聚焦“世界屋脊”，揭开亚洲水塔水循环真相！

以下文章来源于科学网 ，作者张晴丹

科学网.

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3月2日，北京师范大学环境与生态前沿交叉研究院张强教授团队在Nature在线发表了题为“Oceanic climate changes threaten the sustainability of Asia’s water tower”的重要研究成果，在亚洲水塔水循环研究中取得重要进展。

青藏高原是世界海拔最高的高原，被称为“世界屋脊”“第三极”，又被称为亚洲水塔。在全球变暖背景下，亚洲水塔区持续减少的冰川存量将严重威胁亚洲水塔冰川融水供给的可持续性，进而可能会引发一系列不可预测的社会、环境和生态危机。然而，青藏高原陆地水储量演变具有显著空间异质性，而其背后的水循环影响机理与大气动力学驱动机制尚不明晰。

张强教授团队在深入剖析亚洲水塔水汽循环过程的基础上，全面量化了青藏高原的大气环流过程，系统解决了亚洲水塔研究中尚未解决的难点问题。研究团队全面论述并阐明了青藏高原陆地水储量演变的空间异质性及其背后的大气动力学机制（图1）。研究结果表明，青藏高原南部亚洲高山区的陆地水储量下降主要是受西风带传输的源自北大西洋东南部降水-蒸发（PME）亏缺的影响。此外，张强教授团队还通过动力学模拟证实了亚洲高山区阻止了PME亏缺进一步向青藏高原中部地区的传播，进而引发了青藏高原中部地区陆地水储量的增加。

图1 青藏高原陆地水储量空间异质性及驱动机制

此外，张强教授团队进一步预测了青藏高原未来可能受陆地水储量亏缺影响的区域（图2）。在不同气候情景下的预测结果表明青藏高原预计有高达84%（SSP245）或97%（SSP585）的区域在本世纪末受陆地水储量亏缺的影响。这将严重威胁到亚洲主要河流水源供给的可持续性，进而可能会加剧下游地区的水资源危机。

图2 未来不同排放情景下青藏高原南部山区

陆地水储量亏缺北移过程预估

北京师范大学（珠海）环境与生态前沿交叉研究院张强教授为论文第一/通讯作者，北京师范大学地理科学学部博士研究生申泽西为论文共同第一/通讯作者。论文合作者还包括密歇根州立大学Yadu Pokhrel 副教授，苏黎世联邦理大学Daniel Farinotti 教授，德州农工大学Vijay P. Singh 教授，奥斯陆大学许崇育教授，核工业北京地质研究院吴文欢高工以及北京师范大学地理科学学部博士研究生王港。该研究主要由国家重点研发计划项目（编号：2019YFA0606900）、国家自然基金委重大研究项目（编号：42041006）、新疆维吾尔自治区寒旱区水资源与生态水利工程研究中心（院士专家工作站）项目（编号：2020.A-003）和美国国家自然科学基金项目（编号：1752729）共同资助。（论文链接：DOI: 10.1038/s41586-022-05643-8）

嘉言懿行带领团队成就大学问

“张老师总是非常及时地给我们批阅论文，大多近乎重写。”

“他经常凌晨还在看文献，一个快50岁的人了都这么拼，我们还有理由偷懒吗？”

张强对学生的指导与管理没有条条框框，给足自由的同时又手把手地传授专业知识，把控大的方向不走偏。

师从“中国冰川之父”、中国科学院院士施雅风，张强一直铭记恩师的谆谆教诲：“要想学做学问，首先要学会做人。”

近日，在他的带领下，其团队在亚洲水塔水循环研究中获得了重要发现。3月2日，这篇论文发表在Nature上，成为为数不多的以第一作者将青藏高原相关研究成果发表在Nature上的中国学者。这也是张强的首篇Nature。

