近日，云南大学国际河流与生态安全研究院陈峰课题组在AGU旗下期刊AGU Advances上发表了以“Runoff reconstructions and future projections indicate highly variable water supply from Pacific Rim water towers ”（https://doi.org/10.1029/2025AV002053）为题的研究论文。该研究基于包含100个树轮采样点的新树轮网络，结合多元回归模型的集合平均方法，重建了中国中央水塔自公元1595年以来的径流深度。团队将该重建结果与环太平洋地区六个水塔区域（蒙古高原、青藏高原、大分水岭、南落基山脉、北落基山脉和安第斯山脉）的类似记录进行比较，结果表明，中国中央水塔的水源供应最为稳定，而青藏高原最易受极端径流事件的影响。21世纪的预测显示，环太平洋地区大部分水塔的径流总体呈上升趋势，而北落基山脉的径流量预计将大幅下降。研究认为，环太平洋地区各水塔径流变化及其预估趋势的差异，源于它们各自独特的地理位置和气候条件。该研究将为中国以及所有其他依赖山地水塔供水的地区制定适应性管理策略提供参考。

环太平洋地区的高山和亚高山地区是世界上许多主要河流的源头。该地区广阔的冰川、湖泊、湿地和密集的支流网络对于维持区域生物多样性、河流系统健康、水安全以及提供包括气候调节在内的生态系统服务至关重要。然而，在全球气候变化和日益加剧的人类活动的双重压力下，这些高山和亚高山河流源区正面临日益严峻的挑战。了解这些水文变化的特征及其驱动机制，对于预测未来供需情况以及制定适应性管理策略以保障整个环太平洋地区的水安全至关重要。径流深度是降水转化为径流的关键指标，具有显著的区域尺度和跨流域特征。目前尚不清楚水源区内观测到的径流变化趋势反映的是自然变率还是超出长期自然变率的显著变化。为了改进未来径流预测并制定有效的气候适应策略，有必要将当前径流水平与历史数据进行比较，并确定径流变化的气候驱动因素。

中国中央水塔是长江和黄河中下游唯一的高海拔水源区，为众多人口超过千万的特大城市提供重要的社会、生态、文化和经济服务。研究首先利用密集的树轮数据集构建了树轮样点网络，以重建中国中央水塔的径流变化。然后，利用古气候干旱图集的数据，重建环太平洋地区主要河流源区的径流，包括蒙古高原（MG）、青藏高原（TP）、大分水岭（GDR）、北部落基山脉（NR）、南部落基山脉（SR）和中部安第斯山脉（CA）。最后，将中国中央水塔和其他环太平洋地区水塔的径流动态置于一个共同的时空框架中，以评估这些水塔在全球变化背景下的长期供水能力。

图1 环太平洋水塔的空间分布及中央水塔的地理特征

图2 中央水塔径流深度重建与预测的过程和结果

研究采用包括线性回归模型和非线性机器学习模型等7个模型在内的集成平均方法重建各个水塔的径流深度；对24个CMIP6模型的总径流参数进行了集合平均，应用偏差校正、双线性插值和方差缩放等方法，从CMIP6集合输出中生成了高分辨率且经过统计调整的径流预估结果；系统评估了环太平洋地区水塔的历史水文变率、极端事件发生频率以及未来趋势的非平稳性。其中，中国中央水塔在历史时期和未来预估中均展现出最稳定的供水能力，体现了其强大的内部调节和缓冲能力。其他几个水塔（NR、SR、CA）在历史时期也表现出长期的水文稳定性，但这种稳定性会间歇性地受到短期极端水文事件的干扰。在未来高排放情景下，模型预测表明，NR、SR、CA等水塔的水文活动可能显著偏离其自然变率范围，这意味着极端水文事件的风险增加。中国中央水塔的水文过程相对稳定，在适应性管理策略中适合通过加强地表水-地下水协调、提高生态蓄水能力和灵活的调控机制来增强系统韧性。值得注意的是，北部落基山脉（NR）是唯一预估供水能力将持续下降的水塔地区。NR预计未来将面临供水量持续下降的情况，需要采取恢复依赖积雪的水文系统、提高用水效率和促进流域尺度合作治理的策略。因此，有效的未来水资源管理不仅需要更精确的预估，还需要实施差异化的调控策略和适应当地情况的治理框架。

图3环太平洋地区水塔极端水文事件的重现期以及干旱期和湿润期的联合重现期

图4 环太平洋水塔重建和预估径流深度序列进行稳定性分析

云南大学为该文的第一作者单位，国际河流与生态安全研究院2022级自然地理学博士研究生岳伟鹏为论文第一作者，陈峰研究员和Jan Esper教授为共同通讯作者，其他参与单位包括德国美因茨大学、阿根廷圣胡安国立大学、智利南方大学、中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所等。该研究得到了青藏高原地球系统卓越研究群体项目、国家自然科学基金、国家留学基金委员会以及云南大学研究生科研创新项目的资助。

来源：国际河流与生态安全研究院

编辑：奚利  责任编辑：李哲