水是人类赖以生存和社会经济发展不可或缺的物质基础。湖泊是地表水的重要存在形式,占地球表面液态淡水资源的90%以上,其空间分布一定程度上反映了陆地表面水资源的区域差异和利用状况。而另一方面,水资源的时空变化也体现了气候变化,地表过程和人类活动对水循环、物质迁移及生态系统变化的影响。全球气候变暖加之近年来强烈的人类经济活动干扰,导致了许多湖泊面积萎缩、水位下降、水体富营养化加剧、生物多样性降低、污染严重、生态系统功能退化,甚至濒临消亡。中亚地区地处北半球中纬度欧亚大陆腹地,自然降水量稀少、蒸发量大,是全球典型的干旱半干旱地区,湖泊对于维持生态系统平衡,促进区域经济发展起着至关重要的作用。在全球气候变暖背景下,随着中亚地区国家工业化和城镇化步伐的加快,人类高强度的水土资源开发,导致生态环境发生了巨大变化,如河流水位下降,湖泊萎缩甚至消失。而由于水资源的一系列纷争,导致周边国家地区之间产生摩擦,也给区域间的稳定和安全带来威胁。因此,研究中亚地区湖泊水资源的变化规律,正确评估气候变化和人类活动对湖泊的影响,可以为水资源保护和干旱区生态环境的可持续发展提供科学依据。本文重点选取了中亚地区面积较大的30个湖泊(面积大于100 km2),针对其较长时间序列的湖泊水位、面积以及水量的监测数据进行系统性研究,在此基础上结合气温和降水量等相关数据分析了单个湖泊水位、面积、水量以及整个中亚地区陆地水储量对气候变化的响应。主要研究内容和结论如下:(1)采用Tope×/Poseidon、Envisat/RA-2,Jason-2三种雷达卫星测高数据监测了 1992-2015年中亚地区30个湖泊的水位变化。从总体上看,1992-2015年中亚地区的湖泊水位变化各异,其中有17个(约占57%)湖泊水位出现了不同程度的下降,下降趋势最大的湖泊是南咸海(-0.447 m/a)。另外有13个(约占43%)湖泊水位出现了不同程度的上升,上升趋势最大的湖泊是阿牙克库木湖(0.281 m/a)。位于平原地区的9个尾闾湖的水位表现出有的持续下降、有的持续上升、多数保持平稳的特点。高山高原地区的8个封闭湖泊水位变化的季节性明显,年内变化很大,而年际变化较小。13个外流湖的水位表现出普遍下降的特点,年内变化和年际变化都十分显著,每个湖泊下降的程度也是各不相同。中亚地区的湖泊水位变化有明显的由西向东从大变小的趋势。中部地区的湖泊水位多数升高,东部和西部地区的湖泊水位多数下降。(2)以光学卫星Landsat TM/ETM+/OLI影像为数据源监测了 1992-2015年中亚地区30个湖泊的面积变化。从总体上看,湖泊的总面积也是呈缩小的趋势,总共减少了 27494.872 km2,和1992年的面积相比减少了 5.868%。30个湖泊中有15个湖泊的面积出现不同程度的缩减,缩减最厉害的是南咸海,另外15个湖泊面积呈现增长趋势,增长最多的湖泊是北咸海。位于平原地区的尾闾湖面积变化显著,北咸海面积增大的比例最多(17.368%),南咸海面积缩减的比例最多(-81.069%);高山高原地区的封闭湖泊的面积变化幅度都不大,比较稳定;外流湖的面积变化没有一致的规律性,多数湖泊的面积呈现出萎缩趋势,面积增大的湖泊数量较少而且增大幅度也较小。中部地区的湖泊面积大多是升高的,东部和西部地区的湖泊面积大多是下降的。(3)根据各湖泊的水位变化和面积变化,基于经验公式计算了 1992-2015年中亚地区30个湖泊水量的整体变化,并结合气象台站数据和人类活动因素分析了湖泊水量变化的原因。1992-2015年中亚地区湖泊的总水量呈减少的趋势,总体水量减少了 499.846 km3,平均每年减少21.732 km3。湖泊水量的减少逐年递增,越来越严重。尾闾湖的水量变化都比较大,其中萨雷卡梅什湖水量增加最多(24.273 km3)。封闭湖的水量变化的幅度都不大,除了阿牙克库木湖水量增加最多(10.479 km3),其他的湖泊保持相对稳定的状态。外流湖中水量下降的湖泊占多数,但是整体幅度不大。从空间分布看,中部的湖泊水量增加,东部和西部的湖泊水量减少。(4)利用2002-2015年GRACE地球重力场数据估算了中亚地区陆地水储量变化,并与湖泊水量变化的结果进行对比分析验证。整体上来看,中亚地区陆地水储量的变化是下降的,下降速率为-0.318 cm/a。呈现出由东向西逐渐增大的趋势,并且具有明显的季节性变化规律。水储量变化增速较大的区域主要集中在新疆塔里木盆地南部与青藏高原交界处。而陆地水储量变化减少的区域主要包括阿尔泰山西南部准噶尔盆地的部分地区以及整个咸海流域,下降速率最大达到-5.271 cm/a。(5)中亚地区湖泊水量变化与气候变化和人类活动均有关系。气温的升高会造成流域内有冰川分布的湖泊水量增加,如天山山脉附近的巴尔喀什湖等。而流域内没有冰川分布的湖泊,会因为气温的升高,导致蒸散量加大,加上降水量的减少,造成水量减少,如蒙古高原上的湖泊等。同时在流域内建有水坝和水电站的湖泊水量受到人类活动的影响较大,如吉尔吉斯湖、博斯腾湖等。中亚地区的陆地水储量与气温呈现负相关关系,与降水量呈现正相关关系。气温的升高造成了青藏高原北部地区冰川的融化,加上此处降水量的增多,最终导致周边区域的陆地水储量增加。天山山脉区域的陆地水储量减少是由于气温的升高和降水量的减少。咸海流域的陆地水储量减少是流域内大规模的农业开发对水资源的过度利用造成的。(6)1992-2015年巴尔喀什湖主要经历了水位持续上涨和水位波动下降的过程,2006年之前的上升幅度大于之后下降的幅度,因此水位总体呈上升趋势,24年里共计上升1.290 m。巴尔喀什湖水位变化的原因与气候变化和人类活动均有关系,气候变化的贡献量要大于人类活动的贡献量。1992-2015年博斯腾湖主要经历了水位持续上涨和水位持续下降两个阶段,水位下降幅度大于水位上升的幅度,24年里共计下降了 1.912 m。博斯腾水位变化的原因与气候变化和人类活动均有关系,水位的升高和水量的增加与气候变化的关系更大,水位下降和水量的持续减少与人类对水资源的过度利用密不可分。