出品：科普中国

作者：臧铜钢（古气候学硕士研究生）

监制：中国科普博览

编者按：为拓展认知边界，科普中国前沿科技项目推出“未知之境”系列文章，纵览深空、深地、深海等领域突破极限的探索成果。让我们一起走进科学发现之旅，认识令人惊叹的世界。

淡水资源一直对人类社会的发展起着至关重要的作用，然而随着全球变暖和人类活动的影响，储存着大量淡水资源的湖泊在全球范围内大多处于退缩状态，但在青藏高原上的湖泊却异常地出现了显著扩张的现象，这是否意味着我们淡水资源紧缺的情况得到了缓解？

（图片来源：veer图库）

事实并非如此，相反，青藏高原还可能面临着巨大的灾难。

中国科学院青藏高原研究所环境变化与多圈层过程团队的张国庆研究员等人通过模型模拟、实地调查和遥感监测等手段系统地预测了到2100年青藏高原上湖泊的状况（面积、水位、蓄水量等），揭示了湖泊扩张可能导致的一系列灾害问题，并强调了需要制定有效的战略来减轻湖泊扩张带来的危害。

同时，研究认为需要进一步保护生物多样性，保障生活在这一生态敏感地区的人民的生命和财产安全，这一研究成果于2024年5月27日发表在《自然-地球科学》期刊上。

青藏高原面临的挑战是什么

水是生命之源，尤其是淡水资源对维持地球上的生命极其重要，同时影响着生态系统的运转和人类社会的经济。地球上可利用的地表淡水资源87%都储存在湖泊中，但由于近几十年来全球变暖和人类活动的影响导致全球大多数湖泊都处于退缩状态，而青藏高原上的湖泊却是处于扩张状态，这并不是一件好事。

青藏高原的湖泊

（图片来源：《科学通报》期刊）

青藏高原上拥有全中国数量最多、总面积最大的湖泊群（占全国湖泊的50%以上），若只计算面积大于1k㎡的湖泊，其数量也超过了1400个；除湖泊外还存在大量的冰川和永久冻土，这些都是珍贵的液态（湖泊）和固态（冰川、永久冻土）淡水资源。

由青藏高原发源的河流为东南亚地区的居民提供了大量的充足的淡水，因此青藏高原又被誉为“亚洲水塔”。

近几十年来由于全球变暖，青藏高原上的冰川和冻土会首当其冲受到影响，大量冰川、冻土开始融化，融水进入湖泊，青藏高原上的湖泊开始扩张。

因此青藏高原的湖泊面积增大并不是淡水资源凭空产生的，而是以冰川冻土消融为代价，虽然湖泊扩张、淡水资源增加可能会带来一个更绿色也更宜居的环境，但湖泊扩张也会带来更加恶劣的影响：湖泊的持续扩张正在导致潜在的流域合并或重组，威胁到该地区的基础设施和生态安全。

青藏高原的湖泊—结则茶卡

（图片来源：作者拍摄）

湖泊扩张会带来严重的自然和社会问题是显而易见的，但未来湖泊会扩张多少？又会对青藏高原带来哪些具体的影响？这一系列的问题不能等到灾害发生后再去回答，要做到防患于未然，这就要用到模拟预测的手段，虽然过去已有一些预测湖泊变化的模型，但之前的研究更侧重于特定的大型湖泊或单一案例研究，但未能涵盖未来整个高原湖泊的全面变化及其对整个青藏高原的更广泛影响。

为此，中国科学院青藏高原研究所的张国庆研究员带领团队开发了一个通用的数据驱动建模框架来解决这些问题，该框架整合了影响湖泊面积的关键驱动因素（降水、冰川融水、地表蒸散、湖泊蒸发），并结合了实地调查和遥感观测。

在共享社会经济路径（SSP）情景下，该团队量化了2021年至2100年各个内生湖泊的面积、水位和蓄水量的年度变化。最终评估了对湖泊流域重组、基础设施和生态环境的影响程度。

