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一年蒸發(fā)掉3570個(gè)西湖 青藏高原湖泊蒸發(fā)量是這樣算出來的
2020-07-09 08:27:03 來源: 科技日?qǐng)?bào)
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  蒸發(fā)是全球地表能量平衡的關(guān)鍵環(huán)節(jié),又是水量平衡的重要組成部分。據(jù)了解,全球有超過60%的降水會(huì)以蒸發(fā)的形式返回到大氣中。

  近日,我國研究人員發(fā)展了一種新的湖泊蒸發(fā)量估算方法,估算出青藏高原湖泊蒸發(fā)總量為每年517億噸,相當(dāng)于3570個(gè)杭州西湖的水量。

  此外,研究還發(fā)現(xiàn),湖泊冬季冰面升華水量大約占湖泊年蒸發(fā)量的12.3%—23.5%,是湖泊水量平衡研究重要的組成部分。青藏高原南部湖泊的非結(jié)冰期長度和湖泊蒸發(fā)量都顯著高于北部湖泊。

  那么,研究人員究竟為什么要研究青藏高原的湖泊蒸發(fā)?他們又是如何計(jì)算出湖泊蒸發(fā)量的?這種方法適用于世界其他湖泊蒸發(fā)測(cè)量嗎?為此,科技日?qǐng)?bào)記者采訪了相關(guān)專家。

  蒸發(fā)量與周邊生態(tài)及氣候密切相關(guān)

  據(jù)了解,青藏高原平均海拔近4000米,不僅擁有除南北極地區(qū)之外最大的冰川儲(chǔ)量外,也擁有地球上海拔最高、數(shù)量最大的內(nèi)陸湖泊群。青藏高原地區(qū)的湖泊面積近5萬平方公里,占中國湖泊總面積的一半以上。

  “它是亞洲許多大江大河的發(fā)源地,包括長江、黃河、瀾滄江、雅魯藏布江、印度河、錫爾河等,都是青藏高原孕育而生的河流。這些河流的水資源養(yǎng)育著亞洲數(shù)十億人口,因此青藏高原就被稱為‘亞洲水塔’?!敝袊茖W(xué)院青藏高原研究所研究員馬耀明告訴科技日?qǐng)?bào)記者。

  豐富的水資源不斷從這里流出,哺育著青藏高原及其下游區(qū)域的森林、草地、農(nóng)田等,也為下游地區(qū)的魚類、鳥類、動(dòng)物提供了適宜的棲息環(huán)境,更是人類生產(chǎn)生活的重要保障。

  “更重要的是,青藏高原地區(qū)與周邊地區(qū)的水分交換過程,不僅會(huì)通過季風(fēng)系統(tǒng)將印度洋和西太平洋的大量水汽帶到高原地區(qū),還可以通過大江大河和西風(fēng)作用將水和水汽從高原向中國東部地區(qū)進(jìn)行輸送,影響中國東部地區(qū)的降雨過程?!瘪R耀明說,此外,除了青藏高原與周邊區(qū)域的水分交換,青藏高原巨大的動(dòng)力和熱力作用,還會(huì)通過地氣相互作用過程影響周邊地區(qū)的氣候變化。

  作為青藏高原的重要組成部分,這里的湖泊對(duì)氣候波動(dòng)極為敏感,可以看作揭示全球氣候變化與區(qū)域響應(yīng)的重要信息載體。湖泊蒸發(fā)作為以內(nèi)流湖為主的青藏高原湖泊水量的輸出項(xiàng),與降水量等都是湖泊水量平衡計(jì)算方程中的重要分量,準(zhǔn)確測(cè)量湖泊蒸發(fā)量是研究湖泊水量和能量平衡的關(guān)鍵。近年來,不少研究人員通過各種方法對(duì)青藏高原湖泊蒸發(fā)進(jìn)行了估算。

  此前,中國科學(xué)院青藏高原研究所等單位的研究人員分別進(jìn)行了亞洲水塔的冰川、積雪、徑流、湖泊、降雨、陸地蒸散發(fā)等水資源儲(chǔ)量的評(píng)估工作,以便獲得對(duì)亞洲水塔水資源儲(chǔ)量的初步認(rèn)識(shí)。

  不同測(cè)量方法結(jié)論差異明顯

  事實(shí)上,在研究青藏高原湖泊水分循環(huán)過程中,以往對(duì)高海拔湖泊的湖—?dú)庀嗷プ饔糜^測(cè)較少。同一湖泊采用不同研究方法得到的湖泊蒸發(fā)量具有明顯差異,且湖泊蒸發(fā)量空間分布及蒸發(fā)總量至今沒有得到確切的數(shù)據(jù)。

  “計(jì)算湖泊蒸發(fā)量的方法很多,比如基于儀器觀測(cè)的方法、基于能量平衡的方法、基于水量平衡的方法以及模型模擬的方法等?!敝袊茖W(xué)院青藏高原研究所王賓賓博士說。

  基于儀器觀測(cè)的方法,主要利用了蒸發(fā)皿和渦動(dòng)相關(guān)儀等設(shè)備,需要前往湖泊區(qū)域架設(shè)觀測(cè)儀器并花費(fèi)大量的人力物力。然而,“由于青藏高原嚴(yán)酷的自然環(huán)境條件和交通不便等因素,短期內(nèi)對(duì)大范圍的湖泊蒸發(fā)直接進(jìn)行觀測(cè)并不現(xiàn)實(shí)?!蓖踬e賓說,同時(shí)由于蒸發(fā)皿水體大小、氣象和環(huán)境背景條件與真實(shí)湖泊存在著顯著差異,導(dǎo)致這種觀測(cè)方式往往具有很大的局限性。

