Science | 上游流量增多，下游流量减少：全球河流形态和功能的变化（微信文章未删减版）

主要观点总结

本研究利用卫星数据和水文模型绘制了全球约290万条河流的每日径流量图，以评估全球河流系统的近期变化。研究发现河流下游流量减少趋势显著，而上游流量增加的可能性较高。约29%的陆地表面经历了显著的上游径流量变化。研究中还发现流量最小的溪流经历了较大变化，包括侵蚀潜力增强、洪水频率上升和营养物质动态变化。此研究采用“按尺度显示细节”的方法揭示了这些细微变化，并为进一步揭示水圈潜在变化和全球水循环对人类社会和生态系统的影响提供了新视角和数据支持。

关键观点总结

关键观点1: 全球河流系统的近期变化评估

本研究利用卫星数据和水文模型，绘制了全球数百万条河流的每日径流量图，以全面评估全球河流系统的变化。

关键观点2: 河流上游和下游流量的不同变化

研究发现，河流下游出口段的流量主要呈显著减少趋势，而上游源头段的流量增加的可能性较高，且变化显著影响了约29%的陆地表面。

关键观点3: 溪流变化的细节

研究中还发现流量最小的溪流经历了较大的变化，包括侵蚀潜力增强、洪水频率上升以及营养物质动态变化。

关键观点4: 研究方法的先进性和潜在应用

该研究采用“按尺度显示细节”的方法揭示了河流的细微变化，这一方法的广泛应用有望进一步揭示水圈的其他潜在变化，为理解全球水循环及其对人类社会和生态系统的影响提供新的视角和数据支持。

正文

文章荐读

本研究根据原始卫星数据和水文模型，绘制了1984年至2018年约290万条河流的每日径流量图，以全面评估了全球河流系统的近期变化。研究发现，河流下游出口段的流量主要呈显著减少趋势，而河流上游源头段的流量增加的可能性比减少的可能性高1.7倍。这导致全球约29%的陆地表面经历了显著的上游径流量变化。此外，研究中流量最小的溪流变化最大，具体体现在：侵蚀潜力大幅增强(径流功率增加约5%)、洪水频率显著上升(百年一遇的洪水增加约42%)，以及营养物质动态变化(季节性流量模式发生改变)。本研究通过绘制数百万条单独河流的径流量，采用“按尺度显示细节”的方法，揭示了这些细微而关键的变化。若广泛采用这种方法有望进一步揭示水圈的其他潜在变化，为深入理解全球水循环及其对人类社会和生态系统的影响提供新的视角和数据支持。

图1 1984-2018年全球河流从河流源头到河口的年平均流量变化趋势

图2 利用1855个地面测量站的每日观测数据验证全球河流流量再分析(GRDR)数据集中的流量变化趋势

图3 气候变化和人类作用下全球河流纵向水文分布指数(LHDI)的变化

图4 不同河流等级的河流侵蚀能力和洪水频率变化

编辑 | 彭淑鑫校对 | 雷田旺

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论文信息

Dongmei Feng, Colin J. Gleason. More flow upstream and less flow downstream: The changing form and function of global rivers. Science, 2024, 386: 1305-1311.