研究揭示河流水位波动幅度及其空间格局
研究揭示河流水位波动幅度及其空间格局
近日，南方科技大学环境科学与工程学院助理教授姜丽光团队在《地球物理研究通讯》上发表最新研究成果。研究团队量化了全球大型河流水位波动幅度，追踪了2016年至2022年间河流水位波动幅度年际变化，揭示了全球河流水位波动幅度的空间格局，并分析了河流水位波动幅度与气候变化以及人类活动之间的潜在关系。
研究示意图 南科大供图
河流水位波动对河流形态、底栖水生生物栖息、悬移质和生源要素输移、地表-地下水交互等多个过程具有重要影响。然而，受传统水位监测方法的限制，河流水位数据的匮乏严重阻碍了相关研究的开展。
对此，姜丽光研究团队及合作者，基于哨兵3号卫星测高数据，构建了包含3272个全球河流虚拟站点的水位时间序列数据集，量化了河流水位波动幅度。研究结果显示，奥里诺科河、密西西比河、长江、伊洛瓦底江和亚马逊流域的平均水位波动幅度较大，均超过7米。单一站点的水位波动幅度差异很大，从不足1米到高达18米。
利用哨兵3号卫星测高数据，研究人员提取了世界主要大河的水位变化时间序列，量化了河流水位波动幅度，揭示了全球河流长期水位波动幅度的空间特征及人类活动对河流水位波动的影响。
为研究气候特征与河流水位波动的关系，研究团队结合全球干旱指数数据，对不同气候区域的河流水位波动进行了统计分析。结果表明，半干旱区的河流水位波动幅度相较于其他气候区更为显著，这可能是因为在相对较干旱的地区，河流更容易失去水分以补充地下含水层。这一现象意味着气候干旱区河流-地下水有着复杂的相互影响，为进一步研究地表水-地下水交互提供了重要线索。
河流波动幅度除了受气候因素的影响，还会受到人类活动的干扰。研究人员利用河流连通性指数，分析了人类活动对河流波动的影响。此外，研究团队还采用加权线性回归方法，探究了不同连通性指数范围内河流波动幅度。
这项研究尝试利用卫星测高数据估算全球大型河流的水位波动，刻画了全球大河水位波动幅度及其空间格局。“未来，我们的研究将扩展到中小河流，为研究全球河流水位波动提供更加详细的信息。”姜丽光表示。
相关论文信息：https://doi.org/10.1029/2023GL106399
