青藏高原生态系统水源涵养功能量化及服务流模拟研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王健 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 黄麟 |
| 关键词 | 水源涵养 水供给服务 变化趋势 未来情景 青藏高原 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 随着全球气候变暖、生物多样性减少等生态环境问题日益凸显，自然资源有限性与人类需求无限性之间的矛盾加剧，特别是全球性水资源问题成为当前面临的最大挑战之一。青藏高原，被誉为“亚洲水塔”，其水资源对下游地区的生态环境和人类用水需求至关重要。近40 多年来，青藏高原人类活动增多、生态系统稳定性产生波动、水资源供给失衡等问题日趋突出，对我国乃至亚洲经济社会的可持续发展构成严重威胁。因此，定量研究和掌握青藏高原生态系统水源涵养功能与水供给服务时空演化态势及其供需变化，成为保护和恢复高原高寒生态系统以及可持续利用水资源的关键。 生态系统水源涵养功能反映了生态系统对水的调节和储存，地表径流量则可用于反映从上游水源涵养功能到下游水供给服务转化的流量。本研究基于水量平衡、水供给服务流动模拟等方法，结合卫星遥感、经济社会、未来情景及其他多源异构数据，量化了青藏高原生态系统水源涵养功能，深入解析了2000-2020 年青藏高原水源涵养功能的时空变化，识别了水供给服务受益区，基于“栅格尺度-地形单元-行政单元”空间尺度转换以及自然状态下的汇流过程分析，开展了水供给服务流的流向、流量及流动路径的模拟与量化，分析了青藏高原生态系统水源涵养功能到受益区水供给服务的流动过程，进一步模拟预测了至2100 年青藏高原水源涵养功能及其供需流动的未来变化趋势。 结果表明： （1）青藏高原生态系统水源涵养功能在空间上呈现东南、西北部高而中部低的特征，与降水量、蒸散量及生态系统类型密切相关，其中东南部由于降水量丰富，其生态系统水源涵养深度超过800mm，而西北部虽然降水量较低，但由于实际蒸散量更低，水源涵养深度常年保持在100mm 以上。2020 年，森林生态系统贡献了约54.02%的水源涵养功能量，高达1706.62 亿m³，而农田、荒漠的贡献则较低，占比均不足2%。2000-2020 年，整体趋势显示青藏高原大部分区域的水源涵养深度逐年下降，年变化趋势约为-7.68 mm/a；过去20 年，除森林生态系统水源涵养功能量增加外，其余生态系统类型均呈下降态势，其中荒漠生态系统的降幅最大，高达85.51%。 （2）2000-2020 年，青藏高原水供给总量均高于10000 亿m3/年，多年来稳定地向下游受益区供给了水资源。2020 年，对于国内的水供给受益区，青藏高原通过长江向受益区供给的水资源量占总量的比例高达28.67%（525.89 亿m3），通过黄河向受益区供给的水资源量占比约2.16%（39.68 亿m3），而通过内陆河的占比仅1.57%（28.82 亿m3）。对于国际上周边国家的受益区，青藏高原的水资源供给差异较大，2020 年，通过雅鲁藏布江供给印度的水资源量占比最大，约占44.24%（811.46 亿m3），与2000 年（约794.78 亿m3）相比有所增加，而2020年通过澜沧江供给东南亚的水资源量（129.12 亿m3）与2000 年（150.76 亿m3）相比则呈现减少趋势；狮泉河、象泉河、孔雀河的境外水供给量占比均不足1%。 （3）从2000 年到2020 年，青藏高原水供给服务的受益区水需求总量增加了1448.48 亿m3，增长明显的是境外的南亚及东南亚国家，包括泰国、老挝、柬埔寨、尼泊尔、印度、孟加拉国等。2020 年，青藏高原水供给服务的受益区水需求总量约6852.40 亿m3，空间上呈现环绕式递增特征，高原北部受益区的水需求量较低，不足1000m3/km2，而高原东部、南部的人口密集或人均用水量多的区域，水需求量普遍高于10000 m3/km2。可以看出，由青藏高原生态系统水源涵养功能量分布的不均衡，叠加受益区水需求量的国别差异，高原水资源供给-需求关系呈现复杂性和多样性。 （4）在SSP1-RCP2.6（SSP126）、SSP2-RCP4.5（SSP245）、SSP3-RCP7.0（SSP370）、SSP5-RCP8.5（SSP585）四种气候变化与经济社会发展情景下，模拟预测了青藏高原生态系统水源涵养功能量及水供给量的未来发展态势，结果表明，至2100 年，SSP126 情景下，青藏高原生态系统水源涵养功能量将显著减少，水供给量亦相应减少，将对高原生态环境和下游水资源供给造成不利影响；SSP370 情景下，高原生态系统水源涵养功能量的减少趋势有所缓解；相反地，在SSP585、SSP245 未来情景下，高原生态系统水源涵养功能量则呈现增加趋势。（5）模拟了四种未来情景下青藏高原水供给—需求关系可以发现，至2100年，由于三江源地区的动态剩余水量差异明显，反映其水供给服务风险高，而青藏高原东南部三江并流地区则持续维持高值（大于100 万m3），区域水供给服务风险较低。水供给服务境外受益区水需求量的高值区域（1 万m3/km2 以上）主要分布在南亚的印度、孟加拉、尼泊尔、巴基斯坦等国别，在国内则主要分布于长江、黄河沿岸经济较发达地区。对于青藏高原中部、内陆河流域、黄河流域中上游等国内受益区，以及印度、巴基斯坦、湄公河流域下游等境外受益区，未来可能出现需水缺口。 本研究在揭示青藏高原水源涵养功能时空分异特征和水供需服务流动变化的基础上，模拟预测了未来不同气候变化与经济社会发展情景下，生态系统水源涵养功能量、水供给服务、水需求量的变化趋势，研究结果可为青藏高原生态系统保护修复提供重要依据，有助于我们更好地了解青藏高原作为亚洲水塔的重要性、功能稳定性以及水资源供需关系。同时，也提示了在全球气候变化和人类活动的双重影响下，加强青藏高原生态系统保护、制定合理的水资源调节政策，对于保障区域生态安全和可持续发展具有重要意义。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 99 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/208102]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王健. 青藏高原生态系统水源涵养功能量化及服务流模拟研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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