当前气候变化背景下的乍得湖水文

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乍得湖盆地位置（图片来自于原文）

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研究背景

乍得湖位于非洲中西部萨赫勒地区，为约万人提供食物和水，支持独特的生态系统和生物多样性。在过去几十年中，它成为当前气候变化的一个象征，20世纪80年代它的急剧萎缩支撑了这一趋势。尽管年萨赫勒降水量增加导致部分恢复，乍得湖仍然面临重大威胁，其在气候变化下的当代可变性仍然高度不确定。

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研究方法

本文量化了乍得湖流域淡水储量的变化，并利用多卫星观测分析了过去二十年该地区水文循环的变化。由于水文气象计量站的数量减少，并且难以从偏远地区获得一致和准确的数据，本文结合了来自不同卫星观测的补充信息，因为与植被覆盖的表面相比，它可以更好地评估开放水域表面。将这些基于卫星的补充产品结合起来，以估算地表水储量（SWS）的变化，然后从重力恢复和气候试验（GRACE）卫星观测得出的地面水储量（TWS）中减去，用于确定土壤水分和地下水变化对乍得湖盆地的相对贡献。

具体步骤包括：1.使用MODIS图像绘制地表水范围图2.用卫星测高法绘制地表水位图3.计算水量变化4.考虑本研究的不确定性。

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研究结果

1.过去30年地表水变化

从多光谱MODIS图像得出的乍得湖地表水范围的时间序列和异常表明，南部水池区域在过去二十年中相当稳定，几乎呈平缓的线性趋势，这意味着自年以来，其水面水流未受到单调变化的影响。文章表明乍得湖的范围在过去二十年中保持稳定，尽管其北部水池略有减少。此外，自年以来，地下水（占乍得湖年度蓄水量变化的70%）因其两条主要支流的供水而不断增加。结果表明，在过去二十年中，随着地下水和热带水源的供应，乍得湖并未缩小，其地表水范围和水量也在季节性恢复。这项研究为乍得湖地区目前的水文和变化提供了强有力的区域理解，为制定未来气候适应战略奠定了基础。

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-年期间北池（蓝色）、南池（红色）和乍得湖（绿色）地表水范围的时间序列（顶部）和异常（底部）（图片来自于原文）

2.地表水和次地表水体积变化

在估算乍得湖及其南部水池的地表水储量（SWS）变化时，观察到，在过去二十年中，它没有表现出明显的趋势，表现出显著的季节变化。SWS对湖泊水量总变化的贡献最大约为30%，约70%的水量变化来自地下，意味着TWS变化主要由地下水变化驱动。乍得湖的SWS和TWS表现出相似的时间变化（在13年的时间段内，滞后一个月，R=0.81）。这种延迟可归因于从地表水库到地下水库/地下水库的水交换，以及与地表水变化相比，地下水流/地下水流较慢。SWS和TWS的线性趋势显示，在13年和14年期间，地表水和总水量略有增加，GW估计的最大不确定性约为17%至23%。

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顶部：GRACE衍生TWS（黑色）、乍得湖SWS（蓝色）及其南部水池（绿色）、地下水（红色）和根区土壤水分（青色）的月变化。底部：恩贾梅纳水位站现场流量的月度时间序列（图片来自于原文）

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结论

结合地面观测及卫星观测，对过去70年的湖泊水位进行建模以，乍得湖在20世纪50年代至60年代的水位比现在高。尽管自20世纪80年代中期以来降雨量有所恢复，乍得湖在20世纪70年代干旱期之前并未达到其水平。图4清楚地显示了乍得湖盆地上的两个降雨分时段，它们在年代中期分开。证明自20世纪90年代以来年降雨量再次增加。即使与-年代最潮湿的几十年相比，降水量的增加速度较小，但与-年代最干燥的几十年相比，这一时期被定义为降水量的部分恢复。有证据表明，在全球寒冷期，湖泊正在缩小，而在全球温暖期，湖泊正在上升。

乍得湖的地表水范围在过去二十年中略有减少，主要是由于蒸发和植被覆盖的增加，科贝杜古约贝河流量的减少。然而，由于稳定的当地降雨量和沙里河流量的增加，南部水池的范围是稳定的，甚至略有增加。地下部分占乍得湖TWS的约70%，这意味着大部分水储存在土壤水分中，尤其是地下水中，估计含水层深度约为70m。因此，尽管预测未来气候存在不确定性，但目前乍得湖并未消失。当考虑到可通过抽水获得的地下水库中储存的水量以及活跃盆地中的补给率时，这是目前缓解萨赫勒地区当前气候变化特点的降雨量巨大年际变化的最佳机会之一。这一地下水库需要得到重视，以便纳入适当的发展战略，更好地管理萨赫勒人口迅速增长对资源造成的日益增加的压力。

声明：本推送内容仅代表个人对文章的理解，并非对原文的翻译，还望各位专家、同学批评指正。

原文请见：Pham-DucB,SylvestreF,PapaF,etal.TheLakeChadhydrologyundercurrentclimatechange[J].Scientificreports,,10(1):1-10.

图文｜朱珮璟

美编｜朱珮璟

责编｜张建军