淡水資源對人類社會的發展起著至關重要的作用，隨著全球暖化和人類活動的影響，儲存大量淡水資源的湖泊在全球範圍內大多處於退縮狀態，但青藏高原上的湖泊卻出現了顯著擴張的跡象，這是否意味著我們淡水資源緊缺的情況得到了緩解？
青藏高原雪山湖泊風光。圖片來源：圖蟲創意
事實並非如此，青藏高原可能面臨著巨大的災難風險。
中國科學院青藏高原研究所環境變化與多圈層過程團隊張國慶研究員等專家透過模型模擬、實地調查和遙感監測等手段系統地預測了截止到2100年青藏高原上的湖泊狀況（包括面積、水位、蓄水量等數據），揭示了湖泊擴張可能導致的一系列災害風險，強調了要制定有效戰略減輕湖泊擴張帶來的危害。
研究認為，要進一步保護生物多樣性，保障生活在這一生態敏感地區的人民生命和財產安全，這一研究成果於2024年5月27日發表在【自然-地球科學】（Nature Geoscience）期刊上。
青藏高原面臨的生態挑戰
水是生命之源，尤其是淡水資源，對維持地球上的生命極其重要，深刻影響著生態系的運轉和人類社會的經濟。
地球上可利用的地表淡水資源87%都儲存在湖泊中，但由於全球氣候變暖和人類活動影響，導致全球大多數湖泊都處於退縮狀態，而青藏高原上的湖泊卻處於擴張狀態，這個趨勢並不樂觀。
青藏高原擁有中國數量最多、總面積最大的湖泊群（占全國湖泊總量50%以上），若只計算面積大於1km2的湖泊，其數量也超過了1400個；除湖泊外還存在大量的冰川和永久凍土，這些都是珍貴的液態（湖泊）和固態（冰川、永久凍土）淡水資源。由青藏高原發源的河流為東南亞地區國家居民提供了大量充足的淡水，青藏高原因此被譽為「亞洲水塔」。
近幾十年來，青藏高原的冰川和凍土受全球氣候變暖影響開始融化，融水進入湖泊，青藏高原上的湖泊開始擴張。
青藏高原湖泊面積的增大並不是因為淡水資源，而是由冰川凍土消融而生，雖然湖泊擴張、淡水資源增加可能會帶來綠色宜居的環境，但更會帶來惡劣的生態影響：
湖泊的持續擴張導致潛在的流域正在合並或重組，威脅到該地區的基礎設施和生態安全。
青藏高原的湖泊——結則茶卡。圖片來源：作者拍攝
湖泊擴張會帶來嚴重的自然問題和社會問題，那麽，未來湖泊還會擴張多少，又會對青藏高原帶來哪些具體的影響？針對這一系列問題，我們要做到防患於未然，這就會用到模擬預測的手段。雖然過去已有預測湖泊變化的模型，但之前的研究更側重於特定的大型湖泊或單一的案例研究，沒有涵蓋對高原湖泊未來全面變化的評估及其對青藏高原更廣泛的影響研究。
中國科學院青藏高原研究所張國慶研究員帶領團隊開發了一個通用的數據驅動建模框架，該框架整合了影響湖泊面積的關鍵驅動因素（如降雨、冰川融水、地表蒸散、湖泊蒸發等），並結合了實地調查和遙感觀測方式。
在共享社會經濟路徑（SSP）情景下，該團隊量化了各個內生湖泊的面積、水位和蓄水量年度變化情況（2021年-2100年），評估了湖泊流域重組對基礎設施和生態環境的影響程度。
青藏高原湖泊正在顯著擴張
張國慶團隊研究表明，預計到2100年，在SSP1-2.6，SSP2-4.5，SSP5-8.5三種模擬情景下，青藏高原內陸湖泊的未來表面積將分別增加到 53657±5068km2，54311±5308km2和 58716±6681km2。與2020年湖泊面積相比，分別增加了約52%，54%，67%，折合每十年約增加2303km2，2385km2，2936km2。隨著湖泊面積的擴大，預計到2100年，在上述三種情景下，水位將分別上升10.21±4.14m，10.64±4.33m，13.29±5.18m，每十年約上升1.28m，1.33m，1.66m。
與2000年至2020年間數據相比（表面積增加約11400km2，水位上升約5.25m），今後湖泊表面積的擴張和水位上升的速度預計將大幅放緩。未來80年內，湖泊蓄水量預計將增加652.97±211Gt，665.32±220Gt，908.44±282Gt，每十年增加約81.50Gt，83.13Gt，113.50Gt。蓄水量與2000年至2020年期間相比，在SSP1-2.6，SSP2-4.5和SSP5-8.5三種情景下，分別增加約3.9倍，3.9倍和5.4倍。與20世紀70年代至2020年期間相比，預計到2100年，蓄水量將增加約4倍。
張國慶團隊研究表明，未來湖泊變化的空間分布存在明顯的異質性。
位於青藏高原北部的湖泊變化最大，在SSP5-8.5情景下，預計到2100年，青藏高原北部湖泊的總面積將增加兩倍。
盡管相對青藏高原北部而言，其他區域的湖泊面積變化程度較小，但在東南部、中部和西北部內陸，青藏高原湖泊面積也將顯著擴張約51%-71%的程度。從歷史規律看，青藏高原南部湖泊面積變化將呈萎縮趨勢。然而，張國慶團隊研究預測，在2021年左右，青藏高原南部湖泊出現了從收縮到擴張的顯著轉變，湖面面積、水位和蓄水量的演變存在著顯著差異。
在2020年至2100年期間，湖泊蓄水量從約0.61Gt（水位11.89m，面積8km2）變化到約66Gt（水位59m，面積903km2），大部份湖泊蓄水量增幅約在0.86Gt（水位3.96m，面積7.83km2）-1.29Gt（水位14.21m，面積47.14km2）之間，即第25百分位至第75百分位之間。
