喜马拉雅东部泽姆河树轮重建的5-6月径流变化及其气候驱动机制

本研究针对喜马拉雅东部冰川补给型河流长期水文数据缺失问题，通过构建阿比斯冷杉(Abies densa)树轮年表，创新性地采用方差稳定集成方法重建了泽姆河1840-2021年5-6月径流序列（解释方差35%）。揭示出树木生长与径流呈显著负相关（r=-0.59）的反常现象，证实冰川融水在干旱期补偿机制，识别出33个枯水年与30个丰水年，并发现ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）与径流正相关关系在近三十年显著增强，为理解气候变化下高海拔流域水文响应提供了新视角。

　　

在全球气候变化背景下，被称为"亚洲水塔"的喜马拉雅山脉正经历着前所未有的冰川退缩和水文循环改变。这片滋养着超过15亿人口的区域，却面临着长期水文观测数据严重匮乏的困境——最长的仪器记录仅始于20世纪初，这使得区分人为气候变化与自然变率的影响变得异常困难。尤其对于泽姆河这样的冰川补给型河流，其独特的水文过程与非冰川河流存在本质差异，但现有研究多集中于西部喜马拉雅或非冰川流域，东部冰川区长期水文动态及其气候驱动机制仍是未解之谜。

为破解这一难题，来自中国科学院等机构的研究团队创新性地利用生长在泽姆河畔的阿比斯冷杉(Abies densa)树轮样本，通过多标准曲线集成方法，重建了该流域1840-2021年间长达182年的5-6月径流序列。这项发表在《Journal of Hydrology: Regional Studies》的研究首次揭示了冰川区树木生长与径流间的反常负相关机制，并发现了ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）对径流调控作用的年代际转变，为预测气候变化下"亚洲水塔"的水资源演变提供了关键科学依据。

研究团队采用了三项核心技术方法：首先在海拔3200-3700米区间采集15株阿比斯冷杉的30个树芯样本，通过八种标准化方法（包括立方样条、区域曲线标准化等）构建方差稳定集成年表；其次运用尺度转换法将树轮宽度指数(RWI)转化为径流量，通过留一法交叉验证证实重建可靠性（R2=0.69）；最后采用滑动窗口Pearson相关分析径流与温度、降水及ENSO指数的时变关系。

研究结果呈现四大重要发现：

1. 反直觉的水文-生长关系
   通过热图分析揭示出树木生长与5-6月径流呈显著负相关(r=-0.59, p<0.01)，这与非冰川流域普遍存在的正相关模式截然不同。研究者指出，在干旱高温条件下，冰川加速消融提供额外融水导致径流增加，但同时高温干旱抑制树木生长，形成这种"此消彼长"的特殊关系。

2. 世纪尺度的水文震荡
   重建序列显示流域经历多次显著干湿波动：1876-1882、1905-1915等5个丰水期持续7-10年，而1851-1857、2017-2019等7个枯水期最长可达14年。特别值得注意的是，2017年径流量(4.6 m3/s)较均值(38.6±11.7 m3/s)骤降88.1%，创182年最低记录。

3. ENSO调控作用的演变
   滑动窗口相关分析发现ENSO与径流关系呈现明显年代际变化：20世纪80年代前多为负相关，而近30年转为稳定正相关(r>0.5)。这表明随着全球变暖，ENSO暖相位(厄尔尼诺)通过削弱印度夏季风(ISM)，延长干旱期促进冰川消融，成为驱动径流变化的新主导因素。

4. 冰川流域的差异化响应
   与邻近非冰川流域(如Gimliang河)相比，泽姆河单位径流量(9.8±3.0 mm/s)高出40%，且对温度变化敏感性更强。比较分析发现各流域在1890-1898、2017-2019等极端枯水期具有同步性，但泽姆河的丰枯波动周期更短(5-7年)，反映冰川对水文过程的独特调节作用。

这项研究的意义不仅在于填补了喜马拉雅东部长期水文数据的空白，更开创性地揭示了冰川区树木生长-径流关系的特殊机制。研究证实，随着气候持续变暖，ENSO等大尺度气候模式对冰川补给型河流的调控作用正在发生本质改变——从过去主要通过降水间接影响，转变为通过温度直接调控冰川消融的主导模式。这一发现对预测未来水资源变化具有警示意义：在ISM减弱的情景下，泽姆河等冰川流域可能面临"短期径流增加-长期水源枯竭"的双刃剑效应。

研究者特别强调，该流域下游正在加速的水电开发与基础设施建设，亟需将这种冰川水文特异性纳入水资源管理框架。方差稳定集成树轮年代学方法的成功应用，也为其他数据稀缺的高海拔流域提供了可复制的技术范式。未来研究需要结合多源遥感数据和过程模型，进一步量化不同海拔梯度上冰川-降水对径流的相对贡献，为应对气候变化下的水安全挑战提供更精准的科学支撑。