冻土变化深刻影响流域产汇流及水源涵养能力

近日，中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈水文研究团队在青藏高原多年冻土领域的研究取得了突破性进展，该团队的研究成果为理解高寒区水文水资源变化提供了全新的视角。这项研究不仅揭示了多年冻土活动层冻融变化对流域水文过程的影响，还量化了冻土层上水在河道径流变化中的重要贡献，为流域水资源管理提供了新的科学依据。相关论文发表于《水文与地球系统科学》和《土地链》。

多年冻土，作为青藏高原等高寒地区的独特地质现象，其隔水作用使得冻土流域的产汇流过程显著不同于非冻土区。研究团队指出，多年冻土活动层的冻融变化对流域内“降水-土壤水-冻土层上水-地表径流”的水交互迁移转化关系具有直接影响，且这种影响因高寒植被下垫面的不同而有所差异。因此，深入理解多年冻土的变化规律及其对水文过程的影响，对于促进高寒区水文水资源研究具有重要意义。

为了揭示这一复杂的水文机制，研究团队基于青藏高原多个站点的长期实测数据，通过数据分析和模型模拟，量化评估了多年冻土流域活动层土壤水、冻土层上水以及地表径流之间的水文联系。研究结果显示，冻土层上水与河道径流过程之间存在高度相关性，典型小流域的实测资料表明，冻土层上水可贡献57%至66%的河道径流变化。这一发现凸显了冻土层上水在流域水文循环中的关键作用。

此外，研究还发现寒漠、冰川、高寒草甸等景观带是西北高寒冻土流域最主要的产流区。以疏勒河上游为例，该流域超过95%的年径流量源自冰川、高寒草甸及寒漠景观。这一发现进一步证实了高寒区特定景观类型在流域水资源形成和维持中的核心地位。

更为引人关注的是，模拟结果显示多年冻土退化将对流域径流产生显著影响。具体来说，多年冻土退化将削减洪水径流并在一定程度上增加枯水期径流，且这种影响因景观类型的不同而表现出明显差异。这一发现对于预测和应对高寒区水资源变化、制定合理的水资源管理措施具有重要的指导意义，也为未来高寒区水资源的可持续利用和管理提供了坚实的科学基础。

相关论文链接：https://doi.org/10.5194/hess-28-973-2024

https://doi.org/10.1016/j.catena.2024.108643

多年冻土活动层冻融过程“土壤水-冻土层上水-地表径流”动态的响应理论框架。西北生态环境资源研究院供图。