卫星观测显示流域生态修复是我国河流变清的重要因素
河流泥沙含量表征了河流-流域生态系统的物质循环和能量流动过程。河流泥沙含量受多种因素影响,包括了气候变化(降雨、风速)和人类活动(建坝、挖沙、流域土地管理)。虽然已有Science论文研究(doi:10.1126/science.abn7980)表明建坝是全球大型河流泥沙通量下降的重要因素(尤其是北半球),但流域地表变化对河流泥沙削减的系统研究仍然缺乏。
近日,中国科学院南京地理与湖泊研究所、中国科学院流域地理学重点实验室曹志刚博士、段洪涛研究员、马荣华研究员和英国雷丁大学杨洪教授于Science Bulletin杂志在线发表了题名为Remarkable effects of greening watershed on reducing suspended sediment flux in China’s major rivers的观点性论文。该研究发现流域绿化是中国大型入海河流泥沙通量近年来持续下降的重要原因。
研究人员利用7条入海河流(长江、黄河、珠江等)水文站的长期观测数据,发现大坝运行伊始,泥沙通量确实显著下降;然而,5-10年后河流泥沙通量下降不明显,甚至有些年份有所增加(图1),表明大坝的拦沙能力存在时间限度。
图1 1956-2019年间长江(a)、珠江 (b)、黄河(c)入海泥沙通量变化
考虑到土壤侵蚀是河流泥沙的重要来源,研究人员进一步利用Landsat卫星获取了1980s以来中国河流悬浮泥沙浓度和流域植被覆盖度的长期变化,结果显示1990s以来主要河流流域植被覆盖率明显增加,并与河流泥沙浓度之间呈现不同程度负相关,表明土地绿化对削减中国河流泥沙通量具有重要贡献。地球变绿了,在水体上的表现就是河流变清了。该研究表明,大坝对河流泥沙通量影响虽然巨大,但流域土地利用变化影响更为持续、深远。近20年来,中国实施了“植树造林”和“退耕还林还草”等生态恢复项目,不仅增加了陆地植被覆盖,也削减了河流泥沙通量,提升了生态服务功能。
本研究工作得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目联合资助。全文链接为:https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.08.036。
图2 (a) 1984-2020年中国七大河流的归一化植被指数(NDVI)的平均年变化;(b)七大河流NDVI变化率的空间分布;(c)河口悬浮物泥沙浓度(SSC)和NDVI关系