2023年1-2月,“昆仑山北坡水资源开发潜力及利用途径科学考察”项目组在昆仑山北坡研究区开展了冰湖演变和冰川物质平衡、天然植被生态需水、地表水体时空变化特征调查分析,具体包括:
(1)冰湖―冰川相互作用显著,共同作用于高山区水循环过程,冰湖和冰川融水在山区涵养水源、调节径流、维护生态多样性等方面发挥重要作用。项目组基于Landsat遥感影像和ERA5-Land再分析资料,对东昆仑木孜塔格峰冰川区冰湖演变、冰川物质平衡进行了针对性分析;
(2)生态需水量的调查确定是评价流域水资源潜力和水资源对经济社会发展承载保障能力的重要内容。项目组基于高分遥感资料,调查了昆仑山北坡典型流域-车尔臣河的天然植被时空分布,结合区域地下水埋深和现状天然植被分布格局,计算确定了该地区天然植被的生态需水;
(3)流域地表水体的变化可以很好地表征气候变化背景下区域地表水资源的响应变化过程。项目组基于前期调查分析方法筛选评估,持续优化、完善地表水体提取流程,并引入多源数据产品用以剔除各类噪点影响,以进一步提高地表水体提取精度。利用优化、完善后的地表水体提取流程,生产了一套昆仑山北坡研究区1990-2021年间地表水体面积年际变化数据集,并调查分析了昆仑山北坡地表永久水体和季节性水体的时空变化特征。
通过调查研究,项目组发现:
(1)木孜塔格峰冰川区冰湖主要发育在海拔5250~5400 m,类型以冰川阻塞湖为主。1990-2020年分布有冰湖16个,总面积从11.73 km2波动减少至4.53 km2。近30年,木孜塔格峰冰湖数量有所增加,但面积和储量均有减少趋势。冰湖的演变与冰川消融密切相关,1990-2010年该区冰川累积物质平衡呈增加趋势,2010-2020年呈减少趋势,有冰湖冰川的物质亏损速度大于无冰湖冰川物质变化。调查区冰湖正处于数量增加、空间扩张阶段。调查发现仅冰川编码为G087373E36496N的冰川阻塞湖(冰坝湖),1998/99年和2001/02年发生的两次较大规模冰湖溃决水量可达0.06 km3。
图1 东昆仑木孜塔格峰冰川区典型冰湖变化和冰崩加速冰川后退
(2)车尔臣河1990-2020年的30年间,中游天然林草植被在人工绿洲扩张过程中面积显著减少,下游荒漠河岸林植被总体稳定,表现出向好趋势。经多种方法计算复核,确定基于兼顾了地下水埋深和植被覆盖度的天然植被潜水蒸发法,车尔臣河绿洲下游天然植被生态需水量为1.81亿方。未来适宜保护面积下,该区域天然植被的生态需水量为1.83亿方。
(3)近30年来,克里雅河、车尔臣河流域的季节性水体面积变化程度小于和田河流域以及库木库里盆地区域。其中,季节性水体的分布占比在和田河流域的荒漠区最大,占其荒漠区地表水体总量的93.4%;在库木库里盆地区域最小,占其地表水体总量的14.7%。永久性水体的分布占比在库木库里盆地区域最大,占其地表水体总量的85.3%,该区域也是昆仑山北坡地表水资源面积最大、水量最多的区域;永久性水体的分布占比在和田河流域荒漠区最小,仅占其地表水体总量的6.6%;与此同时,车尔臣河流域荒漠区的永久性水体占比水平也较低(9.7%)。
图2 昆仑山北坡地表水体面积在研究区各个区域的分布占比情况
(a)季节性水体分布情况;(b)永久性水体分布情况