近日，我院柯灵红副教授、雍斌教授与中国科学院南京地理与湖泊研究所、香港大学、美国堪萨斯州立大学等国内外多家科研单位联合在国际著名期刊《自然通讯》（Nature Communications）发表研究成果 “Satellites reveal hotspots of global river extent change”，报道了研究团队在全球河流变化监测中取得的最新进展。柯灵红为论文共同第一作者，雍斌为合作作者。
近几十年来全球变化和人类活动对河流水文情势产生了显著影响，如何从全球尺度监测河流的变化信号并揭示其潜在驱动因素是全球水循环研究领域的一个关键科学难题。研究团队利用全球河流-湖泊-水库数据集、长时序卫星遥感数据集和多源气象水文资料，详细阐明了过去35年里全球河流水体（总长度为2,097,799 km、总面积达769,390 km2）的时空变化格局。研究采用最新的机器学习方法，首次判识出全球河流水体变化的三种类型：建坝驱动型、河道形态演变型和干湿水文信号主导型（图1），并重点解析了水体扩张/萎缩的热点区域、稳定性特征及其主要驱动因素。
研究结果表明：全球约有五分之一的河流发生了显著的河道地貌形态演变（如河道迁移、辫状水系摆动等），这些河流主要集中在亚洲高山区（如雅鲁藏布江、印度河、恒河、伊洛瓦底江、阿姆河）和南美洲亚马逊河的中上游流域（图1）。此类河流的形态变化多发生在曲流、多支流河道等环境下，并与地质活动、径流强度、坡降、河岸侵蚀强度和沉积率、调蓄工程等因素有关，展示出自然变化与人类活动共同影响下的河道不稳定性特征。同时，研究发现：在六级流域尺度下，水库修建显著扩张了河流水体面积（平均扩张30.5%），其中以中国、印度、巴西以及非洲中西部发展中国家最为显著（图1）。
图1 全球不同河流水体变化类型的分布图
（Type-R：建坝驱动型；Type-M：河道形态演变型；Type-H：干湿水文信号主导型）
此外，研究团队以流域单元河流面积净变化幅度为测度指标，进一步揭示了全球河流水体增加和减少幅度最显著的八个热点地区（图2），并揭示了其时空变化特征和主要驱动因素。结果表明：1）以增加为主的正热点地区主要集中在亚洲，包括西伯利亚东部、青藏高原、西伯利亚中北部、亚洲中东部等地区（图2），前三个区域为高纬度高海拔区，水体增加的主要原因是冰冻圈对气候变化的冻融响应；而以黄河流域为主的亚洲中东部水体增加的主要原因与黄河大规模水库调度等人类活动有关。2）以减少为主的负热点地区主要分布在北美洲中部大平原、南美洲中东部、西伯利亚西部和印度北部等地区（图2），这些区域大多属于内陆干旱、半干旱区，其水体减少的驱动成因主要包括暖干化的气候变化和人类活动增强用水的双重影响。
图2 全球河流水体的干湿水文信号时空分布特征（2000-2018年相对于1984-1999年；其中8个子图为全球河流水体扩张和萎缩的代表区域）
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37061-3.
