Extrema klimathändelser som torka, värmeböljor och köldperioder ändrar inte bara hydrometeorologiska förhållanden utan förändrar också de underliggande egenskaperna (t.ex. skogsbränder på grund av torka som förändrar vegetationstäcket). Intensiva mänskliga aktiviteter, såsom modifieringar av flodkanaler, skogsplantering, avskogning, industrialisering och urbanisering, förstärker variabiliteten av komponenter i vattendelare ytterligare.
Dessa förändringar påverkar direkt eller indirekt de hydrologiska processerna i vattendelaresystemet. Vattenavkastningen i vattendelaresystemet kan uppleva ihållande störningar genom ökade extrema klimathändelser och mänskliga aktiviteter under global uppvärmning, vilket utmanar både systemkomponenter och systembalans.
Vattenavkastningen eller det hydrologiska systemet i vattendelaren förändras kontinuerligt, eftersom mänskliga aktiviteter och klimatförändringar förändrar balanstillståndet i detta system, vilket kan leda till störningar, återställande eller omvandling till ett nytt tillstånd. Därför är stabiliteten hos vattenavkastningen i vattendelaresystemet förmågan att återställa sitt ursprungliga tillstånd eller övergå till ett nytt tillstånd under påverkan av störningar (dvs klimatförändringar eller underliggande egenskaper).
I detta avseende ledde forskargruppen av professor Zhiyong Liu och professor Xiaohong Chen från Sun Yat-Sen University och Yu Yan Ph.D. eleven antog Budyko-ramverket och utnyttjade simuleringar från CMIP6-simuleringarna för att undersöka stabiliteten hos vattenavkastningen i vattendelar.
Deras resultat visar att vattenavkastningsförändringar relaterade till underliggande egenskaper kan kompenseras av klimatrelaterade vattenavkastningsförändringar över alla klimatzoner, vilket bibehåller vattenavkastningsförhållandet stabilt (d.v.s. kompensationseffekterna). Det finns högre kompensationseffekter i vattendelar i fuktiga zoner än i torra zoner.
Globala vattendelar kommer dock att bli mer känsliga för underliggande egenskaper och mindre känsliga för klimatvariationer i framtiden. Både klimat- och underliggande känslighet ökar i vattendelar med torra klimat. Stabiliteten (beräknad med gemensam sannolikhet) för vattenavkastningen kommer gradvis att minska i framtiden. Vattendelare i torra zoner upplevde den största minskningen av stabiliteten i vattenavkastningen.
För kompensationseffekterna har vattendelar i fuktiga zoner ett starkt hydrologiskt systemmotstånd, vilket fortfarande kan hålla vattenavkastningen stabil efter att ha upplevt stora vattenavkastningsförändringar på grund av klimat eller underliggande. När det gäller känslighetskoefficienter ökar vattenavkastningens känslighet för både klimat och underliggande i torra vattendelar.
I en ytterligare kvantifiering av vattendelars hydrologiska stabilitet baserat på den gemensamma sannolikheten, hävdas återigen att torra vattendelar är destabiliserade att det inte är lätt att upprätthålla en jämn vattenavkastning.
Känslighetskoefficienterna inuti vattendelaren i de torra områdena och de yttre grundläggande egenskaperna har utvecklats från ett tillstånd till ett annat. Resultaten ger en referens för den framtida hållbara vattenresursutvecklingen under klimatförändringen, och belyser vattenresursernas sårbarhet i torra och halvtorra vattendelar.
Arbetet är publicerat i tidskriften Science China Earth Sciences .
Mer information: Yu Yan et al, Stability of water yield in watersheds, Science China Earth Sciences (2024). DOI:10.1007/s11430-023-1206-4
Journalinformation: Science China Earth Sciences
Tillhandahålls av Science China Press