  與此同時(shí),基于水量平衡的方法、能量平衡的方法以及模型模擬的方法需要大量的觀測(cè)資料?!耙运科胶鉃槔?,我們需要準(zhǔn)確知道湖泊區(qū)域的降雨量、湖泊地表入流量和地表出流量、湖泊地下入流量和地下出流量等,而這些觀測(cè)都難以準(zhǔn)確獲得,并且已有的觀測(cè)也會(huì)存在一定的誤差?!蓖踬e賓說。

  而模型模擬的方法也需要準(zhǔn)確地知道湖泊的深度、透明度等參數(shù),并且需要大量的氣象資料作為驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù),而模型的湖泊過程參數(shù)化方案更需要大量的實(shí)際觀測(cè)資料進(jìn)行驗(yàn)證。傳統(tǒng)的基于能量平衡的方法,需要通過湖泊溫度鏈觀測(cè)獲得湖泊熱量存儲(chǔ)量,但青藏高原具有溫度鏈觀測(cè)的湖泊目前較少,不足以支撐此類計(jì)算方式。

  “因此,我們基于非結(jié)冰期湖泊熱量存儲(chǔ)量從整體來看接近于零的合理假設(shè),借助于衛(wèi)星遙感資料和氣象再分析資料,對(duì)湖泊蒸發(fā)量進(jìn)行了估算?!蓖踬e賓說。相比而言,這種估算方法結(jié)合青藏高原湖泊冬季結(jié)冰且多為內(nèi)流湖的區(qū)域特點(diǎn),也具備可操作性。衛(wèi)星遙感資料的引入可以使研究方法獲得區(qū)域擴(kuò)展,而氣象再分析資料經(jīng)過青藏高原觀測(cè)研究平臺(tái)資料的驗(yàn)證具有更為可靠的精度保證。

  “因?yàn)榍嗖馗咴暮创蟾庞?萬平方公里,按照每年蒸發(fā)量平均計(jì)算,每年的平均蒸發(fā)深度為900—1000毫米?!蓖踬e賓說,這屬于一個(gè)正常的蒸發(fā)量,蒸發(fā)的水汽到空氣中還會(huì)形成雨雪降落到地面,這是一個(gè)自然水循環(huán)的過程。另外,在當(dāng)前氣候變暖的背景下,青藏高原水循環(huán)過程是在加快的。

  新估算方法基于衛(wèi)星遙感資料得到了青藏高原75個(gè)大型湖泊的湖泊蒸發(fā)量、冰物候特征及其蒸發(fā)水資源量,這些數(shù)據(jù)對(duì)于未來準(zhǔn)確估算湖泊的水儲(chǔ)量及其變化有重要意義。

  新測(cè)量方法并非適用于所有湖泊

  那么這種方法是否適用其他湖泊蒸發(fā)量測(cè)量呢?

  對(duì)此,王賓賓表示,這一新的湖泊蒸發(fā)量估算方法考慮到了青藏高原湖泊的具體特性,例如這里大多數(shù)為內(nèi)流湖、通常具有時(shí)間長短不一的結(jié)冰期等。如果想用這種新方法對(duì)世界上其他地區(qū)的湖泊年均蒸發(fā)量進(jìn)行估算,通常也需要對(duì)具體湖泊的特性進(jìn)行具體分析以便應(yīng)用。

  但是,對(duì)于一些湖泊來說,這種估算方法可能并不適用,比如湖泊具有水量巨大的入流和出流,這些入流和出流通常伴隨著大量的能量交換,使得湖泊水體熱量存儲(chǔ)項(xiàng)可忽略的重要假設(shè)難以成立。

  “必須要明確的一點(diǎn)是,因?yàn)榍嗖馗咴疵娣e相對(duì)于陸地面積來說比較小,因此湖泊蒸發(fā)量相對(duì)于陸地蒸散發(fā)量來說是比較小的。所以從整個(gè)青藏高原地區(qū)來看,湖泊蒸發(fā)量對(duì)于氣候環(huán)境的影響不會(huì)太大?!蓖踬e賓在談及湖泊蒸發(fā)量對(duì)于氣候環(huán)境研究的意義時(shí)強(qiáng)調(diào)。

  但是在一些具體的湖泊流域,湖泊蒸發(fā)量對(duì)當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境的影響就比較大。王賓賓舉例說,納木錯(cuò)流域由于湖泊的存在,在納木錯(cuò)下風(fēng)向區(qū)域就存在著湖泊效應(yīng),導(dǎo)致納木錯(cuò)下風(fēng)向區(qū)域的降雨和降雪相對(duì)于其上風(fēng)向區(qū)域更高。

  “青藏高原到底有多少水?青藏高原的水資源在氣候變暖背景下會(huì)出現(xiàn)怎樣的變化趨勢(shì)?對(duì)于這些問題,我們一直都在重點(diǎn)關(guān)注?!蓖踬e賓說。記者 陸成寬

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【糾錯(cuò)】 責(zé)任編輯: 王萌萌
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