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一个无人踏足的重要科学发现

在卫星地图上，黄河、长江、恒河、湄公河等亚洲7条重要河流蜿蜒流淌，犹如血管一般滋养着这里的生命。这些河流有一个共同的发源地——“世界屋脊”青藏高原的亚洲高山区，又名“亚洲水塔”。

国内外诸多科学家将目光聚焦于此，其重要性不言而喻。大家的共识是，亚洲水塔水资源系统的确发生了前所未有的变化。

从2017年开始，张强便已经在关注青藏高原水资源问题。青藏高原相关学术成果已有很多，以往的研究更多在现象的揭示与相关影响的分析，但背后的水循环影响机理与大气动力学驱动机制研究不足。张强想对此一探究竟，他首先锁定了“水汽”。

“亚洲水塔研究的重大科学问题是亚洲水塔水资源的可持续性。如果把亚洲水塔比作一个盒子，我想探索进出这个盒子的水汽是如何变化的，这方面还没人做过，但这是理解亚洲水塔可持续性的关键。”张强表示。

最初，他提出了三种情景：第一种是进入亚洲水塔区的水汽量高于外排量（径流与蒸发），使得亚洲地区水资源增加；第二种是水汽的进出量平衡，亚洲水塔的水资源量维持稳定；第三种是外来的水汽量小于外排量，导致亚洲水塔的水资源不可持续。

前两种都算是好现象，最让张强揪心的是最后一种。“如果是真的，将会影响到亚洲地区约8亿人的生产与生活用水。更严重的情况是引起区域性政治社会动荡、经济发展受阻、区域性生态灾难。”

研究团队采用气象学里常用的一个指标“降水减蒸发（PME）”来研究亚洲水塔区整个水汽循环过程，发现了一个令他们惊讶的现象。

“我们发现青藏高原南部亚洲高山区陆地水储量的下降主要受西风带传输的来自低纬度北大西洋东南部气象干旱的影响，也就是受该区域PME亏缺的影响。”张强介绍。

2013年之后，青藏高原中部地区陆地水储量出现了突然下降，这一现象曾引发广泛关注。张强带领团队找到了致此现象发生的“罪魁祸首”。

“全球气候变化使得亚洲高山区的冰川融化，加上陆地水储量亏缺，改变了该区域地表的热力学效应，减弱了对来自北大西洋东南部PME亏缺（干气团）的阻挡。所以，从2009年开始，青藏高原陆地水储量亏缺不断从南部山区向北扩张，最终引发2013年之后青藏高原中部陆地水储量的突然下降。”张强表示，把这个现象解释清楚十分关键，就好比为拼图补上了关键的一大块。

研究团队不仅摸清了科学问题，还构建了陆地水储量亏缺区域时空演变预测模型，进一步预测了青藏高原未来可能受陆地水储量亏缺影响的区域，其准确率高达75%~91%。“根据二氧化碳排放高低，我们预测出，在本世纪末，青藏高原约有高达84%或97%的区域将受陆地水储量亏缺的影响。所产生的后果不可想象。”张强说。

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看文献“上瘾”，紧盯国际前沿

这个时代处处皆是“低头族”，人们拿着手机聊天、追剧、刷短视频……张强也是个“低头族”，只不过他刷的全都是论文。

他有一个雷打不动的习惯，每天至少要读一两篇专业期刊或者综合顶刊的文章。“如果两三天不看文献，我就会感觉自己好像被世界的科技给扔下了。有一两周不读文献的话，心里就会有点慌。”

被一些人认为是负累的事情，张强却很“上瘾”。偶尔忙不过来时，哪怕是匆匆瞥一眼文献题目，也让他心里踏实。在他看来，跟踪学术动向最快的方式就是阅读文献，这样才能具有学术敏感性，紧跟国际前沿。

每当看到优质的论文，他都会立马在微信上发给学生，让学生去学习。即便是凌晨，学生也常常收到他发来的一堆文献，“其实并不想打扰他们休息，但是我怕到第二天就忘记这事儿了。”

