冰川退缩、冻土退化、湖泊扩张……我们该如何守护“亚洲水塔”？

青藏高原被称为"亚洲水塔"，这座水塔中有多少水？我国第二次青藏科考队于日前给出了答案：相当于230个三峡水库。全球变暖让"亚洲水塔"发生哪些变化？该如何守护？

撰文/记者 李鹏 编辑/陈永杰

新媒体编辑/陈炫之

采访专家：

朱立平（中国科学院青藏高原研究所研究员）

近日，第二次青藏科考发布最新研究成果，被称为"亚洲水塔"的青藏高原及周边高山地区，其冰川储量、湖泊水量和主要河流出山口径流量之和超过9万亿立方米。此外，积雪和冻土的水量估算还在进行中。在全球气候变暖的大背景下，"亚洲水塔"出现了哪些变化，又带来了什么样的危机？

▲青藏高原由于储水丰富被称为"亚洲水塔"（供图：视觉中国）

蓄水量相当于230个三峡水库

青藏高原及周边高山地区，被称为"地球第三极"。已有研究表明，第二次青藏高原综合科学考察队进行的初步估算表明，其中冰川面积约10万平方公里，常年积雪面积约30万平方公里，多年冻土面积约130万平方公里，湖泊面积约5万平方公里。

测算表明，"亚洲水塔"冰川储量、湖泊水量和主要河流出山口处的径流量三者之和超过9万亿立方米，至少相当于230个三峡水库的最大蓄水量。

▲研究人员利用无人船测量湖泊水量（中科院青藏高原研究所供图）

中国科学院青藏高原研究所研究员朱立平说，对于湖泊而言，他们会先实地测量一些湖泊的水下地形，估算这些样本的储水量，而后建立湖泊面积与水量之间关系模型，再根据相似性原理推测出更多湖泊的水量。冰川的水储量计算也是大致的原理，只不过计算过程更为复杂一些。但是，这也还不是"亚洲水塔"储水量的总和，因为青藏高原积雪和冻土的水量估算目前还没有一个大致结果。

"如果将源自全球高山的水资源划分为不同的水塔单元，在全球可划分为78个水塔单元，而青藏高原则占据着其中最重要的13个水塔，这里有最大的水资源需求和巨大的水资源供给。"朱立平表示。

▲青藏高原上的冰川基本都是由降水遇冷冻结形成，蕴藏着大量的淡水资源（中科院青藏高原研究所供图）

此外，"亚洲水塔"对整个中国的气候格局也有重大影响。因为亚洲水塔不仅为这片区域提供着重要的水资源，也极大地影响着地表的湿度与能量反射率，而高原地表湿度和能量反射率决定着其吸热程度，在大气环流的作用下，通过水汽和热量输送对中国东部的降水分布格局产生重要的影响。

▲10条大江大河源自青藏高原，为亚洲广袤地区提供着充足的水资源（朱立平供图）

一个典型的例子就是1997年冬季至1998年春季，青藏高原的大雪以及积雪融化后地表湿度的增加，加强了地表的湿度，减小了大气的吸热效率，从高原输送到中国东部中低纬度的水汽增强，使得中国东部的夏季风降水一直不能向北推进，而是停留在长江流域，造成了长江中下游大面积洪涝。

气候变化导致"亚洲水塔"的危机

最近50年，全球经历了明显的增温，而作为"亚洲水塔"的青藏高原地区的增温幅度是全球平均数的2倍。在如此剧烈的气候变化幅度下，"亚洲水塔"的各组成要素势必发生剧烈的响应，其中冰川的巨变尤为显著。

监测显示，1976年以来，藏东南冰川退缩幅度平均达到每年40米，有的甚至超过60米。几年前，在珠峰北侧5600米左右，看得到许多形态各异而且美丽的冰塔林，现在5700米才有。测算数据显示，中国冰川以年均131平方公里速度在缩小，如果目前的趋势持续下去，预期到2050年左右，有三分之一左右的冰川会消失。

