高寒冻土流域水文变化特征及影响机理研究获新进展

全球气候变化的空间差异导致高寒冻土流域水文过程及区域特征发生深刻改变。目前对不同纬度冻土区水文变化特征的异质性、以及流域尺度上的径流变化调蓄机制,尚缺乏系统认知。厘清上述问题,对于认识气候变化背景下寒区水资源演变规律及水源涵养功能具有重要意义。

中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室冰冻圈水文团队,基于北半球高寒冻土流域的大量实测数据,结合气候变化的时空差异,系统揭示了气候变化背景下冻土流域径流变化的驱动机制,量化分析了河冰、融雪、热融湖塘等多重因素的影响。

研究结果显示,欧亚冻土河流过去七十年(1951-2020年)冬季普遍在“涨水”,冬季基流明显增加,每10年约涨5%—8%。河冰“缩水”、水下通道更加通畅是主因。降水、蒸散发和冻土储水变化等共同主导了欧亚冻土径流变化的空间异质特征。此外,融雪变化也在春季径流过程中发挥重要作用,改变了径流的季节分配。

进一步研究表明,在青藏高原地区,热融湖塘通过调节降雨后水分的迁移时间和路径,显著增强了事件尺度上地表水与地下水之间的连通性。量化结果显示,湖塘发育流域的土壤水和地下水响应更为强烈,湖泊与河流之间的水力联系存在约2.7–4.6 mm的降雨阈值。该阈值揭示了热融湖塘通过重组水分迁移路径和时序,有效改变了冻土流域的储泄功能。

上述研究揭示,高寒冻土流域水文过程的变化,是气候影响、河冰消减、融雪变化、活动层水文连通性增强、热融湖塘储泄调节等多重机制作用的结果,共同重塑了径流的季节分配与水分迁移路径。研究成果可为气候变暖背景下高寒区水资源变化评估、冻土水文模型改进及水源涵养功能认知提供科学依据。

相关成果分别以Latitudinal gradients in runoff dynamics across undisturbed Eurasian permafrost rivers under accelerating climate changeStorage–supply regulation and rainfall responses driven by thermokarst lakes in permafrost-degrading catchments为题,发表于Advances in Climate Change ResearchJournal of Hydrology期刊。西北研究院秦甲副研究员和硕士研究生崔峻豪分别为论文第一作者,秦甲副研究员为论文通讯作者。以上研究成果得到中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金和西藏自治区科技计划项目等资助。

文章链接:

https://doi.org/10.1016/j.accre.2026.01.002

https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2026.135593

1951—2020年间欧亚大陆高纬度(>60°N)、中纬度(40°–60°N)及低纬度(30°–40°N)多年冻土区主要河流的极端月流量与平均月流量(LD、HD、MD)

不同降水量下河流水位与热融湖塘、地下水监测点之间的滞后响应特征