東北地理所揭示極端濕事件主導(dǎo)興凱湖水位持續(xù)快速上升
興凱湖是東北亞最大的淡水湖，近年來水位持續(xù)上升，導(dǎo)致湖濱濕地淹沒、農(nóng)田受損及沿岸基礎(chǔ)設(shè)施安全風(fēng)險(xiǎn)加劇。然而，該湖區(qū)長期缺乏連續(xù)長序列水文觀測數(shù)據(jù)，極端水文事件的驅(qū)動機(jī)制一直難以定量解析。興凱湖水位的快速上升究竟源于氣候變化，還是人為干預(yù)？這一問題成為區(qū)域水安全與生態(tài)保護(hù)亟待回答的關(guān)鍵科學(xué)問題。
為突破數(shù)據(jù)瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地融合了多源遙感影像和實(shí)測數(shù)據(jù)，首次重建了興凱湖2002–2023年連續(xù)月尺度水位序列（圖1）。在此基礎(chǔ)上，利用偏最小二乘結(jié)構(gòu)方程模型（PLS-SEM）與ST-DBSCAN時(shí)空聚類算法，定量揭示了興凱湖水位持續(xù)升高的驅(qū)動機(jī)制。
研究發(fā)現(xiàn)， 2010年后興凱湖水位持續(xù)上升，2012–2023年累計(jì)上升0.79 m，其中2018–2023年間的23次極端降水事件導(dǎo)致水位最大增幅達(dá)0.74 m；降水是影響興凱湖水位的主要因素（PLS-SEM權(quán)重為0.826），遠(yuǎn)超入湖徑流、出湖徑流、蒸發(fā)量和雪水當(dāng)量等因素的影響（圖2）。近年來興凱湖水位快速上升主要是興凱湖流域的極端濕潤事件在頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間上的同步加劇（極端濕潤事件增加多次引發(fā)的湖泊水位快速攀升，圖3），而非人為干預(yù)或水庫調(diào)度所致。研究還指出，興凱湖唯一出水通道—松阿察河由于河床比降小、泥沙淤積嚴(yán)重，排水能力受限，進(jìn)一步放大了極端降水對水位的抬升效應(yīng)。該研究提出的可復(fù)現(xiàn)、開源的水位重建與歸因分析流程，可為全球其他數(shù)據(jù)稀缺的跨境湖泊應(yīng)對極端水文氣候事件提供了科學(xué)案例，并為在水文氣候極端事件不斷加劇背景下的脆弱淡水系統(tǒng)制定科學(xué)合理的管理策略提供重要支撐。
研究成果發(fā)表在《中國科學(xué):地球科學(xué)》(中英文版)上。由東北地理所倪炳波博士（共同第一作者）、聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生馬秋生（共同第一作者）、吳燕鋒副研究員（共同通訊作者）、鄒元春研究員（共同通訊作者）、美國路易斯安那州立大學(xué)胥毅軍教授、姜明研究員以及俄羅斯聯(lián)邦科學(xué)院水與生態(tài)問題研究所Kryukova Maria, Irina Sergeevna Sinkova, Oleg Igorevich Kaminsky教授等共同完成。研究得到了國家自然科學(xué)基金（42230516, W2412051, U25A20761）及國家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項(xiàng)（2025FY101301）等項(xiàng)目聯(lián)合資助。
論文信息如下：
Bingbo Ni, Qiusheng Ma, Yanfeng Wu, Xuemei Liu, Y. Jun Xu, Xiaofei Yu, Kryukova Maria, Irina Sinkova, Oleg Kaminsky, Yuanchun Zou, Ming Jiang. Persistent and rapid increases in water levels driven by extreme wet events in recent years in the largest freshwater lake in northeast Asia. Science China: Earth Sciences. 2026. https://doi.org/10.1007/s11430-025-1923-9
https://www.sciengine.com/SCES/doi/10.1007/s11430-025-1923-9
圖1 興凱湖水位變化趨勢。（A）2002–2023年水位月變化；（B）2002–2012年及2012–2023年興凱湖月均水位變化，虛線表示結(jié)冰期湖水位；（C）2002–2023年興凱湖結(jié)冰期（11月至次年3月）與無冰期（4–10月）的年均水位變化，紅色實(shí)線代表無冰期與結(jié)冰期水位差的年變化（前者減去后者）。
圖 2 入湖徑流量（Rin）、降水量（P）、積雪水當(dāng)量（SWE）、湖面蒸發(fā)量（E）以及出湖徑流量（Rout）對興凱湖水位變化的PLS-SEM權(quán)重分析。
圖3 2002–2023年興凱湖流域連續(xù)降水增加事件變化與湖泊水位波動之間的關(guān)系。（A）興凱湖流域連續(xù)降水上升事件的幅度與持續(xù)時(shí)間；（B）興凱湖水位連續(xù)上升事件的幅度與持續(xù)時(shí)間。藍(lán)色虛線框表示降水（或水位）顯著增加且持續(xù)時(shí)間較長的時(shí)期。+ΔP表示連續(xù)降雨增加時(shí)期內(nèi)事件的極大值與極小值之差；+ΔL表示湖水位連續(xù)上升時(shí)期內(nèi)的事件極大值與極小值之差。每個(gè)陰影圓表示一次獨(dú)立的連續(xù)降水增加事件或水位上升事件。圓圈的大小表示事件的持續(xù)時(shí)間，顏色深淺表征降水或水位的峰值增幅。需要注意的是，圖中圓圈的重疊是可視化的展示，并不意味著事件同時(shí)發(fā)生。氣泡越大表示持續(xù)時(shí)間越長；氣泡顏色越深表示水位或降水的峰值增幅越大。
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