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青藏高原河流輸沙量變化趨勢的不確定性
隨著全球變暖對高寒區水循環的加劇,河流輸沙量受氣候、水文、地表過程及人類活動等的影響也在變化,并且其變化存在不確定性,這一不確定性主要來自多影響因素正負反饋的平衡機制及其空間差異性。
由于研究區位于河流的源區或上游,人類活動規模較小因此暫不考慮人類活動的影響。圖?4?展示了影響青藏高原河流輸沙量的多因素作用示意圖,其中影響河流輸沙量變化的氣候要素主要包括氣溫和降水,地表過程要素主要包括冰川、凍土、植被覆蓋、融冰徑流、融雪徑流和降雨徑流等。
圖 4 影響青藏高原河流輸沙量變化的多要素作用示意圖
氣溫增加導致冰雪融水增加、凍土退化。其中,融水增加,一方面會增強侵蝕力,另一方面會通過與降雨洪峰的疊加增加水流的輸沙能力。土壤凍融,一方面通過季節性或日內的凍融循環影響地表水熱分布以及表土的可蝕性,另一方面解凍期間上層土壤的近飽和狀態耦合下層低粗糙度、弱透水性凍結層增加了發生嚴重水土流失的風險。降水,一方面通過降水強度變化影響對坡面土壤的侵蝕和搬運能力,另一方面通過改變徑流影響河道泥沙輸移能力,從而影響河流輸沙量的變化。氣溫、降水以及冰川融水這些因素可以被認為是增加河流輸沙量的正反饋因素。而植被通常認為是減少水土資源流失的負反饋因素:通過截留和改善土壤入滲降低地表產流,通過對地表土壤的保護作用抑制侵蝕量,從而減緩水土流失進程?。在青藏高原總體變暖變濕的背景下,植被覆蓋總體趨好,但個別地區也存在草場退化、土壤沙化的現象,因此植被變化對青藏高原河流輸沙量的影響尚未有全面評價,這也是導致河流輸沙量變化不確定性的主要因素之一。此外,氣候變化對凍土的影響以及凍土對土壤水熱及土壤可蝕性等的影響仍有很多方面尚不明確。這些正、負反饋因素的變化及其平衡機制的不確定性導致河流輸沙量變化的不確定性。
河流輸沙量變化的不確定性,同時受青藏高原內部的氣候格局及其水文和地表過程響應的空間差異影響。例如,近幾十年來,青藏高原總體呈變暖變濕趨勢,升溫導致冰川退縮、冰川融水增加及凍土退化等。同時,高原生態總體趨好,植被覆蓋指數呈增加態勢。然而,受印度季風減弱和西風加強的影響,其內部的氣候格局及其環境響應亦存在一定的空間差異。例如,降水量有北部加強南部減弱趨勢,冰川在西風影響區多處于穩定或前進狀態,在季風影響區多處于穩定或后退狀態,河流徑流量呈中部增加、東部和南部減少趨勢;返青期除西南部出現推后,其他地區呈提前趨勢。因此,了解青藏高原河流輸沙量的變化及其氣候響應機制,還需要考慮區域氣候變化的空間差異。