文章简介

论文名称：Reservoir Filling Up Problems in a Changing Climate:Insights From CryoSat‐2 Altimetry

第一作者及单位：汪志伟（硕士研究生 南方科技大学环境学院）

通讯作者及单位：姜丽光（助理教授（副研究员）南方科技大学环境学院）

文章发表期刊：《Geophysical Research Letters》（中科院1区Top期刊|最新影响因子：5.2）

期刊平均审稿速度：2个月（参考）

1.研究内容

该研究从水库蓄水位视角出发，研究了气候变化背景下水库能否蓄满以实现设计功能的问题，以期为水库蓄水监测和制定适应气候变化的水库管理策略提供参考。

        水库作为水资源再开发利用和拦洪蓄水的重要水利设施，在发电、灌溉、防洪、蓄水及景观生态等方面发挥着巨大作用。随着全球气温上升，世界各区域均面临着前所未有的气候系统变化，洪涝、干旱及频发的极端气候事件等已愈发超出预期，全球水资源状况不容乐观，全球人口增长和气候变暖同样使得水库总体水储量出现下降。为解决这一难题，制定适应性的水库管理策略成为重中之重，实现这一目标的基础是精确监测并评估水库蓄水现状。

        过去的大多数研究聚焦于水库蓄水变化，较少关注水库蓄水是否达到设计库容。得益于测高卫星CryoSat-2独有的密集漂移轨道特性，为该研究提供了新视角，即通过比较水库水位来判断水库蓄水现状。利用过去12年（2011-2022）测高卫星CryoSat-2对水库水位的测量数据，对全球范围内525个水库（约占全球水库库容59%）蓄满状况进行了比对，并分析了每个水库对不同时长干旱的韧性，以及蓄水情况与极端气候事件发生的关联性。

图1 全球水库水位变化趋势及年际落差空间分布

        研究结果表明（图1），南半球的水库水位呈现下降趋势，而北半球与之相反。同时，在水位年际落差较大（≥ 3m）的水库中，约81%的水库位于发展中国家和最不发达国家。这预示着相对欠发达的经济体更需要调整水库管理策略以适应气候变化或日益增长的水资源需求。

图2 按功能、库容及时间的未蓄满水库统计分布

        2011-2022年间，约93%的水库至少有一年没有达到设定的正常蓄水位，且库容相对较小的水库更容易出现未蓄满的情况（图2）。从水库主要功能分类来看，用于发电的水库评估结果要优于其他类型，用于灌溉的水库评估结果最差。

图3 不同分区水库未蓄满状况评估结果

        另一方面，厄尔尼诺和拉尼娜极端气候事件对全球气候格局有着重要影响，两者均会引发部分区域出现强降水或极端干旱，从而造成不均衡的水资源分配。2012年拉尼娜事件中，北半球的水库整体未蓄满得分达到峰值而南半球未出现明显影响，在2016年厄尔尼诺事件中则相反；而在2021年拉尼娜事件中，南北半球均受到较大影响，全球水库未蓄满数量及得分达到最高值。在政府间气候变化专门委员会极端事件特别报告（IPCC SREX）划分的区域中，2011-2022年间，发达地区的水库未蓄满评估结果整体优于相对不发达地区（图3）。

        考虑到干旱对水库的影响可能存在延迟效应或水库存在一定韧性，为进一步评估水库蓄水情况对气候变化的响应，本文通过利用不同时间尺度的SPEI气象干旱指数与ENSO事件指数数据，评估了525个水库水位与干旱及极端气候事件的关联性。结果表明，约86%的水库蓄水情况与干旱呈现显著相关，其中67个水库受持续性干旱带来的负面影响正逐步增强。除此之外，研究发现极端气候事件影响着43%的水库，包括世界十大水库之三和欧洲的42个水库，这些水库均位于先前的极端气候事件影响的范围之外。这些结果进一步明确了气候变化在水库蓄水影响因素中的主导地位，提示了极端气候事件存在进一步加剧影响的情况，为水库管理策略制定以适应气候变化提供了新的视角。

        南方科技大学环境科学与工程学院2022级硕士生汪志伟为论文第一作者，姜丽光为通讯作者，南科大为论文第一通讯单位。该研究得到了深圳市城市环境健康风险精准测量与预警技术重点实验室和南方科技大学启动基金的资助。

3.文章引用

文章信息：Wang, Z., Jiang, L., Nielsen, K., & Wang, L. (2024). Reservoir filling up problems in a changing climate: Insights from CryoSat-2 altimetry. Geophysical Research Letters, 51, e2024GL -108934. https://doi.org/10.1029/2024GL108934

信息来源：南方科技大学环境学院官网