环境学院李东锋课题组在Science Advances发文揭示青藏高原冰川-气候-植被对河流产沙模式的影响机...

　　

研究冰川、气候、植被对高山地区侵蚀和河流产沙模式的作用机制对深入理解区域地貌演化、生物多样性保护及水-能源-粮食系统安全至关重要。然而，受限于大范围-高精度的泥沙观测数据的匮乏，加之高山流域复杂的侵蚀输沙过程，目前对冰川、气候、植被影响高山区河流产沙模式的机制认识尚不明确，难以为山区气候变化适应对策的制订以及水利工程高质量开发提供有效的科技支撑。

近日，北京大学环境科学与工程学院李东锋课题组在Science Advances上发表论文，构建了一整套最系统和全面的青藏高原及周边山区河流泥沙通量及环境因子数据库，涵盖151条河流。该研究发现冰川在控制山区河流产沙过程中起主导作用，阐明了冰川-气候-植被对河流产沙模式影响的交互作用机制，揭示了降水对冰川侵蚀的非线性增强效应，以及植被对河流泥沙的“双向”影响机理。例如，在相对湿润且植被覆盖较好的青藏高原东部地区，河流产沙模数与植被覆盖呈正相关关系，而在相对干旱且植被覆盖较差的天山地区，河流产沙模数与植被覆盖呈负相关关系。该研究指出，未来青藏高原及周边山区的河流泥沙通量主要受冰川退缩、植被变绿和极端降水增加共同控制。

青藏高原及周边山区河流产沙模数与冰川、气候和植被的关系

尽管河流产沙模数与流域冰川占比存在正相关关系，但未来的冰川退缩不太可能在短期内减少侵蚀和河流泥沙通量。相反，未来气候暖湿化和冰川退缩会加剧近冰川区侵蚀（paraglacial erosion），导致山地地貌不稳定性增加和侵蚀性景观面积扩大，从而进一步增加泥沙来源。河流泥沙通量增加可能会导致河道变迁更加频繁、洪水灾害加剧，并影响水利工程安全和河流生态系统稳定。这些发现为从生态系统整体性和流域系统性出发，制订高山区气候适应性对策、解决区域水电开发的泥沙问题和保护生态环境提供了科学依据。

该研究得到了国家自然科学基金重大研究计划集成项目（No. 92047303）、国家自然科学基金委创新研究群体项目（No. 51721006）、国家自然科学基金面上项目（No. 52479055）的支持。研究成果以“The competing controls of glaciers, precipitation and vegetation on high-mountain fluvial sediment yields”为题，于2024年11月27日在线发表于《科学·进展》（Science Advances）。李东锋为论文第一作者兼通讯作者，倪晋仁、孙卫玲为论文主要合作者。

课题组在青藏高原河流泥沙研究领域的前期研究：

（1）Li, D.^*, Lu, X.^*, Overeem, I., Walling, D., Syvitski J., Kettner, A. J., Bookhagen B., Zhou, Y., & Zhang, T. (2021). Exceptional increases in fluvial sediment fluxes in a warmer and wetter High Mountain Asia. Science , 374(6567), 599—603.

（2）Li, D.^*, Lu X., Walling, D., Zhang, T., Steiner J. K., Wasson, R. J., Harrison S., Nepal S., Nie, Y., Immerzeel, W. W., Shugar, D., Koppes, M., Lane, S., Zeng, Z., Sun, X., Yegorov, A., & Bolch, T. (2022). High Mountain Asia hydropower systems threatened by climate-driven landscape instability. Nature Geoscience , 15, 520—530

（3）Zhang, T., Li, D.^*, East, A., Kettner, A., Best, J., Ni, J., Lu, X. (2023). Shifted sediment transport regimes by climate change and amplified hydrological variability in cryosphere-fed rivers. Science Advances , 9(45), eadi5019.