰盖消融融水，（3）陆地水储量减少通过水循环系统进入海洋使海平面上升。陆面水贮量变化对海平面的贡献是多途径的，过去的研究主要关注冰川消融及地下水开采利用的正贡献效应（使海平面上升）及水库修建蓄水的负贡献。此研究表明过去14年的内流区水储量亏损如果通过水循环最终完全进入海洋会相当于对海平面上升约4mm的正贡献效应，约解释同时期海平面上升近10%的来源。与其它海平面变化贡献因子相比，内流区水储量的流失量约等于同期内全球地下水开采消耗总和，或两极以外地区的约一半冰川融水对海平面的贡献量。 “我们的研究主要传达三个方面的信息,” 王继达教授与宋春桥研究员总结。“其一，内流区作为一个独特的水循环系统，其水储量在21世纪以来的显著亏损反映了其对内陆区气候变化与人类活动作用的综合响应，也印证了全球变化研究关于‘干旱地区变得更干’的结论；二、海平面加速上升是全社会共同关注的问题，陆地水储量的变化对海平面上升贡献的量化一直存在较大的不确定性，本研究表明在年代际尺度上，全球内流区水储量变化是海平面上升不可忽视的重要因子；三、此项研究发现水储量亏损最严重的区域分布在欧亚大陆内流盆地，是我国“一带一路”发展战略的核心地区，国内外专家广泛指出其水问题形势十分严峻，未来可能是风险和冲突的引爆点，是地缘政治的一个焦点和核心问题，因此我们需要加强遥感与模型相结合的手段在该地区水循环过程理解、水资源利用与规划及跨境水问题解决等方面的应用。” 研究获得美国堪萨斯州立大学、美国宇航局（NASA）、中国“千人计划”青年项目等多方的资助。 （编辑：Nicola） |
