河流的运作方式受到它们输送的沉积物数量和沉积位置的显著影响。河流沉积物——主要是沙子、淤泥和粘土——起着至关重要的生态作用，因为它为下游和河口的生物提供了栖息地。它对人类也很重要，它可以为洪泛区农业土壤补充养分，并通过向三角洲和海岸线输送沙子来缓冲气候变化引起的海平面上升。然而，这些功能正受到威胁：根据发表在《科学》上、来自达特茅斯学院的一项新研究，在过去 40 年中，人类对河流泥沙运输造成了前所未有的后果性变化。

达特茅斯学院的研究人员利用 NASA Landsat 的卫星图像和水文数据的数字档案，研究了 1984 年至 2020 年期间，世界上414条最大的河流沉积物的变化量。

“我们的结果讲述了两个半球的故事。在过去 40 年里，北部河流泥沙运输大幅减少，而南部同期大幅增加。”主要作者、达特茅斯大学博士后研究员 Evan Dethier 说，“人类已以最近地质记录中前所未有的速度改变世界上最大的河流。

“河流携带的泥沙量通常取决于流域中的自然过程，例如有多少降雨或是否有山体滑坡或植被。我们发现直接的人类活动压倒了这些自然过程，甚至超过了气候变化的影响。”

研究结果表明，20 世纪在全球水文北部——北美、欧洲/欧亚大陆和亚洲——建造的大规模水坝已将全球河流悬浮沉积物输送到海洋的情况减少了 49%。尽管全球水文南部——南美洲、非洲和大洋洲的沉积物输送量大幅增加，全球性的沉积物输送减少还是发生了。

南部泥沙运输的变化主要是由密集的土地利用变化驱动的，其中大部分与森林砍伐有关。值得注意的例子包括马来西亚；南美洲和撒哈拉以南非洲的冲积金矿；孟加拉国和印度的采砂业；和大洋洲大部分地区的棕榈油种植园。 (在先前的研究中，Dethier 发现秘鲁的手工金矿开采与悬浮沉积物水平的增加有关)。

在北方，在过去的几个世纪里，大坝建设一直是河流变化的主要推动力。

“这项研究的动机之一是大型水坝的全球扩张。”共同作者Francis Magilligan说，他是地理学教授，也是达特茅斯学院政策研究的 Frank J. Reagan '09 主席，他的研究方向是水坝和水坝的扩张。 “仅在美国，就有超过 90000 座大坝被列入国家大坝清单。” Magilligan 说：“自《独立宣言》签署以来，我们作为一个国家平均每天建造一座大坝。”

由于河流输送的沉积物，河流负责形成洪泛区、沙洲、河口和三角洲。然而，一旦建起大坝，沉积物的供应，包括其营养物质，通常会被切断。

然而，在美国和北半球的其他国家，许多大坝已有半个多世纪的历史，而 21 世纪正建的大坝则更少。因此，近期沉积物运输的下降幅度相对较小。

“对于三角洲地区的低洼国家(生活在、接近或低于海平面的国家)，河流的沉积物供应过去能够帮助抵消气候变化对海平面上升的影响，”Magilligan 说，“但现在是大坝建设造成的沉积物减少和海平面上升的双重驱动。这对于像越南这样人口稠密的地方来说尤其令人担忧，因为湄公河沿岸的大坝活动大大减少了沉积物的供应。”

北半球的结果是惊人的，可能预示着南半球未来的变化，因为该报告称，南美洲和大洋洲计划建造超过 300 座水坝。亚马逊河携带的泥沙比世界上任何其他河流都多，是这些大坝的主要目标。

达特茅斯大学埃文斯家族地球科学杰出教授、合著者Carl Renshaw说：“河流是我们对地球表面所做的事情的非常敏感的指标——它们有点像土地利用变化的温度计。然而，对于北半球的河流，大坝现在正在阻止沉积物流入海洋的信号。”

“众所周知，美国存在土壤流失危机，但我们没在沉积物输出记录中看不到它，因为它们都被困在这些大坝后面。”

Dethier 说：“在世界各地的许多情况下，我们围绕河流及其运作方式建立了我们的环境，用于农业、工业、娱乐和旅游以及交通运输，但是当人类活动破坏了河流的运作方式后，适应这种影响可能会变得很困难。”

研究人员希望可用于帮助制定规划决策，以及未来河岸和沿海地区的土地利用和环境管理政策。

https://phys.org/news/2022-06-world-rivers.html

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