亞洲水塔動態變化與影響

科考隊長姚檀棟院士
青藏高原是地球第三極,被稱為“亞洲水塔”。冰川、積雪、凍土、湖泊、河流等是亞洲水塔的主要組成部分,其中冰川面積約10萬平方公里,多年凍土面積超過100萬平方公里,湖泊面積約5萬平方公里,積雪面積超過40萬平方公里。亞洲水塔孕育了長江、黃河、雅魯藏布江、印度河、恒河、湄公河、阿姆河、塔里木河等10多條亞洲大江大河。亞洲水塔的存在改變了地球行星風系,影響了亞洲東部和南部降水時空變化與生態格局,是我國及亞洲地區氣候系統穩定的重要屏障。
過去50年來,全球經歷了前所未有的氣候變暖,青藏高原的變暖幅度是同期全球平均值的2倍。這使得亞洲水塔正在發生劇烈變化,集中表現為冰川加速退縮、凍土退化、湖泊整體顯著擴張、冰川徑流貢獻增加。這些變化導致了冰崩等新型災害,增加了高原和周邊地區的水資源和水災害風險。同時,亞洲水塔變化也可以通過大氣圈和水圈與南北極變化協同聯動。因此,聚焦亞洲水塔冰川、積雪、凍土、湖泊和河流等關鍵過程,開展過去50年來的變化與影響的科學考察研究,提出應對亞洲水塔變化與影響的科學對策,不但對我國和“一帶一路”眾多國家水資源規劃管理和可持續發展具有重要的科學和現實意義,而且對全球生態環境保護具有前瞻科學意義。
本任務通過構建亞洲水塔三維綜合觀測體系和冰川災害鏈(冰崩和冰湖潰決災害)自動化監測預警平臺,開展基于野外科學考察、臺站觀測、遙感數據和模型模擬的亞洲水塔變化研究,摸清亞洲水塔的總儲量和水資源量,闡明亞洲水塔冰川、積雪、凍土、湖泊、河流等關鍵過程的變化特征,揭示近50年來亞洲水塔變化的過程與機理,預估未來不同氣候變化情景下亞洲水塔的變化趨勢;通過地球系統科學綜合集成研究,揭示亞洲水塔變化對青藏高原及周邊地區水循環與水生態的影響,評估亞洲水塔水—生態系統—人類社會系統的鏈式響應,提升區域防災減災能力,提出科學應對方案;并開展三極氣候與環境變化及其影響的全球尺度聯動研究,服務全球生態環境保護。
本任務依照科考報告、面向國家戰略需求、面向世界科技前沿、科學傳播四大成果體系,在五個方面產出突破性科考成果,包括:亞洲水塔水體多相態轉換過程與機理研究;亞洲水塔水循環動態觀測與模擬;亞洲水塔變化與水資源安全評估;亞洲水塔變化的廣域效應與三極(第三極、南極、北極)冰凍圈變化對比研究;冰崩和冰湖潰決災害監測預警體系建設。
本任務設置了8個專題:冰川-積雪-凍土變化與影響及應對、湖泊演變及氣候變化響應、河流演變與影響、水系固體物質源-匯過程與演變、雅江流域冰-河-湖演化歷史事件與耦合過程、亞洲水塔區水循環動態監測與模擬、水資源演變與適應性利用、亞洲水塔變化及其廣域效應。
本任務承擔單位為中國科學院青藏高原研究所,專題承擔單位包括中國科學院青藏高原研究所、中國科學院南京地理與湖泊研究所、水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院、中國地質大學(北京)、蘭州大學、中國科學院空天信息創新研究院、中國水利水電科學研究院。任務分隊長為姚檀棟院士,任務執行負責人為張建云院士和鄔光劍研究員。