值得註意的是，色林錯（西藏第一大湖泊、青藏高原第二大湖泊）表現出最大程度的蓄水量增加（約66Gt）。在SSP2-4.5情景下，色林錯湖泊表面積增加約800km2，水位增加約21m。
湖泊擴張導致湖泊盆地重組變化，在SSP1-2.6，SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下，預計到2100年，湖泊變化將主要發生在青藏高原北部、東部和南部，這些湖泊分別從70個，70個和79個重組為28個，28個和31個。此外，主要集中在青藏高原東北部和東南部的湖泊，預計將有21個，19個，23個湖泊合並形成 10個，9個，11個湖泊。
湖泊擴張引發的安全風險
張國慶團隊研究總結：預計到2100年，
青藏高原湖泊面積和湖泊水位都將顯著增加，尤其以青藏高原北部湖泊蓄水量擴張最為明顯，湖泊擴張會導致青藏高原北部、東部和南部的湖泊盆地重組，青藏高原東北部和東南部的湖泊合並。
那麽，這會對人類社會和自然生態造成什麽影響呢？
到本世紀末，在SSP1-2.6，SSP2-4.5，SSP5-8.5模擬情景下，將有1023±281km，959±274km，1481±421km長度道路被淹沒。根據SSP2-4.5，SSP1-2.6，SSP5-8.5情景預測，在2030年將有約118km，149km，136km長度道路，2040年將有約215km，264km，258km長度道路，2050年將有約331km，382km，390km長度道路，面臨洪水風險，主要集中在青藏高原南部內陸區域。
盡管最顯著的湖泊擴張預計發生在青藏高原北部內陸，但季節性凍土的存在限制了道路建設和人員通行，導致可能被洪水淹沒的道路反而減少。而在青藏高原東北部的湖泊擴張雖然預計較少，但由於人類活動的增加和湖泊附近道路的普及，大量路段預計將被淹沒。
湖泊規模上，有12個湖泊（包括色林錯、納木錯和青海湖三大湖泊）被認為潛在風險最大。預計到2100年，色林錯附近被淹沒的道路最多，長度將達到約84.13km-119.08km。由於此前色林錯的快速擴張，S208公路在2023年9月底已被洪水沖毀。
納木錯附近幾乎遍布道路，在SSP1-2.6，SSP2-4.5，SSP5-8.5三種模擬情景下，預計分別有約73.27km，34.02km，118.91km長度道路會被淹沒。由於青海湖的大幅擴張，根據SSP5-8.5情景，西北部預計約有46.9km的道路將被淹沒。
總之，湖泊擴張會導致未來有大量道路存在被淹沒的潛在風險，這是鐵路和道路規劃中需要考慮的重大隱患。
在SSP1-2.6，SSP2-4.5，SSP5-8.5情景下，預測到2100 年，將分別有566 萬，740萬，578萬居民在青藏高原，大約分別有462個，458個，615個定居點將被淹沒，多數位於青藏高原南部內陸。
此外，預計將有83個-93個湖泊會淹沒其附近居民定居點，其中色林錯風險隱患最大。在各種SSP預測方案下，它會淹沒64個-81個定居點，其中一些定居點（例如紮日南木錯附近的村莊和建築）已經在面臨洪水風險或更大的安全隱患。
紮日南木措附近村莊將會被淹沒（黃色框是村莊原本位置）。圖片來源：【自然-地球科學】期刊
預計到2100年，在SSP1-2.6，SSP2-4.5，SSP5-8.5情景下，預計淹沒面積將分別達到8533km2，9132km2，11576km2。假設牲畜分布均勻，會有超過500,000頭牲畜受到幹擾，會有4241±1168km2，4459±1241km2 ，5968±1823km2 的草原將被淹沒。這將直接導致牲畜產量下降，嚴重影響當地牧民生計。張國慶研究團隊還確定了會給草原安全帶來風險隱患的291個高原湖泊。
此外，冰川融水進入湖泊會導致湖泊鹽度下降，當地湖泊生態系發生變化，生物多樣性遭到破壞。湖泊擴張又會導致水文、地貌發生改變，如2011年卓乃湖（藏羚羊主要產仔地之一）潰決，阻斷了藏羚羊的遷徙路線，這極大影響了藏羚羊的生存和繁殖。從社會經濟角度來看，根據2022年投資成本，在SSP2-4.5模擬情景下，預計到2100年因道路被淹而造成的直接經濟損失或約200億-500億元人民幣。
結語
在全球暖化和氣候變遷背景下，全面了解青藏高原未來湖泊的變化對於有效管理水資源，減輕災害風險和保護生態系至關重要。
張國慶團隊的研究為未來規劃提供了科學指南，為湖泊擴張會造成的災害後果提供了避險思路。
未來，青藏高原湖泊將會持續擴張，如果不采取科學應對方式，會導致村莊、道路被淹沒，造成大量經濟損失，還會使本就脆弱的生態環境受到嚴重影響，生物多樣性遭到破壞。因此需要制定有效的戰略避免未來可能出現的災害，積極保護生物多樣性，科學保障生活在這一生態敏感地區的人民福祉。
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策劃制作
出品丨科普中國
作者丨臧銅鋼 古氣候學碩士研究生
監制丨中國科普博覽
責編丨董娜娜
審校丨徐來 林林
