青藏高原东北部黄河流域水碳过程与人类活动 | 黄河上游过去千年水文气候变化

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根据《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划(2021—2035 年)》的总体布局，黄河上游位于青藏高原生态屏障区、黄河重点生态区和北方防沙带之间的过渡地带，是我国重要的生态安全屏障和水源涵养区，其包含湿地、森林、草原等多种类型生态系统，也是我国重要的陆地碳汇。

▲ 青藏高原东北部黄河流域图

当前，全球升温显著，降水格局也随之发生变化，环境变化正深刻影响着生态脆弱地区的水、碳循环过程，而生态系统水-碳耦合过程中，又通过能量流动和物质循环对气候系统产生反馈。因此，全球变化背景下生态脆弱区的水-碳耦合过程与机理已成为近年来全球变化领域关注的热点和前沿科学问题。此外，基于水-碳耦合的基础研究，探索和研发生态脆弱区水源涵养与碳汇能力提升关键技术，也是西部生态文明建设和实现“双碳”目标的要求。

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（勾晓华，李育，牟翠翠主编. 北京：科学出版社，2023.12）选取青藏高原东北部黄河流域为研究区域，涵盖黄河上游上段地区及水源涵养区，包括青藏高原和黄土高原。以水-碳耦合过程为主题，涵盖气候、地貌、冻土、植被、土壤、生态系统、社会经济和人类活动等基本要素，侧重介绍黄河上游水系发育和流域地貌演化、不同时间尺度水文气候变化及未来预估、高寒生态系统变化及碳循环、三江源国家公园相关政策等主要内容。

主要作者简介

勾晓华

教育部“长江学者”特聘教授。中国青年女科学家奖、中国青年科技奖获得者。西部环境教育部重点实验室主任。

近年来主要从事树木年轮学、气候学和生态学的教学和科研工作，在我国西北地区开展了系列的气候变化及生态响应，以及树木生长的生理生态观测过程研究。近年来在国内外核心刊物上发表了160余篇研究论文，其中SCI论文90余篇，同时出版了《祁连山生态系统变化科学考察报告》和系列《祁连山生态绿皮书：祁连山生态系统发展报告》，在国内外有一定的学术影响力。先后多次到英国伦敦大学、美国哥伦比亚大学等交流访问，开展了卓有成效的国际合作研究。 同时担任中国地理学会副秘书长、教育部地理学教学指导委员会副主任、国务院学学位办地理学学科评议组成员和中国生物地理学会副主任委员等系列学术任职。

本文分享“第2章黄河上游湖泊与泥炭所指示的千年尺度干湿变化”的主要结论。

本研究以青海湖、更尕海、红原泥炭和若尔盖泥炭为代表收集 20 条古环境记录，探究黄河上游地区千年尺度上的干湿变化；并基于连续气候模拟模式 TraCE-21Ka 的虚拟湖泊能量与水量平衡模型，计算得到末次冰消期以来青海湖的水量平衡演化；在此基础上，进一步探究黄河上游千年尺度干湿变化机理。

由黄河上游地区青海湖、更尕海、红原泥炭和若尔盖泥炭的古气候记录可知，在11.5～7 ka BP 黄河上游气候温暖湿润，在 7～4.5 ka BP 气候波动剧烈，在 4.5～2.3 ka BP出现持续干旱，2.3 ka BP 之后气候虽有好转，但仍以干旱为主。

▲ 黄河上游地区古气候记录

青海湖在末次冰消期为浅水湖，进入早全新世时气候转暖、冰川融化，使得青海湖入湖径流量开始上升，湖泊水位升高；中全新世青海湖地区气候温暖湿润，降水量波动很大，但处于较高值，青海湖水位持续升高；晚全新世青海湖地区降水量减少，气候由暖湿转为冷干，湖泊水位与降水量呈现逐渐降低趋势。青海湖全新世湖泊水位变化主要受到季风降水的影响。

▲ 青海湖古气候记录与湖泊模拟

自全新世以来黄河上游的气候变化模式基本上与亚洲夏季风主导的其他边缘地区一致。早全新世，黄河上游地区轨道强迫导致的夏季太阳辐射增加，气候持续湿润；中全新世，黄河上游地区持续的干燥可归因于中全新世以来的 SST 升高，并与夏季太阳辐射减弱和海陆热力梯度下降有关。千年尺度上黄河上游干湿变化主要受控于低纬度太阳辐射影响的季风变化和太平洋 SST 变化。

▲ 黄河上游地区干湿驱动机制

（阴影部分表示，8～6 cal ka BP 青藏高原东北缘干湿变化与 ENSD 负相关）

黄河上游地区因其特殊的地理位置，目前的气候模型依然无法准确预测未来气候变化。然而，长时间尺度气候变化的研究对该区域未来气候的预测也有所启示。太平洋SST 的变化一直以来都影响着黄河上游的气候，未来人为温室气体的排放将导致 SST加速升高，意味着 ENSO 事件的增加，季风边缘区的降水会减少，从而导致干旱加剧(Cai et al.，2018；Cheng et al.，2019)。这预示着未来黄河上游将面临着重大的环境挑战和风险，该地区迫切需要制定积极规划和适应战略。因此，为了阻止黄河流域的环境恶化，要进一步加强在灾害风险预防、生态系统服务、水资源管理等方面政策和决策的制定。

本文摘编自《青藏高原东北部黄河流域水碳过程与人类活动》（勾晓华，李育，牟翠翠主编. 北京：科学出版社，2023.12）一书“第2章 黄河上游湖泊与泥炭所指示的千年尺度干湿变化”“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

审图号：GS 京(2023)1434 号

ISBN 978-7-03-077304-3

责任编辑：郭允允 李 洁

本书聚焦青藏高原东北部黄河流域，以水-碳耦合过程为主题，涵盖气候、地貌、冻土、植被、土壤、生态系统、社会经济和人类活动等基本要素，侧重介绍黄河上游水系发育和流域地貌演化、不同时间尺度水文气候变化及未来预估、高寒生态系统变化及碳循环、三江源国家公园相关政策等主要内容。

本书可供地理学、生态学、水文学等相关专业的本科生和研究生野外考察和实习使用，亦可以作为高等院校相关专业教师及各相关领域科研技术人员的参考书。

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