目前对流域内洪水流量和干旱流量协同增长或减少现象的关注较少，我们综合多源观测和再分析数据，在全球尺度上量化了气候与人类活动因素对洪旱流量协同变化的主导作用，以期为制定针对性适应策略提供科学依据。
导 读
水文极端流量呈现出显著的协同变化特征，但其背后的驱动机制尚不明确。本研究综合多源观测和再分析资料，通过归因分析识别了洪旱流量协同变化的驱动因素，为针对性减灾措施的制定提供了科学依据。
图1 图文摘要
本研究通过分析1980—2014年间全球9,531个水文站洪水与干旱流量的变化，发现两者存在显著相似的区域特点（图2—3），表现为同一区域的洪水和干旱流量同时增长（洪水加重，干旱缓解）或者减少（干旱加重，洪水缓解）。这种协同增长趋势主要集中在北美洲中部、非洲南部、亚洲东部和澳大利亚北部，协同减少趋势主要集中在北美洲西南部、欧洲中部、巴西东北部、智利、印度和澳大利亚南部。
图2 干旱流量变化的空间格局
图3 洪水流量变化的空间格局
四象限密度结果表明：28.14%的流域呈现洪旱流量协同增加的特征（Q1），33.36%的流域呈现洪旱流量协同减少的特征（Q3）（图4）。
图4 洪旱流量变化的四象限密度分类结果
根据IPCC气候分区，面板回归分析结果表明，全球有9个区域呈现显著湿润化趋势，12个区域呈现显著干旱化趋势。东亚地区的湿润趋势与取用水量减少密切相关（贡献度超80%），亚马逊地区对植被覆盖敏感（贡献度约23%），而北美、澳洲等地对大气水平衡变化高度敏感（贡献度最高达49%），北欧和北亚则主要受春季温度影响的冰雪相变调控（图5）。
图5 IPCC气候分区下洪旱流量变化的贡献度分析结果
研究进一步综合贡献度分析和驱动因子实际变化结果，探索了1980—2014年间全球各区域洪旱流量协同变化的主要原因（图6）。同一区域内干旱与洪水的变化几乎总是由相同因子（要么是气候，要么是人类活动）主导。阿拉斯加、中美洲、亚马逊及欧洲受人类活动（如水资源提取和植被变化）主导，南半球则主要受气候因素（如水汽平衡和季节变化）影响。人类活动主导区，北欧主要受取水量增加影响，而亚马逊地区则主要受植被覆盖减少驱动。气候因子主导区（如北美西部、加拿大格陵兰岛、澳大利亚南部），干旱趋势主要归因于降水与蒸散发（P-Etmean）的减少；在南亚（SAS），春季温度下降是导致洪旱流量减少的主因，这很可能与冰雪融水减少有关。
图6 洪旱流量协同变化的主控因子结果
总结与展望
本研究基于全球水文观测数据和多源再分析资料，揭示了同一地区年内洪旱流量协同变化现象的驱动机制。研究发现，洪旱流量协同变化主要归因于气候因子与人类活动的共同作用，且在同一区域内通常由同类因子主导。具体而言，中美洲、亚马逊地区和欧洲北部受人类活动（如取水量、植被覆盖）影响显著，而南半球及北半球中低纬度地区则对气候因子（如大气水平衡、春季温度）更为敏感。未来研究应强调水文过程的复杂关联性，全球水文极端事件的管理需采取分区差异化适应减灾策略，以减轻极端水文事件的影响，为全球水资源管理提供科学依据。
责任编辑
赵 洁 慕尼黑工业大学
周 浩 华中科技大学