▲喜马拉雅山地区冰川物质平衡变化图（朱立平供图）

冰川融化时，有时会演变成巨大的灾难。中国科学院青藏高原研究所的研究显示，由于冰川稳定程度下降和降水量异常增加，就会出现冰崩及引发的复合地质灾害。2016年，西藏阿里地区阿汝冰川冰崩，巨大的崩塌体冲出山谷，沿途运移距离超过10公里，碾压了大片草场，最终冲入山脚的湖泊，造成湖水溢出后又淹没了大片草场。

冰川退缩之时，青藏高原的湖泊呈现出显著的扩张。朱立平表示，他们通过对青藏高原315个封闭湖泊的研究发现，这些湖泊的面积一直在扩张，湖泊水量在过去40年增加了1026亿立方米，相当于3个三峡水库或40个密云水库的水量。其中色林错的扩张是青藏高原湖泊扩张最为明显的例子。通过利用遥感影像和实测水深数据计算，色林错从青藏高原的第三大湖上升到第二大湖。

▲1933年英国人拍摄的图片（朱立平供图）

▲1976年，在西藏高原考察队员拍摄的照片（朱立平供图）

▲2006年，朱立平的同事在考察中拍摄的照片（朱立平供图）

然而，一些湖泊扩张也带来了危机或者灾难。中科院西北生态环境与资源研究院的研究表明，在对喜马拉雅山地区143个冰湖的溃决概率评估中，认为65%左右的冰湖存在"高"或"非常高"的溃决可能。

当然，气候变化导致的"亚洲水塔"巨变也带来了一些积极的因素，其近些年来的暖湿化倾向就是典型的例子。科学家研究发现，气候变化给"亚洲水塔"的冰川、冻土、湖泊等都带来了巨大的变化，这些变化又深刻影响着"亚洲水塔"各项功能的发挥。

譬如冰川融化、冻土退化与湖泊扩张极大地增强了大气的水汽含量，其产生的明显影响就是使青藏高原的区域降水量增加。进一步的模拟研究显示，青藏高原湖泊的存在和水面面积扩张，能够有效减弱地表向大气的能量输送，使更多的水分停留在青藏高原内部，并增加这里水循环的程度。

▲冰川退缩速率的空间分布（朱立平供图）

此外，冰川加剧融化，对周边地区的河流径流产生巨大影响。在西北部地区，尽管降水减少，但气温上升导致冰川融水增加，河流流量上升，有利于绿洲经济的发展，这在短时期内促进了"亚洲水塔"的作用发挥。

"亚洲水塔区"的气候变暖和降水增加，明显促进了区域植被生长。从气候—植被模型的模拟结果分析，变好的植被条件反过来又能抑制生长季节温度的上升，对气候的持续变暖起到一定的减缓作用。中国科学院青藏高原研究所在三江源地区的一项研究表明，植被的变好和生态条件改善，能够增加土壤的持水能力。

"亚洲水塔"巨变也带来积极因素

当然，气候变化导致的"亚洲水塔"巨变也带来了一些积极的因素，其近些年来的暖湿化倾向就是典型的例子。科学家研究发现，气候变化给"亚洲水塔"的冰川、冻土、湖泊等都带来了的巨大的变化，这些变化又深刻影响着"亚洲水塔"各项功能的发挥。

譬如冰川融化、冻土退化与湖泊扩张极大地增强了大气的水汽含量，其产生的明显影响就是使青藏高原的区域降水量增加。进一步的模拟研究显示，青藏高原湖泊的存在和水面面积扩张，能够有效减弱地表向大气的能量输送，使更多的水分停留在青藏高原内部，并增加这里水循环的程度。

