用于世纪尺度水文评估的黑龙江（阿穆尔河）自然流量与人为影响流量

为什么这条河的故事很重要

黑龙江（阿穆尔河）在中国与俄罗斯之间蜿蜒，是东北亚的重要生命线之一。它滋养湿地、森林、农田和城市，并为丹顶鹤和大型猫科动物等稀有野生生物提供栖息地。然而在上个世纪的大部分时间里，科学家和规划者仅掌握到关于这条广阔河流实际流量的零碎记录。本文介绍了研究人员如何重建出这条河 120 年来逐月详尽的流量历史，既包括在基本自然状态下河流会如何流动的“自然化”版本，也包括在水库、农田和城市扩张下的实际流量记录。这些新纪录可帮助各国更公平地共享水资源、保护生态系统，并在变暖气候下为干旱与洪水做好准备。

一条测量稀少的大河

阿穆尔流域跨越蒙古、俄罗斯和中国，总面积超过210万平方公里，穿越山地、森林和广袤的湿地，支撑丰富的生物多样性和重要的粮食产区。但长时间连续的河流记录仅存在于少数监测站点，多数位于中国一侧。由于地形艰险和数据共享的政治障碍，俄罗斯和蒙古的上游地区许多地方几乎没有直接测量。系统性记录通常只从20世纪50年代开始，且只有两个站点具有整整一个世纪的连续数据。这使得理解气候变化与人类活动如何随时间改变河流水文过程、以及为未来制定计划变得困难。

在电脑上重建河流的过去

为填补这些空白，作者们转向先进的计算模型，以模拟水在陆地和河道中的运动。他们使用名为CoLM的陆面模式来表示降雨和融雪如何渗入土壤、汇流坡面并补给河流，驱动该模式的是一套融合观测与再分析的长期气候数据集，回溯至1901年。所得的径流随后输入河道汇流模型CaMa‑Flood，在高空间分辨率的真实数字河网中移动水流。该框架使团队能够估算从1902年到2022年跨流域每个网格单元的日、月径流，即使在无测站的地区亦可得到估算。

自然之河与我们改造的河流

关键在于，研究人员并非只做出单一重建，而是提供了两套重建。在“自然化”版本中，土地覆盖保持不变且不存在水库或取用，因而流量变化仅反映气候影响。在“人为影响”版本中，他们加入了主要的现实世界影响因素：农田扩大、城市增长、居民用水、工业用水、发电厂取水与灌溉用水，以及32座中大型水库（这些水库的修建年份和库容已知）。历史土地利用的快照反映了从20世纪初的景观到2000年代高度管理化流域的关键发展阶段。这种配对设计使得区分流量变化中来自气候的部分与来自人为活动的部分成为可能。

用真实观测检验虚拟河流

团队将重建结果与分布在阿穆尔河及其最大支流松花江沿线的五个主要测站的观测数据进行了比对。他们使用若干统计指标来评估月流量、季节性格局和年际变率与实测数据的匹配程度。在大多数站点，两种模型版本均能较好地再现总体流量与时序，而有人为影响的版本常优于一种被广泛使用的全球水文模型。在人为干预最强的地区，例如丰满水库下游的松花江测站，差异尤为显著：纯自然模拟高估了夏季洪峰并低估了冬季流量，而有人为影响的模拟则捕捉到了水库削峰填谷、提高枯水期流量的作用。重建结果还再现了季节性变化和大多数历史干旱与洪水事件，包括2013年创纪录的阿穆尔洪水和2017年的严重干旱。

对河流与人类意味着什么

研究首次为科学家和政策制定者提供了两套一致的、跨越世纪的阿穆尔流域水流图：一套显示在仅受气候影响时河流可能的流动方式，另一套则反映气候与人类决策共同留下的印迹。这些数据集可为跨国水资源分配谈判提供依据，帮助评估渔业与湿地的风险，并支持在未来气候变化背景下对水坝与灌溉的规划。它们也强调了流域管理不仅关乎降水多少，还关乎社会如何储存、引流与消费这份水资源。尽管在监测薄弱的边界地区仍存在不确定性，该研究为理解一条重要跨界河流如何同时对自然与人为影响做出响应提供了有力的新视角。

引用: Feng, Y., Li, Y., Zhang, B. et al. Naturalized and human-influenced streamflow of the Amur River for century-scale hydrological assessment. Sci Data 13, 346 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06685-7

关键词: 黑龙江（阿穆尔河）, 径流重建, 水库与灌溉, 气候与水资源, 跨界河流