黄河源区径流时空供给模式的驱动机制及其对冰冻圈退化的响应

为解决黄河源区径流水源补给机制不明的问题，研究人员通过稳定同位素示踪和端元混合分析（EMMA），揭示了降水（71%）、冻土上水（24%）和冰川雪融水（5%）对径流的贡献比例及其时空分异规律，为气候变化下寒区水文过程模拟提供了关键参数。

　　

在全球变暖背景下，被誉为"中华水塔"的黄河源区正经历着显著的冰冻圈退化。这片贡献黄河总水量49%的生态敏感区，其径流变化直接影响全流域水资源安全。然而，传统研究多聚焦径流量变化对气候的响应，对冻土退化如何通过改变水源补给比例来影响水文过程的机制认知不足。特别是缺乏基于稳定同位素示踪技术（stable isotope tracing）的系统研究，导致寒区水循环模型构建缺乏关键参数。

西北生态环境资源研究院的研究团队在《Journal of Hydrology: Regional Studies》发表论文，首次采用三端元混合模型（three-end-member mixing model），结合δ¹⁸
O和d-excess双同位素示踪，解析了黄河源区径流的时空补给模式。研究人员在2019-2021年间采集了420个河水样本、175个冻土上水样本、27个冰川融水样本和152个降水样本，通过普通克里金插值（Ordinary Kriging）构建空间分布图，并计算各水源贡献率的不确定性（uncertainty propagation technology）。

研究结果揭示了三大核心发现：
3.1 时空特征
同位素月际变化显示，7月δ¹⁸
O最富集（-10.91‰），9月最贫化（-12.02‰），而d-excess在8月达峰值（13.73‰）。空间上，东南部δ¹⁸

3.2 局部蒸发线
6-7月局部蒸发线（LEL）显著偏离全球大气水线（GMWL），而8-9月趋近，证实8月降水补给占主导（86%）。冰川融水因δ¹⁸
O显著偏负（<-16‰）且位于LMWL上方，易被识别。

3.3 径流来源
端元分析显示：降水贡献从6月53%升至8月86%，冻土上水贡献呈"U"型变化（6月40%→8月10%→9月34%），冰川融水贡献持续衰减（6月7%→9月3%）。海拔每升高100米，冰川融水贡献增加1.2%，而冻土上水不受海拔影响。

这项研究首次量化了黄河源区径流补给的时空分异规律。冻土退化通过改变活动层厚度（active layer thickness）显著影响水源补给比例——夏季降水主导期（7-8月）冻土水贡献降低14%，而秋季冻结初期（9月）反弹至34%。研究提出的"海拔-补给"响应模型为寒区水文预测提供了新范式，其构建的δ¹⁸
O空间数据库（精度0.2‰）可作为评估冰冻圈变化的基准参数。值得注意的是，支流径流64%来自降水，而干流冰川融水贡献（13%）是支流的2倍，这种差异预示着未来冰川退缩将优先影响干流水资源。

该成果为"亚洲水塔"水安全预警提供了科学依据，其开发的同位素混合模型（EMMA）已被应用于三江源国家公园的水资源管理。正如作者Li Zongxing强调的："这项研究揭示了冻土退化正在重塑寒区水文格局——当活动层变成'海绵'，降水更多转化为地下储水而非地表径流。"这一发现为理解青藏高原"变湿却径流减少"的悖论提供了关键线索。