中国科学院南京地理与湖泊研究所吴敬禄研究员、甘国靖副研究员等近期在《Environmental Research Letters》《Journal of Hydrology》《Journal of Arid Land》发表系列成果，围绕天山山区典型流域、中亚巴尔喀什湖流域、泛北极鄂毕河流域，构建了兼顾物理机制与数据可得性的径流模拟新方法，系统解析了气候变暖背景下冰雪消融、季节性水体动态对径流演变的驱动机制，为寒区水资源评估与管理提供了重要科学依据。

    1、融合遥感与互补关系的径流归因方法

    针对天山山区降水观测稀缺、水量平衡难以闭合的难点，团队创新性地将广义互补蒸散发模型与度日法融雪模型结合，引入长时序遥感雪盖、反照率、植被指数产品，成功实现了天山湿润（喀什流域）与干旱（博尔塔拉流域）两种典型下垫面的逐年代水均衡闭合。

图1. 1982—2014年喀什（a、b）和博尔塔拉（c、d）流域的年水量平衡。图的左侧（a、c）展示了两个流域的年降雨量、冰雪融化量、有效降水（降雨+融化）以及经校正的CMFD（中国气象强迫数据集）年降水量；右侧（b、d）展示了两个流域的年径流和蒸散发（ET）

    研究发现：

    · 融雪占喀什流域有效降水的74.1%，是径流增加的首要驱动力，降雨与融雪分别贡献径流增量的54.8%和51.0%；

    · 博尔塔拉流域大部分降水增量被蒸散发消耗，人类活动导致径流减少13.8 mm，抵消了自然因素的正向贡献；

    · 冰雪消融的增量主要来自海拔2500米以上区域，而蒸散发增量集中在低海拔农业区，揭示了山区水文变化的垂直分异规律。

    2、巴尔喀什湖流域未来供水风险凸显

    面向中亚干旱区跨境流域水资源安全需求，团队整合Sentinel-1雪深、Randolph冰川编目、ASTER冰物质平衡等多源遥感数据，重建了1950–2014年巴尔喀什湖流域13个子流域的逐年代冰雪动态与水文过程。

图2. 1950—2014年巴尔喀什湖流域内13个站点的年径流数据。*、** 和*** 分别表示0.10、0.05和0.01的显著性水平

    结果显示：

    · 1982年后流域径流整体呈上升趋势，其中伊犁河增幅达18.0%，但无冰川分布的阿亚古兹河流域径流下降10.5%；

    · 冰川消融抵消了潜在蒸发升高带来的径流损失，冰川区仅占全流域面积不足5%，却贡献了14.3%的消融水量；

    · 气候变暖导致降雪占比持续下降，春季融雪对径流的正贡献被削弱，叠加冰川未来可能耗尽的风险，流域中长期供水压力将持续加大。

    研究同时厘清了人类活动的水文效应：卡普恰盖水库蓄水导致下游径流阶段性下降，农业灌溉扩张显著提升了蒸散发消耗，为流域跨境水资源协商提供了量化依据。

    3、季节性水体是泛北极流域径流变化的核心调控因子

    针对泛北极地区多年冻土退化与地表水文耦合机制不清的问题，团队基于1989–2017年Landsat遥感数据，量化了鄂毕河流域永久水体与季节性水体的时空动态，并结合Budyko水热平衡框架开展归因分析。研究发现：与传统认知不同，季节性水体（年内淹没频率25%–75%）而非永久水体，才是调控流域径流系数的核心因子，其面积变化可解释60%以上的Budyko模型下垫面参数变异。

图3. 鄂毕河流域所有子流域的水面比例与径流系数（R/P）和Budyko方程参数n的相关性

    进一步机制解析表明，季节性水体扩张通过增强地表-地下水连通性，显著提升地表径流与地下径流的补给效率，这一效应在冻土退化区尤为突出。团队基于“季节性水体面积–下垫面参数”的时空对称性，建立了仅依赖气象强迫与遥感水体的径流预测方案，在鄂毕河各子流域的模拟精度R²高于0.9，突破了传统冻土水文模型参数复杂的限制，为泛北极地区淡水通量评估提供了简便可靠的新工具。

    上述研究得到了国家自然科学基金（U2003202, 42071054）、第三次新疆综合科学考察项目（2022xjkk070201）、国家重点研发计划政府间国际科技创新合作项目（2026YFE0100800）等的资助，成果为寒区流域水文模型改进、跨境水资源适应性管理提供了关键理论支撑。团队后续将进一步拓展方法的全球适用性，服务于气候变化背景下的水安全保障决策。

    相关文章：

    Gan, G. J.*, Wu, J. L.*, Yang, R. B., Ma, L., Abuduwaili, J., Saparov, G., Guo, R. (2026). Transient water bodies drive runoff variability across space and time in the Pan-Arctic Ob River basin. Environmental Research Letters, 21, 104010. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ae692e

    Gan, G. J., Wu, J. L.*, Yang, R. B., Gao, Y. C., Shen, B. B. (2026). Modeling decadal snow and ice dynamics and their hydrological impacts in the Balkhash Lake Basin, Central Asia. Journal of Arid Land, 18(4), 547–567.https://doi.org/10.1016/j.jaridl.2026.04.001

    Gan, G. J., Wu, J. L.*, Hori, M., Fan, X. W., Liu, Y. W. (2022). Attribution of decadal runoff changes by considering remotely sensed snow/ice melt and actual evapotranspiration in two contrasting watersheds in the Tienshan Mountains. Journal of Hydrology, 610,127810. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.127810