武汉大学冯炼团队揭示全球河流-河漫滩系统地表水连通性的演变

（通讯员陈莉琼）近日，武汉大学测绘遥感信息工程全国重点实验室教授冯炼团队在全球河流-河漫滩系统地表水连通性演变研究方面取得新进展，在《自然地球科学》（Nature Geoscience）发表封面文章。论文题为“Global net increase in surface water connectivity in river–floodplain systems”。博士研究生罗秋琪为论文第一作者，冯炼为通讯作者。

河流—河漫滩系统是地球表层水圈与生物圈交互最为剧烈的地貌单元之一，承载着淡水供给、洪水调蓄、养分循环及生物栖息地供给等关键生态服务功能。这些功能的维系，往往高度依赖于河流与邻近洪泛平原间的水体交互，即地表水连通性。然而，全球河流尺度不一、地形复杂，数量众多，河流—河漫滩系统的高分辨率分析受观测手段和海量数据处理技术的局限，至今尚缺乏全球尺度下地表水连通性的空间格局与动态特征的定量评估。

研究团队利用近四十年30米分辨率的光学卫星遥感数据，构建了河流—河漫滩系统地表水连通性评估模型，在兼顾连通性计算精度和效率的基础上，量化了全球近3万条河段的地表水连通性，生成了首个全球河段尺度的地表水连通性数据集。研究揭示：河流—河漫滩系统连通格局存在显著的季节性差异。在平水淹没条件下，全球约40%的河段能与附近泛洪平原区域一半以上的水体保持连通，高连通性河段主要分布在麦肯齐河、育空河、叶尼塞河、亚马逊河，而低连通性河段主要分布在恒河–布拉马普特拉–梅格纳河、尼日尔河和印度河。

图1 全球河流—河漫滩系统在平水期淹没条件下的地表水连通性分布

研究追溯了近40年三个时间段（1984-1999，2000-2009，2010-2019）的全球地表水连通性变化过程。从90年代到2010年代，全球连通性整体呈现净增加（+3%）趋势，且持续上升的河段数量（占17%）约为持续下降河段（占11%）的1.5倍。连通性持续增强的区域主要集中在东亚和泛北极地区，干旱和半干旱地区（南美东部、北美中部、亚洲南部）则普遍呈现持续下降。研究还发现，全球约30%的河段经历了连通性转变，即连通性在三个时间段呈现了先增加再减少或相反的变化过程。例如，欧洲、印度西北部及澳大利亚东南部的连通性由90年代的不断减少，到近20年有所增加，与南美洲南部的内格罗河及西伯利亚的斯塔诺夫山脉河流连通性在近20年的显著下降形成了鲜明对比。

图2 河流—河漫滩系统地表水连通性在不同时间段的相对变化

（a）1984-1999年至2000-2009年的相对变化（b）2000-2009年至2010-2019年的相对变化（c）三个时间段的持续变化轨迹

研究还发现，降雨、蒸散发等气候因素是驱动连通性变化的主要因素。而在部分与气候变化解耦的热点区域，如湄公河上游、辽河和黄河下游，水坝建设、植树造林以及灌溉等人类活动在局地尺度上发挥着一定的调节作用。河道悬浮泥沙浓度变化与地表水连通性变化之间存在显著关联，近60%连通性持续变化的流域中，悬浮泥沙浓度变化与其存在正相关关系，凸显了连通性变化对泥沙通量及生物地球化学过程的深远影响。

图3 气候变化对连通性的影响

（a）降雨的变化趋势（b）蒸散发的变化趋势（c）连通性持续上升流域的降雨和蒸散发的时间序列（d）连通性持续下降流域的降雨和蒸散发的时间序列

研究联合南方科技大学、香港大学、清华大学、新加坡南洋理工大学、英国埃克塞特大学、英国班戈大学等国内外多家科研机构，得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的联合资助。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41561-026-01953-y