北师大师生在Nature发表“亚洲水塔”最新科研进展

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近日,北京师范大学环境与生态前沿交叉研究院张强教授团队在Nature(2022年影响因子:69.5)在线发表了题为“Oceanic climate changes threaten the sustainability of Asia’s water tower”的重要研究成果,在亚洲水塔水循环研究中取得重要进展。

该论文介绍,青藏高原及其周边亚洲高山区的季节性冰川融水是亚洲地区水资源的重要来源之一,保障了青藏高原周边亚洲地区约8亿人的生产与生活用水,青藏高原的亚洲高山区也因此被称为亚洲水塔。如今,在气候变暖影响下,亚洲水塔区冰川存量正在加速消失,将进一步影响区域水资源供给的可持续性。

在深入剖析亚洲水塔水汽循环过程的基础上,张强教授团队全面量化青藏高原的大气环流过程,系统解决亚洲水塔研究中尚未解决的难点问题,全面论述并阐明了青藏高原陆地水储量演变的空间异质性及其背后的大气动力学机制。研究结果表明,青藏高原南部亚洲高山区的陆地水储量下降主要是受西风带传输的源自北大西洋东南部降水—蒸发(PME)亏缺的影响。通过动力学模拟,研究团队证实了亚洲高山区阻止了PME亏缺进一步向青藏高原中部地区的传播,进而引发了青藏高原中部地区陆地水储量的增加。

青藏高原南部山区陆地水储量亏缺北移过程机理。

对于青藏高原中部地区陆地水储量在2013年之后突然下降,研究团队证实了其归因于亚洲高山区拦阻效应的减弱,发现海洋气候变化引发的亚洲高山区的冰雪消融与陆地水储量亏缺改变该地区的热力学条件,并进一步削弱了亚洲高山区对于源自海洋的PME亏缺的拦阻效应,导致2009年以来青藏高原陆地水储量亏缺持续从南部山区向北扩张。

此外,研究团队进一步预测了青藏高原未来可能受陆地水储量亏缺影响的区域。该预测模型经历史数据验证,准确率高达75%~91%。在不同气候情景下的预测结果表明,青藏高原预计有高达84%(SSP245)或97%(SSP585)的区域在本世纪末受陆地水储量亏缺的影响,将严重威胁到亚洲主要河流水源供给的可持续性,进而可能会加剧下游地区的水资源危机。

在此论文中,北京师范大学(珠海)环境与生态前沿交叉研究院教授张强为第一/通讯作者,北京师范大学地理科学学部博士研究生申泽西为共同第一/通讯作者。

近期,北京师范大学珠海校区成果频出,在多个备受关注的领域和研究前沿取得新的研究进展。

2月底,北京师范大学珠海校区复杂系统国际科学中心联合北京邮电大学、瑞士苏黎世大学合作者针对预测复杂系统的临界点提出新的研究思路,转而用构造、放缩等方法求解临界点严格的上下界,从理论上避免了高估或低估系统性风险的可能性,成为复杂系统理论研究的重要进展,为复杂系统在不同稳定状态之间的调控提供了理论依据。

该研究成果以“非线性合作网络崩溃的严格判据”(Rigorous criteria for the collapse of nonlinear cooperative networks)为题,被物理学顶级期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)接收发表,并被选为编辑推荐(Editors' Suggestion)在期刊主页高亮展示。

【记者】姚昱旸

【通讯员】王薇

编辑 冯颖妍 李杰伦
校对 刘珺
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