一個(gè)國(guó)際科學(xué)小組在了解河流流動(dòng)動(dòng)力學(xué)方面取得了重大進(jìn)展。這些發(fā)現(xiàn)利用同位素水文學(xué)技術(shù)，如測(cè)量水分子中的穩(wěn)定同位素，來闡明各種水源對(duì)河流流量的貢獻(xiàn)，為生態(tài)系統(tǒng)管理和水文風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供重要見解。

這項(xiàng)最新研究發(fā)表在《自然-水》雜志上，是德國(guó)萊布尼茨動(dòng)物園和野生動(dòng)物研究所(Leibniz- izw)與國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)、德國(guó)聯(lián)邦水文學(xué)研究所和南非斯泰倫博斯大學(xué)的科學(xué)家合作完成的。

國(guó)際科學(xué)小組分析了來自全球136條常年河流和45個(gè)大型集水區(qū)的水分子中氧和氫的穩(wěn)定同位素。David Soto博士是萊布尼茨研究所的科學(xué)家和同位素專家，他協(xié)助建立了降水同位素?cái)?shù)據(jù)的模型，并驗(yàn)證了動(dòng)態(tài)保水指標(biāo)的計(jì)算，這對(duì)描繪河流的動(dòng)態(tài)至關(guān)重要。保水是指降水的保留、儲(chǔ)存和分布。

高動(dòng)態(tài)保水表明通過集水區(qū)的水運(yùn)動(dòng)緩慢，表明對(duì)水文氣候事件的響應(yīng)較慢。相比之下，低動(dòng)態(tài)水潴留意味著快速的水運(yùn)動(dòng)和對(duì)此類事件的更快反應(yīng)。該小組確定了影響動(dòng)態(tài)保水的關(guān)鍵因素，包括土地利用變化(如作物和森林覆蓋)和氣候變化(如氣溫和降水)。這些因素顯著地影響著水如何在河流集水區(qū)中流動(dòng)，影響著河流中水的“年齡”及其整體動(dòng)態(tài)。

索托說:“通過使用模型來預(yù)測(cè)降水同位素?cái)?shù)據(jù)，我們能夠準(zhǔn)確地計(jì)算出動(dòng)態(tài)保水指標(biāo)，這是了解河流流動(dòng)動(dòng)力學(xué)的一個(gè)關(guān)鍵工具?！薄拔覀儗?duì)這些模型的驗(yàn)證確保了它們的可靠性，為氣候變化和土地利用模式如何影響河流系統(tǒng)提供了有價(jià)值的見解。監(jiān)測(cè)天然水系統(tǒng)中的穩(wěn)定同位素對(duì)于預(yù)測(cè)和減輕水文風(fēng)險(xiǎn)、改善自然資源管理至關(guān)重要?！?/p>

河流對(duì)于支持多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)至關(guān)重要。它們養(yǎng)育著河流動(dòng)物和植物群落，為海洋環(huán)境提供必需的營(yíng)養(yǎng)，為貿(mào)易提供運(yùn)輸路線，產(chǎn)生水力發(fā)電并提供娛樂機(jī)會(huì)。即使在干旱時(shí)期，由于幾種來源的貢獻(xiàn)，包括直接降水、地表徑流、通過土壤的互流和地下水的基流，河流也經(jīng)常繼續(xù)流動(dòng)。

氣候變化和土地利用變化顯著地改變了河流集水區(qū)的水運(yùn)動(dòng)，影響了河流中水的“年齡”。這種現(xiàn)象，類似于河流老化，對(duì)河流提供的服務(wù)有著深遠(yuǎn)的影響。例如，2023年歐洲夏季萊茵河的低水位擾亂了貨物和服務(wù)的流動(dòng)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)船只無法再移動(dòng)，這凸顯了了解這些動(dòng)態(tài)的迫切需要。

低動(dòng)態(tài)保水的集水區(qū)更容易受到干旱和洪水等水文極端事件的影響。因此，動(dòng)態(tài)保水是水文風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要指標(biāo)，有助于預(yù)測(cè)和減輕氣候和土地利用變化對(duì)河流系統(tǒng)的影響。

確保河流繼續(xù)為生態(tài)系統(tǒng)和人類社會(huì)提供基本服務(wù)至關(guān)重要。通過了解和監(jiān)測(cè)水的保持和流動(dòng)動(dòng)態(tài)，將更容易適應(yīng)和管理氣候變化和土地利用模式演變所帶來的挑戰(zhàn)。