澜沧江-湄公河流域跨境水资源服务:时空变化格局与驱动机制解析

【字体: 时间:2025年06月09日 来源:Ecological Indicators 7.0

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  为解决跨境流域水资源分配争议问题,研究人员基于InVEST模型定量评估了2000-2018年澜沧江-湄公河流域(LMRB)产水服务(WY)的跨境时空变化特征,揭示降水(PRE)、潜在蒸散发(PET)等关键驱动因子的空间异质性影响。研究发现流域WY呈南高北低格局,老挝贡献量最高(1847.85×108 m3 ),中国仅占12.43%,全流域WY以8.23 mm/yr速率显著下降。该研究为跨境水资源协同管理提供了科学依据,发表于《Ecological Indicators》。

  

澜沧江-湄公河作为亚洲最重要的跨境河流之一,滋养着沿岸六国7000万人口,却因气候变化、水电开发和国际争端陷入"水冲突热点区"的困境。尽管已有研究关注流域径流变化或土壤侵蚀,但全流域尺度的产水服务(Water Yield, WY)时空演变规律及其驱动机制始终是块未开垦的科研荒地。这块流域拼图缺失的关键部分,正是跨境水资源管理的决策盲区——当上游中国贡献仅12.43%的水量,下游国家却承受着最剧烈的WY下降(泰国年降幅达14.52 mm/yr),这种空间错配如何破解?

来自中国研究机构的科研团队在《Ecological Indicators》发表的研究,首次采用InVEST模型结合地理探测器(Geodetector)和地理加权回归(GWR)方法,构建了2000-2018年LMRB流域WY的跨境解析框架。研究团队整合了MSWEP降水数据、CHELSA蒸散发数据集等多源遥感信息,通过两个关键水文站(清盛和上丁)的实测径流数据验证模型精度(R2

0.9),系统揭示了WY的"南高北低"空间格局及其气候驱动机制。

【研究方法】
研究采用"模型模拟-趋势分析-因子解析"三步法:1) 基于Budyko曲线理论的InVEST模型量化WY,参数Z值经水文站数据迭代校准;2) 一维线性回归识别时空变化趋势;3) 地理探测器筛选关键驱动因子后,运用GWR模型解析空间非平稳性关系。数据涵盖降水(PRE)、潜在蒸散发(PET)等10个自然-社会经济因子,空间分辨率统一为1 km。

【研究结果】
3.1 跨境WY时空变异特征
模拟结果显示:全流域年均WY为591.66 mm,但湄公河段(MRB)贡献率达87.57%(4185.54×108
m3
),显著高于澜沧江段(LRB)的360.27 mm。老挝以1847.85×108
m3
的WY总量成为"流域水塔",而中国虽占21%流域面积,WY贡献仅593.88×108
m3
。时间维度上,85.62%区域呈现WY下降,泰国、柬埔寨的显著下降区(p<0.05)与2015年极端干旱事件时空耦合。

3.2 驱动因子贡献分解
地理探测器揭示:降水(PRE)以79.14%的q值主导WY空间分异,温度(TEM)、实际蒸散发(AET)等气候因子解释力超18%。国家尺度分析显示:中国WY受DEM和PRE双重控制(q>38.74%),而柬埔寨则显现NPP(31.67%)与PET(31.26%)的协同影响。值得注意的是,夜间灯光(NTL)等人类活动指标解释力不足1%,颠覆了传统认知。

3.3 空间异质性作用机制
GWR模型刻画了驱动因子的"地理密码":PRE与NPP在61.36%区域促进WY(回归系数均值0.42),而PET、TEM在91.81%区域呈抑制作用(系数-1.38)。海拔(DEM)的影响呈现"南北分异":上游中国区负效应显著,下游三角洲则转为正相关,暗示地形通过调控水汽输送间接影响WY。

【结论与展望】
这项研究首次绘制出LMRB跨境WY的"资源地图",揭示出气候因子而非人类活动主导WY变化的科学认知。特别发现中国境内WY下降速率(3.81 mm/yr)显著低于下游国家,这为"中国水电开发加剧下游缺水"的国际争议提供了数据反证。通过量化PRE与PET的拮抗效应,研究团队提出"气候-植被耦合调控"新机制,为《湄公河合作五年行动计划》的制定提供了关键科学支撑。

研究的创新性在于突破国界限制,构建了首个流域尺度的WY解析框架。但作者也指出,未来需融合水电调度模型,并加强ESA-CCI土地覆盖数据的时空分辨率改进。这项成果不仅为跨境水外交谈判提供了"科学罗盘",更开创了"一带一路"沿线资源冲突研究的范式转型——当水资源成为地缘战略筹码时,精确的科学数据或许是最佳"解压阀"。

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