未来80年青藏高原湖泊将会显著扩张

张国庆团队研究表明，到2100年，在SSP1-2.6,SSP2-4.5和SSP5-8.5方案下（SSP1-2.6,SSP2-4.5和SSP5-8.5代表了三种不同的模拟方案），青藏高原上内陆湖泊的未来表面积预计将分别增加到53657±5068k㎡（与2020年的湖泊面积相比增加了52%，折合每十年约增加2303k㎡）、54311±5308k㎡（+54%，约每十年湖泊面积增加2385k㎡）和58716±6681k㎡（+67%，约每十年增加2936k㎡）。

随着湖面面积的扩大，预计到2100年，在SSP1-2.6方案下的水位将上升10.21±4.14m（约每十年上升1.28m），在SSP2-4.5方案下的水位将上升10.64±4.33m（约每十年上升1.33m），在SSP5-8.5方案下的水位将上升13.29±5.18m（约每十年上升1.66m）。

与2000年—2020年间湖泊面积分别增加约11400km2和水位上升约5.25米相比，未来湖泊表面积扩张和水位上升的速度预计将大幅放缓。在接下来的80年里，湖泊蓄水量预计将增加652.97±211Gt（每十年约81.50Gt）、665.32±220Gt（每十年约83.13Gt）和908.44±282Gt（每十年约113.50Gt）。

未来80年里湖泊蓄水量的增加在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5方案下分别是2000年至2020年间蓄水量增加的约3.9、3.9和5.4倍，与20世纪70年代至2020年期间相比，到2100年储水量的变化增加了约4倍。

张国庆团队研究表明，未来湖泊变化的空间分布存在明显的异质性。在青藏高原北部湖泊的变化最大，在SSP5-8.5方案下，预计到2100年，青藏高原北部湖泊的总面积将增加两倍。

尽管相对青藏高原北部来说，其他区域的湖泊面积变化程度较小，但东南部、中部和西北部内陆青藏高原的湖泊面积也将显著扩张（51%-71%）。从历史变化规律上看，青藏高原南部的湖泊面积变化呈萎缩趋势。

然而，张国庆团队的研究预测表明，在2021年左右，青藏高原南部的湖泊出现从收缩到扩张的显著转变。湖面面积、水位和蓄水量的演变存在显著差异。

在2020-2100年期间，湖泊蓄水量（水位和面积）的变化范围从约0.61Gt（相当于11.89m和8k㎡）到66Gt（59m和903k㎡）。大部分湖泊蓄水量增幅在约0.86Gt（3.96m和7.83k㎡，第25百分位）和约1.29Gt（14.21m和47.14k㎡，第75百分位）之间。

值得注意的是，色林错（西藏最大的湖泊、青藏高原第二大湖；青藏高原第一大湖是青海湖）表现出最大程度的蓄水量增加，约为66Gt，在SSP2-4.5方案下，色林错的湖泊表面积相应增加约800k㎡，水位增加约21m。

在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5方案下，到2100年，由于湖泊扩张导致70个、70个和79个湖泊盆地分别重组为28个、28个和31个盆地。这些湖泊盆地重组将主要发生在青藏高原北部、东部和南部。

此外，在上述三个方案下，21、19和23个湖泊将合并，分别形成10、9和11个湖泊。预计湖泊合并主要发生在青藏高原的东北部和东南部。

至2100年，青藏高原各区域湖泊面积扩张情况

（图片来源：《自然-地球科学》期刊）

湖泊扩张带来的严重后果

总结上述张国庆团队的研究结果：到2100年，青藏高原湖泊面积和湖泊水位都将显著增加，尤其是青藏高原北部湖泊蓄水量的扩张最为明显，湖泊的扩张导致湖泊盆地重组（主要发生在青藏高原北部、东部和南部）和湖泊相互合并（主要发生在青藏高原的东北部和东南部）。那么湖泊扩张、湖泊盆地重组和湖泊相互合并等会对人类社会和自然生态造成怎么样的影响？

到本世纪末，在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5模拟方案下将分别有1023±281、959±274和1481±421公里的道路被淹没。根据SSP2-4.5（SSP1-2.6和SSP5-8.5），预计2030年、2040年和2050年分别有约118公里（149公里和136公里）、215公里（264公里和258公里）和331公里（382公里和390公里）的道路面临洪水风险。被淹没的道路主要集中在青藏高原南部内陆。

