习近平总书记指出：“青藏高原是世界屋脊、亚洲水塔，是地球第三极，是我国重要的生态安全屏障、战略资源储备基地，是中华民族特色文化的重要保护地。”青藏高原各类陆地水储量（如湖泊、冰川、土壤水、地下水储量）的变化，与区域能量、水、碳循环，亚洲主要江河源区的冰雪融水补给，以及下游约20亿人口的水资源利用密切相关。气候变化使“亚洲水塔”水储量在过去20年间发生了显著失衡，对该区域可持续发展带来一系列挑战。

近期，清华大学水利系副教授龙笛研究团队联合光学、测高和重力场遥感，并结合陆面和气候模型及需水数据，构建机器学习模型，反演和预估了从本世纪初至中叶（2002-2060年）的青藏高原陆地水储量变化，并评估其对下游地区供水能力的威胁。研究结果表明，在气候变暖、季风变化、地表短波辐射及降水相态变化的共同作用下，2002-2017年间青藏高原的陆地水储量变化在南部外流区（约160亿m³/年下降）和北部内流区（约56亿m³/年上升）存在显著差异。陆地水储量下降主要由兴都库什‒喜马拉雅‒念青唐古拉山脉的冰川后退、怒江‒澜沧江流域土壤和地下水储量下降导致；陆地水储量上升主要由羌塘盆地湖泊扩张、喀喇昆仑‒西昆仑山冰川质量增加导致。

青藏高原主要湖泊、冰川、河流分布。淡紫色表示内流区，淡黄色表示外流区，柱状图表示采用GRACE JPL Mascons估算的2002-2017年主要流域陆地水储量变化：红色柱状图表示水储量减少，蓝色柱状图表示水储量增加，柱体大小表示变化速率(Gt/年)

以本世纪中叶（2031-2060年）和初叶（2002-2030年）为对比时段，研究结果表明，尽管总体上青藏高原未来陆地水储量变化趋势将变缓，即水储量可能达到“新平衡”（New Equilibrium），但“亚洲水塔”水储量损失显著。在中等共享社会经济路径‒典型浓度路径组合情景下（SSP2‒4.5），青藏高原未来陆地水储量净损失可达2300亿m³，将严重威胁其供水能力。由于阿姆河（中亚最大的内陆河）及印度河（发源于中国，流经巴基斯坦、印度）流域未来降水变化较小，但气温显著上升，这两个流域可能成为“亚洲水塔”水资源短缺最严重的地区。以现阶段下游地区的总需水量为基准，未来陆地水储量显著下降将导致阿姆河、印度河上游水塔的供水能力分别下降约120%和80%。水储量供给能力下降意味着未来需要更多的替代水源，如大规模开采地下水或实施调水工程。考虑到阿姆河和印度河流域的地下水超采、人口快速增加以及沿河国家的用水纠纷现状，两个流域的水资源保护迫在眉睫。

亚洲主要流域需水和供水能力变化预估结果。柱状图表示下游需水量(D)、上游及下游天然供给能力(NSCu和NSCd)、上游水储量供给能力(SSC)及地表水储量供给能力(SSCs)，在未来(2031—2060年)和现阶段(2002—2030年)的差异占需水基准值(2002—2030年的年均需水量)的百分比

8月15日，龙笛研究团队及合作者以“气候变化威胁青藏高原的陆地水资源储量”（Climate change threatens terrestrial water storage over the Tibetan Plateau）为题，在国际学术期刊《自然·气候变化》（Nature Climate Change）上发表气候变化对青藏高原水储量影响的最新研究成果，龙笛为本研究通讯作者，2018级博士生李雪莹为第一作者。其他合作者包括2018级博士生李兴东、教授田富强、博士孙章丽、教授王光谦，以及美国德克萨斯大学教授布里吉特·斯坎伦（Bridget Scanlon）、美国宾夕法尼亚洲立大学教授迈克尔·曼（Michael Mann）。

本研究由基金委“西南径流”重大研究计划集成项目和“第二次青藏高原综合科学考察”项目共同资助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41558-022-01443-0