青藏高原近期陆地水储量变化与湖泊水量变化的空间差异及气候意义研究

Tibetan Plateau (TP) is considered as “Third Pole” and “Water Tower of Asia”, there are large amount of lakes and glaciers on the TP, which are sensitive to climate change, and water resources change has an important influence on the life of Asia’s people. Previous researches indicated that increasing lake water storage was the main reason of increasing terrestrial water storage on the TP, nevertheless, this is just a preliminary conclusion. Even though total lake water storage change is consistent with terrestrial water storage change, there is large spatial difference between them based on recent research of us, and the reason remains unclear. Therefore, it is of great scientific value and practical significance to study the spatial difference and climate significance between terrestrial water storage change and lake water storage change. In this project, we calculate terrestrial water storage change during 2005-2018 based on the GRACE satellite data, to estimate 320 closed lake water storage change between 2005-2012 and 2012-2018 based on the SRTM DEM and multi-temporal Landsat images, and analyse the difference and cause of terrestrial water storage change and lake water storage change, and combing glacier mass balance data and models to quantify the contribution of these factors to terrestrial water storage change based on the principle of water balance, and discussing the mechanism of recent terrestrial water storage change with analyzing climate change on the TP.

青藏高原被誉为世界“第三极”和“亚洲水塔”，湖泊、冰川以及冻土等分布广泛，对气候变化的响应非常敏感，同时水资源变化对十几亿亚洲人民的生活产生重大影响。已有研究表明青藏高原湖泊水量的增加是陆地水储量变化的主要原因，然而该结论非常初步。申请人近期的研究发现，虽然总体上湖泊水量变化与陆地水储量变化一致，但存在明显的空间差异且原因尚不明确。因此，开展陆地水储量变化与湖泊水量变化的空间差异及气候意义研究具有非常重要的科学价值及现实意义。本研究利用GRACE数据计算青藏高原2005-2018年陆地水储量变化趋势，基于SRTM DEM和Landsat影像估算约320个大于10 km2的湖泊2005-2012和2012-2018年的水量变化，结合冰川物质平衡数据及相关模型，基于水量平衡原理定量各要素对陆地水储量变化的贡献量，探讨在气候变化的背景下青藏高原近期陆地水储量变化的驱动机制。

青藏高原分布着大量的湖泊、冰川和冻土，水资源丰富，被誉为“亚洲水塔”。以往的研究对陆表水储量变化与湖泊水储量变化的空间差异及原因分析研究较少。本项目利用GRACE重力卫星数据、SRTM DEM、Landsat影像、冰川物质平衡和土壤湿度等数据，综合分析了青藏高原中部陆表水储量变化与湖泊水量变化的空间差异及驱动机制。主要研究成果包括以下几个方面：（1）陆表水储量与湖泊水量变化存在较大的空间差异，陆表水储量增加较大的区域位于研究区的东北部，而湖泊水量变化增加较大的区域则位于研究区的东南部和东北部；（2）2002-2012年和2017-2019年两个时间段陆表水储量表现出明显的增加趋势，2013-2016年则表现出减少的趋势；（3）从总体上来说，尤其是2013年之前，湖泊水量变化是陆表水储量变化的主要原因，2013-2016年湖泊水量的增加抵消了近20%的陆表水储量减少；（4）对于研究区东北部和西部，2002-2012年湖泊的水量增加量分别约占陆表水储量变化的57%和78%，而2013-2016年抵消了约50%的陆表水储量，2017-2019年湖泊水量增加量约占陆表水储量变化的30%；（5）对于研究区东南部，2002-2012年年陆表水储量增加很少，湖泊的水量增加量抵消了由于土壤湿度和地下水减少的质量损失，2013-2016年土壤湿度和地下水减少是陆表水储量减少的主要原因，而2017-2019年地下水和湖泊水的增加是该时期陆表水储量增加的主要原因。本项目的研究有助于对未来气候变化背景下青藏高原水资源的定量研究提供依据，为青藏高原水资源保护和科学管理提供思路，进而服务“一带一路”国家战略。