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青藏高原河流输沙量变化趋势的不确定性
随着全球变暖对高寒区水循环的加剧,河流输沙量受气候、水文、地表过程及人类活动等的影响也在变化,并且其变化存在不确定性,这一不确定性主要来自多影响因素正负反馈的平衡机制及其空间差异性。
由于研究区位于河流的源区或上游,人类活动规模较小因此暂不考虑人类活动的影响。图 4 展示了影响青藏高原河流输沙量的多因素作用示意图,其中影响河流输沙量变化的气候要素主要包括气温和降水,地表过程要素主要包括冰川、冻土、植被覆盖、融冰径流、融雪径流和降雨径流等。
图 4 影响青藏高原河流输沙量变化的多要素作用示意图
气温增加导致冰雪融水增加、冻土退化。其中,融水增加,一方面会增强侵蚀力,另一方面会通过与降雨洪峰的叠加增加水流的输沙能力。土壤冻融,一方面通过季节性或日内的冻融循环影响地表水热分布以及表土的可蚀性,另一方面解冻期间上层土壤的近饱和状态耦合下层低粗糙度、弱透水性冻结层增加了发生严重水土流失的风险。降水,一方面通过降水强度变化影响对坡面土壤的侵蚀和搬运能力,另一方面通过改变径流影响河道泥沙输移能力,从而影响河流输沙量的变化。气温、降水以及冰川融水这些因素可以被认为是增加河流输沙量的正反馈因素。而植被通常认为是减少水土资源流失的负反馈因素:通过截留和改善土壤入渗降低地表产流,通过对地表土壤的保护作用抑制侵蚀量,从而减缓水土流失进程 。在青藏高原总体变暖变湿的背景下,植被覆盖总体趋好,但个别地区也存在草场退化、土壤沙化的现象,因此植被变化对青藏高原河流输沙量的影响尚未有全面评价,这也是导致河流输沙量变化不确定性的主要因素之一。此外,气候变化对冻土的影响以及冻土对土壤水热及土壤可蚀性等的影响仍有很多方面尚不明确。这些正、负反馈因素的变化及其平衡机制的不确定性导致河流输沙量变化的不确定性。
河流输沙量变化的不确定性,同时受青藏高原内部的气候格局及其水文和地表过程响应的空间差异影响。例如,近几十年来,青藏高原总体呈变暖变湿趋势,升温导致冰川退缩、冰川融水增加及冻土退化等。同时,高原生态总体趋好,植被覆盖指数呈增加态势。然而,受印度季风减弱和西风加强的影响,其内部的气候格局及其环境响应亦存在一定的空间差异。例如,降水量有北部加强南部减弱趋势,冰川在西风影响区多处于稳定或前进状态,在季风影响区多处于稳定或后退状态,河流径流量呈中部增加、东部和南部减少趋势;返青期除西南部出现推后,其他地区呈提前趋势。因此,了解青藏高原河流输沙量的变化及其气候响应机制,还需要考虑区域气候变化的空间差异。