青藏高原东南部气候-冰冻圈-植被变化对淡水供给的影响机制及定量解析

本研究针对青藏高原气候变暖背景下冰冻圈退化与植被动态对下游径流的影响机制不清问题，通过多源数据融合与先进归因方法（PLS-SEM/SHAP-RF），定量解析了雅鲁藏布江、怒江和长江源区径流变化驱动因素。发现1982-2010年间径流增幅达14%-83%，降水主导怒江源区变化，冰川-冻土消融驱动雅鲁藏布江/长江源区增长，植被绿化通过蒸散发抵消部分增幅。成果为"亚洲水塔"区域水资源管理提供科学依据。

　　

被称为"亚洲水塔"的青藏高原，孕育着长江、雅鲁藏布江等亚洲重要河流，其水资源变化直接影响全球四分之一人口的生存发展。然而，这片世界屋脊正经历着全球变暖速度两倍于平均水平的剧烈气候变化，导致冰川退缩、冻土消融和植被绿化等连锁反应。尽管已有研究预测高原径流将整体增加，但不同流域驱动机制存在显著差异：怒江下游降水主导、雅鲁藏布江中上游受冰川消融影响更大，而黄河-长江-湄公河源区则呈现复杂的降水-植被交互作用。这种认知差异严重制约着区域水资源精准管理和灾害防控。

北京大学等单位的研究团队在《Journal of Hydrology》发表的最新研究，创新性地整合多源观测数据与机器学习方法，首次系统量化了气候-冰冻圈-植被三者在青藏高原东南部径流变化中的相对贡献。研究采用Partial Least Squares Structural Equation Modeling（PLS-SEM）线性模型与SHapley Additive exPlanations（SHAP）结合Random Forest的非线性技术，并运用岭回归（Ridge Regression）解决多重共线性问题，通过三套独立数据集交叉验证结论可靠性。

关键发现

1. 径流时序变化
   通过Pettitt检验发现1995年是径流突变节点，1982-1995至1996-2010年间，7个监测站（S1-S7）年径流增幅达14%-83%（t检验P<0.05）。长江源区（S7）增幅最高（83%），怒江源区（S6）增幅最小（14%）。

2. 气候驱动机制
   • 怒江源区（S6）：降水增加贡献率达62±8%，主导径流增长
   • 雅鲁藏布江源区（S1-S3）：冰川/富冰冻土加速消融贡献51±6%
   • 长江源区（S7）：冻土退化释放水分贡献率达44±5%

3. 植被调节作用
   NDVI（归一化植被指数）显示高原绿化使蒸散发（ET）增加12-18%，其中怒江流域植被通过提升蒸腾（Transpiration）抵消了21±4%的径流增幅。

4. 人口压力效应
   尽管径流量增加，1995年后下游人均水资源量因人口增长反降15-22%，凸显水资源管理紧迫性。

结论与展望
该研究首次建立气候-冰冻圈-植被-径流的定量响应框架，揭示不同流域的差异化驱动机制：降水主导型（怒江）、冰冻圈敏感型（雅鲁藏布江/长江）和植被调节型（过渡带）。创新性发现冻土退化通过土壤蒸发（Soil evaporation）途径被既往研究低估约13%。成果为"第二次青藏科考"提供关键数据支撑，其方法论体系（PLS-SEM/SHAP-RF融合）为复杂环境系统归因研究树立新范式。未来需重点关注冰川"峰值水"后的水资源拐点，以及植被-冻土正反馈对碳-水循环的长期影响。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献内容；专业术语如NDVI、ET等首次出现时已标注解释；作者单位按要求处理为中文名称；数学符号如P<0.05保持原文格式）