在氣候暖濕化背景下，青藏高原特別是羌塘內流區的湖泊總體呈現快速擴張趨勢。現有研究主要關(guān)注湖泊面積、水位、水量、水質(zhì)等要素的變化特征及其驅動(dòng)機制，較少涉及湖泊擴張對流域地貌形態(tài)和水系拓撲關(guān)系的反饋影響。針對這一問(wèn)題，宋春橋研究員課題組聯(lián)合國內外多家科研機構合作者，結合多年野外調查和多源遙感數據開(kāi)展深入研究。 

　　研究發(fā)現：隨著(zhù)水位的快速上升，部分湖泊已從原有湖盆溢出，進(jìn)而改變了湖盆間的水文連通性，并引發(fā)了大規模的水系流域重組織。近期，相關(guān)研究成果發(fā)表于地球科學(xué)領(lǐng)域權威期刊Geophysical Research Letters(Nature index源期刊)和地貌學(xué)領(lǐng)域重要刊物Geomorphology，劉凱博士為論文第一作者。 

圖1. 青藏高原湖泊擴張驅動(dòng)下流域重組的概念模型、已發(fā)生區域及未來(lái)預測情景 

　　本研究首先研發(fā)了面向湖泊間匯流關(guān)系的青藏高原內流區流域自動(dòng)劃分算法，利用該方法并結合多源多時(shí)相遙感觀(guān)測，探測到2000-2018年期間青藏高原內流區共發(fā)生了11起流域水系拓撲關(guān)系改變與重組事件，共涉及24個(gè)內流湖盆，總面積約6.1萬(wàn)平方千米 (圖1)。該現象表現出兩種不同演化模式：（1）合并型水系流域重組織，即空間鄰近的兩個(gè)終端湖隨著(zhù)水位上漲，越過(guò)兩者間分水嶺并最終合并為一個(gè)大湖；（2）溢出型水系流域重組織，即湖泊溢出后，因距離和水位差的原因無(wú)法合并為一個(gè)統一大湖，而是形成了上下游的匯流關(guān)系。 

圖2 扎日南木錯流域已發(fā)生的水系流域重組織事件的水文地貌過(guò)程 

　　水系流域重組織的發(fā)生對湖泊自然演化過(guò)程和湖泊周邊水文環(huán)境造成了顯著(zhù)影響。如扎日南木錯2017年以來(lái)的快速擴張部分可解釋為其北部的蔡幾錯發(fā)生了溢出，并通過(guò)新形成的水系成為扎日南木錯的上游補給湖。匯水區域的擴大從而加速了扎日南木錯的擴張，并對其周邊草場(chǎng)、村鎮以及公路等造成了威脅。此外，水系流域重組織事件并不局限于內流湖盆間，當封閉湖泊溢出、突破現有分水嶺并匯入外流流域，還將引發(fā)內外流域空間范圍的轉變，對河源區的流域地貌整體格局與水文過(guò)程產(chǎn)生重要影響。如2011年發(fā)生的卓乃湖潰決引發(fā)了一系列的流域重組事件，最終導致了鹽湖的快速擴張并逐漸逼近內外流區的分水嶺。2019年通過(guò)人工修筑水渠的方式實(shí)現了鹽湖與長(cháng)江流域清水河的相連，短期內消除了鹽湖因為溢出乃至潰決而威脅青藏鐵路的可能性。同時(shí)，水文連通性的改變也造成長(cháng)江河源區吞并了鹽湖所在內流河湖系統，總計溯源了約8400 km²，而新形成的河道在長(cháng)度上已超過(guò)了長(cháng)江北源楚瑪爾河的長(cháng)度（圖3）。 

圖3 基于HiPIMS模型的鹽湖溢出或潰決的過(guò)程模擬及其連通清水河后對長(cháng)江河源區流域水系格局 

　　考慮到青藏高原暖濕化趨勢在較大概率上還將持續，本研究還結合湖泊水量變化速率和湖盆地貌形態(tài)，對該區域未來(lái)潛在發(fā)生的水系流域重組織事件進(jìn)行了時(shí)空預測。結果顯示：假設該區域湖泊將持續21世紀初以來(lái)的水量變化速率，預計截止2030年羌塘內流區還將發(fā)生11起流域重組事件。對于潛在發(fā)生水系流域重組織區域需要加強觀(guān)測，特別是關(guān)注突發(fā)性事件（如湖泊潰壩、冰川崩塌等）導致的流域重組可能進(jìn)一步引發(fā)水文地質(zhì)災害和生態(tài)風(fēng)險。 

　　本研究為深入理解青藏高原湖泊對氣候變化的響應特征及其潛在影響提供了新的支撐案例。同時(shí)，研究揭示的青藏高原內流區正在發(fā)生的大區域、高頻次的水系流域重組織方式也是對傳統研究關(guān)注地質(zhì)年代以河流襲奪為標志的流域重組事件的重要補充。以上研究得到了中科院戰略性先導科技專(zhuān)項、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究專(zhuān)項和國家自然科學(xué)基金項目等的資助。  

　　文章鏈接： 

　　https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021GL095795 

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169555X20300994