青藏高原及其周围的山脉被称为“青藏高原”。第三极或“亚洲水塔”,因为该地区的积雪、冰川和永久冻土中储存着大量的冰。每年春季的融水会将融水送入亚洲许多大河的支流,如长江、印度河和湄公河。从亚洲高山地区蜿蜒而出的溪流和河流为世界近三分之一的人口提供淡水,对水电和农业至关重要。但春天的融水越来越多地带来具有潜在破坏性的石头、沙子和其他沉积物。

自上世纪50年代以来,当地气温上升了2摄氏度以上,是全球平均水平的两倍多,加剧了融化,加剧了降雨。周四发表在《科学》杂志上的一项新分析称,这导致过去60年里该地区河流中的泥土数量急剧增加科学.随着全球变暖的持续到2050年,冲下亚洲高山河流的沉积物量可能会增加一倍多.这组科学家警告说,这将降低水质,缩短用于水力发电和灌溉的大坝和水库的寿命,增加洪水和泥石流,最终影响数百万人的生活。

格拉斯哥大学的地质学家Tara Jonell没有参与这项研究,他说:“他们在这里谈论的变化——在几十年到可能一个世纪内发生的变化——是我们在走出冰河时代时通常会看到的变化。”但她补充说,今天的融化和大规模的沉积物冲刷发生的速度比冰川时期结束时要快得多。“快速的气候变化不仅影响着海平面上的社区;它也影响到山上的人们。”

研究报告的合著者、新加坡国立大学的地貌学家东风·李(Dongfeng Li)和他的同事们试图更好地了解,与过去相比,如今亚洲高山地区有多少沉积物被冲下河流。他们分析了该地区28条河流大约60年的温度、降雨、河流流量和沉积物数据,只研究了来自没有上游人类活动的站点(如大坝)的数据,以便隔离气候变化对相关河流的影响。

新疆天山一号冰川退缩冰流图。
新疆天山一号冰川的退缩冰流视图,在中国新疆东部天山山脉的岩石斜坡上,冰雪经过多年的挤压。信贷:

研究小组发现,自20世纪50年代以来,河流流量每十年增加约5%,泥沙流量增加13%。在20世纪90年代中期之后,这种增长加速,与区域变暖和降雨率的上升同步。研究报告的合著者、科罗拉多大学博尔德分校的地貌学家Irina Overeem说,随着气温上升,通常被沉积物覆盖和嵌入的冰川融化,留下大量松散的物质。Overeem补充说,通常全年保持冻结的土壤反而会解冻,这使得它们更容易被冲走。降雨和融雪将所有这些沉积物冲刷到河流系统中。研究人员估计,每年大约有20亿吨这样的物质从亚洲高山流出。这相当于2万艘美国航空母舰的重量,相当于350座吉萨金字塔的重量。

亚洲高山地区的地形和大气系统构成了一幅如此复杂的画面,以至于很难将所有的冰川系统归为一类。正如Jonell所说,每一种都有自己的“个性”。Jonell说,事实上,所有这些非常不同的河流都看到了沉积物的大量增加,这充分说明了气候变化对该地区的影响有多大。

利用这些观察到的趋势,以及对未来温度和降雨量的预测,李和他的团队还估计了河流中沉积物的数量在未来可能发生的变化。他们预测,如果到2050年,气温相对于1995年至2015年上升3摄氏度,如果降雨量同时增加30%,那么该地区河流每年冲刷的泥沙量将增加到约50亿公吨。当研究人员假设一个更保守的气候变化情景时,即气温仅上升1.5摄氏度,降雨量仅增加10%,他们发现每年河流中的沉积物量将增加到30多亿公吨。

浑浊的河流给依赖河水的社区带来了重大问题。沉积物可以携带砷、汞和铅等重金属。河流中的沉淀物越多,意味着水中的污染物就越多。李说,这对饮用水的来源和农作物的种植来说是一个大问题。他补充说,过滤受影响河流的水将变得更加困难和昂贵。

亚洲高山地区的沉积物也富含石英等硬矿物。随着流经河流的此类物质数量的增加,它们的流量变得更加具有磨蚀性,并可能破坏为当地居民提供基本电力的水电站大坝的部分昂贵设施。科罗拉多学院(Colorado College)的地质学家萨拉·尚茨(Sarah Schanz)说:“水力发电是小国在经济上获得帮助的方式之一,尤其是在我们试图向清洁能源转型的时候。”尚茨没有参与这项研究。“他们发现,增加的泥沙正在剥夺这些国家的水电潜力。”

河流中越来越多的泥沙也可能堆积在大坝后面,导致水库填满的速度比预期更快。这一点在中亚的干旱地区可能表现得最为明显,包括巴基斯坦和阿富汗的部分地区,那里的人们依赖大坝和水库为作物提供水源。“在这些地区,人们严重依赖筑坝灌溉,”研究报告的合著者、新加坡国立大学自然地理学家卢西西说。“这可能会成为一个大问题。”

与大量水和沉积物有关的危害也可能加剧。“洪水的规模和频率将会增加,”卢说。Jonell指出,随着该地区降雨增多,更多的泥沙被冲走,泥石流也可能成为更大的威胁。

Jonell说,她希望工程师和政策制定者可以利用这项研究的观察和预测,帮助亚洲高山地区及其周围的人们适应气候变化。她补充说,在未来,流过该地区河流的泥沙可能会成为一个足够大的问题,现在生活在这些河流附近的许多人将不得不重新安置。“这些社区并不是对气候变化负有最大责任的人,”她说,“但他们自己也可能因此而流离失所。”