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兰州大学科学头条开栏啦！首期为你解密黄河从哪里来( 三 )


他们认为 ， 南美板块向北漂移导致巴拿马地峡闭合 ， 大西洋和太平洋的海水因此不能相互流通 ， 海水盐度也随之降低并造成北太平洋形成大规模海冰 ， 海洋表面温度下降 ， 最终导致北太平洋高压增强和东亚夏季风强度增加 。 在强大夏季风的推动下 ， 赤道太平洋的水汽持续向北输送 ， 从而增强了东亚季风降水 ， 形成了一个海气耦合的反馈系统 。 因此北太平洋海水持续变淡 ， 造成海水上下分层明显 ， 即表层海水的密度明显低于深层海水密度 ， 而深层海水中的二氧化碳在“封存”效应作用下难以进入大气圈 ， 从而引起全球气候变冷并诱发北半球冰盖的快速发育 。
黄河中上游水系孕育重组的时代与全球气候冷湿的时间吻合 ， 这也让团队进一步认识了水系演化背后的气候动力因素 。
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黄河中上游泥沙从哪里来到哪里去？
兰州大学科学头条开栏啦！首期为你解密黄河从哪里来
本文插图

不同时空尺度下宁夏-内蒙段黄河河道
淤积泥沙的源区示踪与其贡献率
作为世界上含沙量最大的河流 ， 黄河每年都会产生大量的泥沙 ， 其中一部分流入大海 ， 还有另一部分堆积在黄河下游 ， 形成了肥沃的冲积平原 ， 丰富的泥沙滋养了璀璨的华夏文明 ， 同时频繁的泛滥又铸就了民族的苦难记忆 。
近年来 ， 在气候变化、沙漠扩张、水库调蓄和用水过度等影响下 ， 除下游河道外 ， 黄河上游的内蒙段也迅速发展成“新悬河” ， 其潜在的洪凌灾害已成为国家的“心腹大患” 。 因此 ， 探讨黄河流域的泥沙来源以及输移过程不但有重要理论价值 ， 在流域生态治理上更具实践指导意义 。
“要想解决黄河泥沙淤积问题 ， 关键在于搞清它们到底从哪里来 ， 只有这样才能有针对性的重点治理 ， 从根源上解决泥沙淤积问题 。 ”潘保田认为 ， 黄河宁夏—内蒙段河道泥沙的来源在不同时间尺度上呈现不同的格局 。
团队成员聂军胜教授在对黄河上、中、下游河道泥沙的物源特征对比分析后发现 ， 黄土高原黄土的物质特征与黄河上游搬运的泥沙相似 ， 而与中游河道泥沙显著不同 ， 这说明第四纪早期黄河从青藏高原搬运下来的物质大部分没有到达中游 ， 主要沉积在银川—河套盆地内 ， “因此黄河上游的物质对于华北平原的泥沙淤积贡献不大 。 ”
在现代工程时间尺度下 ， 团队成员高红山和管清玉教授通过对地表物质大样本、多指标的分析发现 ， 黄河宁-蒙段现代河道淤积泥沙主要来自沿线各支流和沙漠 ， 并在此基础上定量估算了其贡献率 。 结果显示 ， 在后套盆地 ， 乌兰布和与库布齐沙漠的局地相对贡献量分别为70%和60%；在前套盆地 ， 十大孔兑对河道淤积泥沙的平均贡献率为35% ， 个别时期最高可达87% 。
那么孔兑的物质又是如何汇聚到河套盆地中的呢？层层剥茧抽丝 ， 他们发现 ， 前套盆地以南的10条黄河支流（孔兑）水量因季节不同发生着变化 ， 在汛期成为河道而在旱期成为裸露的河床 。
冬春旱期 ， 来自乌兰布和沙漠、库布齐沙漠等的物质被风吹入孔兑地区 。 到了夏秋汛期 ， 暴雨增加 ， 孔兑形成的洪流再将河床中的泥沙冲入黄河河道 。
周而复始 ， 风、沙、水相互交织 ， “大风吹动+水流搬运” ， 构成了现代工程时间尺度下黄河宁-蒙段河道泥沙淤积的主要原因 。
“我们的研究将整个黄河中上游水系形成演化过程与流域环境变化有机的联系在一起 ， 可为国家黄河流域生态保护和高质量发展提供科学支撑 。 ”潘保田说 。
团队表示 ， 未来将进一步深化对黄河水系发育与流域环境变化的集成研究 ， 加强黄河中上游不同历史阶段水沙与风沙相互作用过程及其环境背景的研究 ， 力求为中上游泥沙灾害治理提供更科学决策的依据 。
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