使用稳定同位素预测河流流量动态以改善生态系统健康

一个国际科学团队在了解河流动力学方面取得了重大进展。研究结果利用同位素水文学技术，例如测量水分子中的稳定同位素，阐明各种水源对河流流量的贡献，为生态系统管理和水文风险评估提供重要见解。

这项最新研究是发表在天然水该项目由德国莱布尼茨动物园和野生动物研究所 (Leibniz-IZW) 的科学家与国际原子能机构 (IAEA)、德国联邦水文学研究所和南非斯泰伦博斯大学的科学家合作建立。

国际科学团队分析了氧和氢的稳定同位素来自全球 136 条常年河流和 45 个大型流域。莱布尼茨-IZW 科学家兼同位素专家 David Soto 博士协助降水同位素数据建模及其对动态保水指标计算的验证，这对于描绘河流至关重要动力学。保水性描述了降水的滞留、储存和分配。

高动态保水表明流经集水区的水运动缓慢，表明对水文气候事件的响应较慢。相反，低动态保水性意味着快速的水运动和对此类事件的更快的响应。该团队确定了影响动态保水的关键因素，包括土地利用变化（如作物和森林覆盖）和气候变化（如气温和降水）。这些因素显着影响水流经河流流域的方式，影响河流中水的“年龄”及其整体动态。

“通过使用模型预测降水同位素数据，我们能够准确计算动态保水指标，这是了解河流动态的重要工具，”索托说。 “我们对这些模型的验证确保了它们的可靠性，为如何土地利用模式影响河流系统。监控天然水系统中的变化对于预测和减轻水文风险以改善我们自然资源的管理至关重要。”

河流对于支持多样化的生态系统服务至关重要。他们培育河流动植物群落，提供到，提供贸易运输路线，发电并提供娱乐机会。即使在干旱时期，由于多种来源的贡献，包括直接降水、地表径流、土壤互流和地下水基流，河流也常常继续流动。

气候变化和土地利用变化正在显着改变河流流域的水运动，影响河流中水的“年龄”。这种现象类似于河流老化，对河流提供的服务具有深远的影响。例如，2023 年欧洲夏季莱茵河的低水位扰乱了货物和服务的流动，因为传统船舶无法再移动，这凸显了了解这些动态的迫切需要。

动态保水能力低的流域更容易受到干旱和洪水等极端水文的影响。因此，动态保水是水文风险评估的重要指标，有助于预测和缓解气候和土地利用变化对河流系统的影响。

确保河流继续为生态系统和人类社会提供基本服务至关重要。通过了解和监控和流动动态，适应和管理气候变化和土地利用模式变化带来的挑战将变得更加容易。

由莱布尼茨动物园和野生动物研究所提供