研究背景
全球变暖正在加速高寒地区冻土退化，也在改变河流的来水方式。青藏高原是世界上最大、海拔最高的多年冻土区，也是众多河流的重要源区。随着冻土活动层加深、季节性冻融过程增强，地表水、土壤水和地下水之间的联系被重新塑造，河流径流来源也随之发生变化。已有研究表明，降水、融雪水、土壤水和地下水是高寒河流的主要补给来源。但在冻融交替过程中，这些水源如何进入河道？不同阶段由谁主导补给？哪一层土壤水贡献更大？这些问题仍缺乏清晰的定量认识。
近日，北京师范大学李小雁老师团队以青海湖流域最大的入湖河流——布哈河流域为对象，结合氢氧稳定同位素、水文气象观测和MixSIAR混合模型，系统解析了冻融过程中高寒河流径流来源组成及其输送路径变化，为理解气候变暖背景下高寒流域水循环响应提供了新的证据。
图1.图(a)、(b)和(c)分别展示了QTP和QLB的位置，以及BRB内采样点的空间分布和多年冻土的分布情况。
研究方法
研究区位于青海湖最大的入湖河流——布哈河流域。研究团队建立了系统的水文观测网络，结合2024年水文气象观测数据，并在2025年5——10月采集降水、河水、地下水及0–90 cm之间三个分层土壤水样品。通过测定δ²H和δ¹⁸O稳定同位素，并引入MixSIAR贝叶斯混合模型，定量解析了不同水源对河流径流的贡献比例；
冻融期划分依据日尺度的气温和地温：
融化期：日最高气温和土壤温度 > 0℃；
融通期：日最低气温和土壤温度 > 0℃；
冻结期：日最低气温和土壤温度 < 0℃；
研究团队在土壤水同位素分析前，采用LI-2100全自动真空冷凝抽提系统（北京理加联合科技有限公司）对土壤样品中的水分进行提取。该系统基于低温真空蒸馏原理，可在密闭且稳定的条件下高效提取土壤水，有效降低提取过程中蒸发分馏对δ²H和δ¹⁸O测定结果的影响，为后续径流来源解析及水分运移路径识别提供可靠的样品基础。
图2.BRB中径流源的比例（a、b：融化；c、d：融化；e、f：冻结）。
图3.BRB地区融冻期及解冻期降雨和融雪水对土壤水分的贡献（上图：融冻期；下图：解冻期）。
图4.冻融过程中径流补给的概念图。
研究结果
降雨是土壤水的主要来源，融雪为次要来源；
深层土壤水是高寒河流径流的重要补给来源；
冻融过程促进地表水—地下水交换，冻结期地下水补给达到最高；
上游多年冻土区与下游季节冻土区存在差异；
冻融过程改变的不只是水量，更重塑了水进入河流的路径；
结语
冻融过程并不是简单地让冻土中的水融化出来，而是在不断改变高寒流域中水的来源、连接方式和输送路径。该研究表明，随着活动层融化加深，深层土壤水和地下水在河流补给中的作用更加突出，尤其在冻结期，地下水成为维持河流基流的重要来源。这也提示我们，在气候变暖背景下，理解青藏高原河流径流变化，不能只关注降水和融雪，还需要把冻融过程、深层土壤水以及地表水—地下水交换纳入整体水循环框架中。未来，结合长期定位观测、同位素示踪和水文模型，将有助于更准确地预测高寒流域水资源变化及其生态影响。
发表期刊：Catena【影响因子：5.7】
研究单位：北京师范大学
研究地点：青海湖布哈河流域
使用设备：LI-2100全自动真空冷凝抽提系统
DOI：https://doi.org/10.1016/j.catena.2026.110230