这次张强带领研究团队获得了前所未有的新发现，他认为值得冲一冲Nature。但在此之前，他并没有发顶刊的经验，感到无从下手。

为了准备这篇文章，他下载了50多篇Nature及其子刊论文，全部打印出来，一篇一篇地“细抠”。包括剖析整篇文章的结构，研究科学问题如何提出，研究结果如何展示，语句表达等等。每一篇文章上面都布满了勾勾画画。

他甚至跟每个英文单词较劲。“同一个意思有几个英文单词去表达，他为什么用这个单词而不用其他的呢？”张强想学习如何用最精准的单词去表述想传达的意思。

“Nature的文章都很短，要想抓住编辑的眼球，每个词每句话都要仔细斟酌，生怕产生歧议，担心没有讲清楚，未能把精华呈现出来。”张强说。

所以在学生草拟的初稿上，张强逐字逐句地修改，修改率达90%以上，“几乎相当于重新写了一遍”。

张强是个喜欢“操心”的导师，文章精修了小半年时间，他和学生几乎每天打好几次电话，沟通数据分析及文章撰写过程中遇到的各种问题。在他看来，“导师不该当甩手掌柜，应该要全程去参与去把控，要和学生肩并肩工作。”

为了保障文章的质量，他还找了两位国外的年轻学者，邀请他们一起参与合作，一起“把关”。2022年7月初，文章投给了Nature，不到一周Nature编辑部便送审了。

文章的修改过程较为漫长，也遇到了一些难题。张强团队查文献、补知识短板，通过重新演算、增加图表和引用文献等进一步夯实科学问题的解释，最终形成了近100页的回复信件，使这篇学术论文得到了Nature编辑及审稿专家的认可，顺利通过评审。文章在投出去5个多后成功录用，又过了不到3个月的时间，正式发表。

有了投顶刊的经历，张强发觉自己获益良多。“对我来说是一次洗礼，一次非常难得的学习机会。除了科研能力的极大提升，还收获了文章的写作技巧，为后续的研究提供了极其宝贵的经验。”

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言传身教才是最好的教育

在张强的心里，一直埋藏着一个遗憾。

20年前，从南京大学获得博士学位的他，到中国科学院南京地理与湖泊研究所做博士后，有幸跟随施雅风院士。在张强的记忆中，施雅风院士是一位不讲究吃穿、全身心都扑在冰川研究上的孤勇者。

“先生治学很严谨，对我的要求也很严格，时不时把我叫去办公室教导一番。从做人做事到做学问，他的言传身教让我彻头彻尾脱胎换骨。”张强回忆道。

其中有一句原话是，“张强同志，你想跟着我学做学问，首先要学会做人。”时隔多年，谆谆教诲，仍言犹在耳。

直到现在，他还常常引用恩师当年教导他的话去告诫学生。2011年2月13日，得知恩师去世的消息时，张强摩挲着当年恩师亲笔签名并当面赠与的那本《中国冰川目录》，心中五味杂陈。

“我现在很后悔，那时应该拿录音机把先生的一字一句全录下来的。”他说，真的很想再听一遍恩师的教诲。

就像当年施雅风院士惜才、爱才那般，张强也对自己的学生很上心。

有一次，他的一个研究生带着师弟、师妹干活到凌晨三点。得知此事后，张强语气严厉得像个老父亲，“你们这样做可不行，不要命啦！11点之前必须睡觉。”

无论是学术还是生活上，他给予学生的那些点点滴滴的指导和关怀，照亮了别人的同时，也温暖了自己。逢年过节，张强的手机根本闲不下来，都是那些毕业了好些年的学生接连不断打来的电话，送来的问候。而电话这头的张强，脸上笑盈盈的，心中充满了欣慰。

-bnuweixin-

原标题：《聚焦“世界屋脊”，揭开亚洲水塔水循环真相！》

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