王恺文、刘小莽等在Science Advances发文揭示中国河川径流下降现象及驱动机制
河川径流是人类可以直接利用的重要淡水资源,在全球气候变化、陆地环境改变、人类活动加剧的背景下,径流的形成与演化过程日益复杂。近年来,依托全球水文观测网络,已有研究在解析全球径流变化及其驱动机制方面取得进展。然而,中国径流的时空变化及其驱动机制仍不够清晰。这一关键区域的缺失,制约了全球径流变化研究的完整性。此外,径流受气候变化和波动、土地利用/覆盖变化、人类涉水活动(取用水、引调水、水库调节)等多重因素的复杂作用,定量解析各因素对径流变化的影响仍面临挑战。
聚焦上述科学问题,研究团队摘录了1956-2016年覆盖中国主要江河的1046个水文站多年平均径流数据,揭示了过去六十年中国径流的时空变化格局;进而耦合ISIMIP3a全球水文模型的情景模拟实验,厘清了气候变化和波动、土地利用/覆盖变化、人类涉水活动对径流变化的贡献;通过辨析各驱动因素的人类可控程度,探讨了中国径流变化的潜在影响以及应对变化的适应性策略。
主要研究结果为:(1)1956-2016年中国河川径流呈现普遍下降趋势。研究采用的1046个水文站中,756个(约72%)观测到径流下降,且下降站点的空间分布与降水减少区、土地利用/覆盖剧烈变化区以及水利工程密集建设区一致。(2)土地利用/覆盖变化是全国径流下降的主要因素,人类涉水活动加剧了下降趋势。(3)土地利用/覆盖变化主导了中国北方(除西北诸河)的径流变化,气候变化和波动主导了中国南方的径流变化。
基于上述结果,研究进一步辨析了不同驱动因素人类可控性的差异,探讨了应对径流变化的适应性策略。气候变化对径流具有长期趋势性影响,其有效控制依赖于全球协作下的温室气体减排;气候波动会引发径流的阶段性变化,虽难以人为调控,仍需深入理解其规律以防范旱涝震荡的影响。土地利用/覆盖变化既包含变暖、大气CO2浓度升高等人类间接影响,又包含土地利用变化等人类直接影响;前者可通过全球协作、后者可通过科学推进生态工程来进行调控。人类涉水活动具有高度可控性,应通过优化水利基础设施布局与调控,适应复杂的径流演变格局。
研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科协青年人才托举工程等研究项目的资助。
论文通讯作者为刘小莽研究员,第一作者为王恺文助理研究员,合作者包括第一作者的博士后合作导师崔鹏院士和张扬建研究员,以及谢佳鑫博士、刘昌明院士、Simon N. Gosling教授。
论文信息:Kaiwen Wang,Xiaomang Liu*,Peng Cui,Yangjian Zhang,Jiaxin Xie,Changming Liu,Simon N. Gosling. China’s nationwide streamflow decline driven by landscape changes and human interventions. Science Advances. 11,eadu8032 (2025). DOI:10.1126/sciadv.adu8032
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