在全球化背景下，水资源是影响国家或地区经济、社会以及生态环境可持续发展的战略性基础资源，水资源安全也成为各国十分重视的国家安全要素之一。以青藏高原为核心的第三极地区被称为“亚洲水塔”，是黄河、长江、怒江、雅鲁藏布江等多条大江大河的发源地，是我国乃至亚洲水资源产生、赋存和运移的战略要地，更是维系世界水资源安全的重要地区。
几十年来，随着区域的快速增温，冰冻圈（冰川、积雪和冻土等）消融加剧，人类活动干扰增加，青藏高原地区河川径流正在发生剧烈变化，不仅对区域水资源时空分布产生巨大影响，而且威胁着区域生态环境以及河流下游地区人们的生产生活和经济社会发展。由于环境恶劣、基础设施相对落后，以及部分跨境河流受到地区国家和政府严格控制，青藏高原地区水资源观测资料十分匮乏。因此，基于有限的观测数据，结合遥感数据或同化数据，形成先进的水资源时空变化的数据分析能力和模拟技术框架，将冰冻圈、大气圈、水圈、生物圈等多圈层作为整体开展系统性研究，制备高质量、高分辨率的青藏高原水资源数据产品并实现数据的开放共享等，具有重要科学意义。
为集成青藏高原水资源信息资源、形成青藏高原水资源综合观测数据和信息服务能力，中国科学院青藏高原研究所环境变化与多圈层过程团队王磊研究员等多年来通过构建耦合积雪、冻土、冰川等冰冻圈水文物理过程的WEB-DHM模型（Water and Energy Budget-based Distributed Hydrological Model），定量解析了青藏高原七大主要河流（黄河、长江、湄公河、怒江、雅鲁藏布江、恒河和印度河）源区的水资源时空动态与驱动机制，模拟生成了各流域1998~2017年逐月、5km水资源时空分布数据产品（包括径流、蒸发）（简称为TPRED），实现了数据共享。
为进一步验证新制备的TPRED数据集在青藏高原地区的优越性与可靠性，本研究将TPRED数据集与多套主流的径流深产品（ERA5，ERA5-Land，CNRD V1.0，CRUN和TerraClimate）、蒸散发产品（ERA5，ERA5-Land，REA，ETMonitor和GLEAM）在各个流域进行交叉对比，并结合实测数据作为衡量标准，结果表明：（1）TPERD径流深在捕捉流域月尺度水文模态方面的性能高于其他产品，其与实测数据之间的性能指标，比如，相关系数（0.77~0.93）、偏差（-0.68~0.53mm）以及均方根误差（5.50~15.59mm），均优于其他径流深产品；（2）TPERD蒸散发的季节分布与变化符合预期，与已有的蒸散发产品之间的相关系数为0.94~0.98；（3）TPERD在年尺度上的表现在多个维度上与现存产品一致性很高，比如年均值格网尺度空间分布、流域尺度量级对比、年际变化、频率分布以及海拔梯度等，进一步印证了TPRED的可靠性。
近日，该研究成果以“Tibetan Plateau Runoff and Evapotranspiration Dataset by an observation-constrained cryosphere-hydrology model”为题，发表于《Scientific Data》期刊，论文第一作者为我所在读博士生范新凤，通讯作者为王磊研究员。该研究成果将助力青藏高原水文气象研究、水碳循环研究、流域水资源管理、流域水文模拟以及水资源可持续发展目标（SDG6）的实现。该研究由第二次青藏高原综合科学考察研究（2019QZKK020604）以及国家自然科学基金（41988101）等联合资助。相关数据已在国家青藏高原科学数据中心以及Zendo平台共享（https://zenodo.org/records/10060590）。
Fan, X., Wang, L., Liu, H. et al. Tibetan Plateau Runoff and Evapotranspiration Dataset by an observation-constrained cryosphere-hydrology model. Sci Data 11, 773 (2024).https://doi.org/10.1038/s41597-024-03623-3
图1 青藏高原主要河流源区概况
图2 TPRED数据制备流程图
图3 青藏高原七大流域出山口标准化后的实测流量与WEB-DHM模拟流量对比
图4 不同产品1998~2017年径流深均值空间分布对比
图5 不同产品1998~2017年蒸散发均值空间分布对比
