人为气候变化影响全球河川径流季节性

　　

 

图 以分配熵表示的河川径流季节性具有显著（p < 0.05）变化趋势的站点空间分布图 (1965-2014)。

分配熵作为季节性指数，高分配熵代表季节性变化低。

绿色和棕色点分别代表河川径流季节性（分配熵）增强（减少）和减弱（增加）的趋势。

变化不显著（p > 0.05）的站点以较小的灰点表示。

五个方框为重点研究区域。

　　河川径流作为水循环不可或缺的关键环节，为人类和生态系统提供淡水资源，影响着洪水灾害的发生，并在维持生物多样性方面起着重要作用。气候变化对河川径流的影响一直是国际研究的热点之一。然而，由于河川径流的影响因素繁多，演变机制复杂，如何从诸多因素中剥离人为因素导致的气候变化对河川径流的影响仍缺乏合适的方法。加之长期高质量观测数据的匮乏，在全球尺度上人为气候变化（Anthropogenic Climate Change）对河川径流的影响研究一直没有实质性进展。

　　气候变化对河川径流的影响主要体现在径流均值、径流极值和径流季节性这三个方面。河川径流的季节性用于描述其在年内的周期性变化。2021年起，国际学术界开始关注全球尺度上河川径流均值和极值对人为气候变化的响应，而河川径流季节性对人为气候变化的响应尚未在全球范围内形成初步的认识。

　　在国家自然科学基金项目（批准号：42361144001）等资助下，华北水利水电大学刘俊国教授与南方科技大学、英国利兹大学、瑞士苏黎世联邦理工学院等单位学者密切合作，以1965-2014年间全球10,120个水文站点的月尺度河川径流数据为基础，以分配熵（Apportionment Entropy；分配熵越高，河川径流季节性越弱）作为分析河川径流季节性的方法，评估了全球河川径流季节性的空间分布格局和历史演变趋势。研究结果表明，全球约21%的水文站点（2134个）的河川径流季节性发生了显著变化，全球径流季节性变化主要体现为径流的年内再分配。同时，研究结合全球水文站点观测、径流重建和全球水文模型，综合运用斯皮尔曼相关系数和最优指纹检验两种气候变化检测和归因方法，揭示了全球河川径流季节性演变的驱动机制。研究表明，人为气候变化影响了河川径流季节性的时空演变趋势。北半球高纬度地区（50°N以上）河川径流季节性减弱，人为气候变化是导致这一变化的主要因素。随着气温持续上升，河川径流季节性有可能持续减弱，这将对河流生态系统健康和生物多样性产生潜在影响。

　　相关研究成果以“人为气候变化影响全球河川径流季节性（Anthropogenic climate change has influenced global river flow seasonality）”为题，于2024年3月1日在《科学》（Science）在线发表，论文链接：https://doi.org/10.1126/science.adi9501。

　　该项研究首次在全球范围内探讨了气候变化条件下河川径流季节特征的时空演变及其驱动机制，巧妙地完成了人为气候变化对全球河川径流影响图谱中的最后一块重要拼图——即关于河川径流季节性的部分。这一突破性成果使得全球河流均值、极值和季节性的综合图景得以精确描绘。