尽管最显著的湖泊扩张预计在青藏高原北部内陆，但季节性冻土的存在限制了道路建设和人类通行，导致被洪水淹没的道路减少。相反，尽管预计在青藏高原东北部的湖泊扩张较少，但由于人类活动的增加和湖泊附近道路的普及，预计大量路段将被淹没。

在湖泊规模上，有12个湖泊（包括三个最大的湖泊，色林错、纳木错和青海湖）被认为潜在危害最大：色林错附近被淹没的道路最多，预计到2100年，被淹没的道路长度将达到约84.13-119.08公里。此前由于色林错的快速扩张，S208公路于2023年9月底被洪水冲毁。

纳木错附近几乎遍布道路，在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5三种模拟方案下，预计分别有约73.27公里、约34.02公里和约118.91公里的道路被淹没。由于青海湖的大幅扩张，西北部的一些道路被淹没。根据SSP5-8.5，预计约46.9公里的道路将被淹没。

总之，未来湖泊扩张会导致大量道路有被淹没的潜在风险，这是未来铁路和道路规划中应考虑的严重威胁。

色林错附近的S208公路被冲毁

（图片来源：《自然-地球科学》期刊；标注为作者添加）

在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5方案下，预测表明到2100年，估计将分别有566万、740万和578万人居住在青藏高原，那么大约分别有462、458和615个定居点将被淹没，其中大多数位于青藏高原南部内陆。

此外，预计将有83至93个湖泊会淹没其附近的居民定居点，其中色林错造成的危害最大，在各种SSP预测方案下色林错将会淹没64至81个定居点。一些定居点目前已经面临洪水或面临更大的危险，例如扎日南木错附近的村庄和建筑。

大量居民定居点将会被淹没

（图片来源：《自然-地球科学》期刊）

扎日南木措附近村庄将会被淹没（黄色框是村庄原本位置）

（图片来源：《自然-地球科学》期刊）

到2100年，在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5方案下，预计淹没面积将分别达到8533、9132和11576k㎡。假设牲畜分布均匀，超过500,000头牲畜可能会受到干扰。在每种SSP情景中，到2100年，会有4241±1168、4459±1241和5968±1823k㎡的草原将被淹没。

这将直接导致牲畜产量下降，严重影响当地牧民的生计，进一步加剧贫困水平。张国庆团队在研究中还确定了291个在高原上的湖泊，这些湖泊对草原的安全构成了严重威胁。农田的丧失可能会扰乱粮食生产，影响当地粮食安全和区域农业经济。

草原受到被淹没的危险

（图片来源：《自然-地球科学》期刊）

此外冰川融水进入湖泊导致湖泊盐度下降，改变当地的湖泊生态系统，使物种丧失，生物多样性遭到破坏；湖泊扩张导致水文、地貌发生改变，如2011年卓乃湖（藏羚羊的主要产仔地之一）溃决，阻断了藏羚羊的迁徙路线，极大地影响了藏羚羊的生存和繁殖；从社会经济角度来看，根据2022年的投资成本，在SSP2-4.5预测情景下，到2100年道路被淹造成的直接经济损失估计为200亿-500亿元人民币。

结语

鉴于当前全球变暖和气候变化的背景，全面了解青藏高原上未来湖泊的变化对于有效管理水资源、减轻危害和保护这一重要地区的生态至关重要。张国庆团队的研究为未来规划提供了科学指南，并为避免即将到来的湖泊扩张造成的毁灭性后果提供了宝贵的见解。

随着全球变暖，冰川融化，未来青藏高原湖泊将会持续扩张，如果不加以应对将会导致村庄、道路被淹没，造成大量经济损失；使本就脆弱的生态环境遭到毁灭性打击，生物多样性遭到破坏。因此需要制定有效的战略来避免未来可能出现的危害，同时保护生物多样性，保障生活在这一生态敏感地区的人民的福祉。

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来源: 中国科普博览

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