使用穩定同位素預測河川流量動態以改善生態系統健康

一個國際科學團隊在了解河流動力學方面取得了重大進展。研究結果利用同位素水文技術，例如測量水分子中的穩定同位素，闡明各種水源對河川流量的貢獻，為生態系統管理和水文風險評估提供重要見解。

這項最新研究是發表在天然水該計畫由德國萊布尼茨動物園和野生動物研究所 (Leibniz-IZW) 的科學家與國際原子能機構 (IAEA)、德國聯邦水文學研究所和南非斯泰倫博斯大學的科學家合作建立。

國際科學團隊分析了氧和氫的穩定同位素來自全球 136 條常年河流和 45 個大型流域。萊布尼茨-IZW 科學家兼同位素專家 David Soto 博士協助降水同位素資料建模及其對動態保水指標計算的驗證，這對於描繪河流至關重要動力學。保水性描述了降水的滯留、儲存和分配。

高動態保水顯示流經集水區的水運動緩慢，顯示對水文氣候事件的反應較慢。相反，低動態保水性意味著快速的水運動和對此類事件的更快的反應。該團隊確定了影響動態保水的關鍵因素，包括土地利用變化（如作物和森林覆蓋）和氣候變遷（如氣溫和降水）。這些因素顯著影響水流經河川流域的方式，影響河川中水的「年齡」及其整體動態。

「透過使用模型預測降水同位素數據，我們能夠準確計算動態保水指標，這是了解河流動態的重要工具，」索託說。 「我們對這些模型的驗證確保了它們的可靠性，為如何土地利用模式影響河川系統。監控天然水系統中的變化對於預測和減輕水文風險以改善我們自然資源的管理至關重要。

河流對於支持多樣化的生態系統服務至關重要。他們培育河流動植物群落，提供到，提供貿易運輸路線，發電並提供娛樂機會。即使在乾旱時期，由於多種來源的貢獻，包括直接降水、地表徑流、土壤互流和地下水基流，河流也常常繼續流動。

氣候變遷和土地利用變化正在顯著改變河流流域的水運動，影響河流中水的「年齡」。這種現象類似於河流老化，對河流提供的服務有深遠的影響。例如，2023 年歐洲夏季萊茵河的低水位擾亂了貨物和服務的流動，因為傳統船舶無法再移動，這凸顯了了解這些動態的迫切需求。

動態保水能力低的流域更容易受到乾旱和洪水等極端水文的影響。因此，動態保水是水文風險評估的重要指標，有助於預測和緩解氣候和土地利用變化對河流系統的影響。

確保河流繼續為生態系統和人類社會提供基本服務至關重要。透過了解和監控和流動動態，適應和管理氣候變遷和土地利用模式變化帶來的挑戰將變得更加容易。

萊布尼茨動物園和野生動物研究所提供