天山位于欧亚大陆腹地，是丝绸之路经济带中段的重要水源地，为中亚干旱区孕育了多条年径流量100×108 m3 以上的大型河流，被誉为“中亚水塔”。天山地区的水循环具有时空差异性大、水源机制复杂、径流构成多元等特点。在全球气候变化背景下，天山地区河流的径流变化日益受到科研工作者和政府决策者的关注。然而，受限于高山地形复杂、跨境河流广布和监测能力不足，该地区长期缺乏系统、连续的径流数据，成为制约区域水文过程研究与气候变化适应的瓶颈问题。

近日，中国科学院新疆生态与地理研究所陈亚宁研究员团队整合中国水文统计年鉴和全球径流数据中心（GRDC）数据，基于HBV水文模型与LSTM深度学习模型，构建了1901-2019年天山地区多个流域的日/月尺度径流模拟数据集（Tianshan Watershed Streamflow Dataset，简称TSWS）。该数据集包含56个流域的日尺度模拟数据和89个流域的月尺度模拟数据，是目前天山地区具有时间跨度长、空间覆盖广和模拟精度高的径流模拟数据集之一。

本数据集采用HBV和LSTM分别进行径流模拟，通过蒙特卡罗采样和贝叶斯优化方法对模型参数进行调整。依据S-检验标准（Nash-Sutcliffe效率NSE≥0.5、百分比偏差PBIAS≤25%、均方根误差与测量数据标准差之比RSR≤0.7）评估模拟效果。

研究结果显示：在训练期，有42个（日尺度）和82个（月尺度）流域的径流模拟结果通过S检验（即：NSE≥0.5、PBIAS≤25%、RSR≤0.7）；在测试期，有40个子流域（日尺度）和70个子流域（月尺度）的径流模拟结果通过S检验，径流模拟的合格率分别为71.4%（日尺度）和78.7%（月尺度）。另外，本研究采用广义似然不确定性估计（Generalized Likelihood Uncertainty Estimation，GLUE）方法进行不确定性分析，为流域的径流评估结果提供了5%–95%的不确定性范围。根据对本数据集的分析发现，天山地区大部分流域的年径流呈现出先上升（1931 -1960年）、后下降（1961-1990年）、再上升（1991-2019年）的趋势，且1990-2000年期间多数流域的径流发生了突变。

该研究成果提供了天山地区小流域尺度长期径流数据，为区域水资源管理、极端气候事件评估及跨境流域水资源合作提供了关键数据支撑。相关成果以“TSWS: An observation-based streamflow dataset of Tianshan Mountains watersheds (1901-2019)”为题，发表在《Scientific Data》上。论文第一作者为新疆生态与地理研究所李帅博士，陈亚宁和方功焕研究员为通讯作者，该研究得到国家自然科学基金项目和中国科学院战略性先导科技专项的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41597-025-05046-0

图1：基于NSE、RSR、PBIAS及S检验指标的日尺度模拟效果评估

图2：基于NSE、RSR、PBIAS及S检验指标的日尺度模拟效果评估

图3：天山地区多年平均年径流深及其时间变化趋势