▲青藏高原冻土含水量变化率（朱立平供图）

多年冻土是"亚洲水塔"最重要的地下水储藏所在。多年冻土具有一个重要的活动层，里面含有大量的地下冰，气温上升使得地下冰融化，活动层厚度增大，从而使得土壤更加湿润。

此外，冰川加剧融化，对周边地区的河流径流产生巨大影响。在西北部地区，尽管降水减少，但气温上升导致冰川融水增加，河流流量上升，有利于绿洲经济的发展，这在短时期内促进了"亚洲水塔"的作用发挥。在东南部和南部地区，未来一段时期降水的增加，使得源自青藏高原的大江大河流量更为稳定，从而保持稳定的"亚洲水塔"功能。

▲色林错湖泊扩张（朱立平供图）

与此同时，"亚洲水塔区"的气候变暖和降水增加明显促进了区域植被的生长。从气候—植被模型的模拟结果分析，变好的植被反过来又能抑制生长季节温度的上升，对气候的持续变暖起到一定的减缓作用。中国科学院青藏高原研究所在三江源地区的一项研究表明，植被的变好和生态条件改善，一方面能够增加土壤的持水能力，另一方面也使更多比例的蒸腾水分循环回到区域降水中，从而增加区域的降水量。

不过在更长的时间尺度里，也不能对其现在的暖湿化倾向过于乐观。因为青藏高原的冰川大幅度退缩以后，其将会向暖干化转换，有些地方尤其是我国的西部地区，则会面临更为严峻的缺水危机。此外，其还会导致湖泊萎缩，冻土退化，而土壤含水量减少，加之过度放牧等人为因素，也会导致草场退化、土地沙漠化等一系列更为严重的生态环境问题。

守护"亚洲水塔"，我们责无旁贷

作作为地球的第三极，青藏高原蕴藏的丰富水资源对中国乃至亚洲其他周边国家至关重要，在全球变暖的大背景下，"亚洲水塔"储水的任何变化都将产生重大影响，一些影响现在已经看得到，还有一些影响现在还看不见或者即将发生。因此，对其加强研究就显得至关重要。

朱立平表示，研究人员需要不断加大对青藏高原冰川、湖泊、冻土等水资源基础的考察与获取力度，了解更多储存水的载体的历史、贮水量及变化原因。通过变化研究了解其过去，通过观测把握其现在，通过数据预测其未来。"亚洲水塔是地球最重要的水塔，保护它，我们责无旁贷。"他说。

在青藏高原进行湖泊的研究很多时候是个苦差事，比如可可西里地区位于多年冻土腹地，夏季这里成为一片难以通过的沼泽，朱立平率领的湖泊团队考察时，需要载重卡车运输船只、钻探平台等设备，根本无法在夏季通行，而进入严冬后，湖泊结冰封冻，对湖泊的测量与钻探工作也将无法进行。因此，每年留给他们在可可西里湖泊考察的时间窗口只有一个多月。2019年秋冬之间的35天考察中，他们一直在根本没有道路的山谷、河道与垭口中穿越，陷车救援也一路伴随着这次考察的征程。

▲科研人员需要利用卫星、遥感飞机和自动化地面监测系统来进行从空中到天空，到地面的一个立体性的考察（朱立平供图）

"有一次，考察队的车辆陷在海拔5200米的地方，我们不得不冒着零下10度 的低温和5级大风，用了4个多小时，将车上5吨多的辎重全部卸下，拖出陷车，再重新装载后继续前行。"朱立平说。

喜马拉雅山脉—青藏高原地区是全球对气候变化最敏感的地区之一，目前气候变暖仍在持续。2015年巴黎气候大会设定本世纪末全球平均气温上升限制在2℃以内，而青藏高原的气温上升幅度将会达到4℃，与此同时，从青藏高原的农牧业发展看，人类活动将会进一步增强，这将对冰川、冻土、湖泊、生态系统变化发生更深刻的影响。

朱立平认为，在气候变化和人类活动不断加剧的今天，作为科研人员更应加倍努力，深入认识"亚洲水塔"变化的机制，并预测其变化的趋势和各种环境影响，而灾害与风险预测更是其中的重中之重。

出品：科普中央厨房

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