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为解决全球河流径流受环境变化影响，甘肃水资源短缺且径流变化机制不明等问题，研究人员基于改进 Budyko 方程开展径流变化研究。结果表明甘肃径流时空变化显著，敏感性系数影响大。该研究为水资源管理提供新视角。
在全球气候变化和人类活动日益频繁的当下，河流径流正经历着显著变化。这一变化不仅直接关系到水资源的可利用量，还对区域生态平衡、社会经济发展产生深远影响。例如，在亚洲部分地区，20% 的全球径流已出现明显减少，水资源短缺问题愈发严重，成为制约社会、经济和生态发展的 “瓶颈”。就拿甘肃来说，作为中国水资源较为匮乏的省份，其人均水资源量仅为全国平均水平的 1/2、国际平均水平的 1/8。在气候变化的大背景下，人口增长以及工农业活动的加剧，使得甘肃的水资源压力与日俱增。
面对这样的困境，深入了解河流径流变化的机制显得尤为重要。然而，以往研究在探究径流变化时，往往忽略了径流敏感性系数的动态变化，导致对径流变化机制的理解不够全面。为了填补这一研究空白，来自国内的研究人员开展了一项基于改进 Budyko 方程的研究，旨在全面剖析驱动因素和径流敏感性对径流变化的影响。此项研究成果发表在《Ecological Indicators》上，为相关领域的研究提供了新的思路和方向。
研究人员在这项研究中运用了多种技术方法。首先，通过收集 1960 - 2022 年甘肃 12 个水文站的年径流数据、74 个气象站的水文气象数据，以及土地利用数据等多源数据，为研究提供了丰富的资料。然后，运用线性倾向估计法分析径流（R）、降水（P）和潜在蒸散（ET0）的变化趋势；借助 Mann - Kendall（M - K）检验确定径流突变年份并明确变量变化趋势的显著性；基于 Choudhury 和 Yang 提出的公式计算下垫面特征参数n；利用改进的 Budyko 方程估算径流对P、ET0和n的敏感性系数。
研究结果主要体现在以下几个方面：
- 水文气象要素时空演变特征
- 径流变化趋势：1960 - 2022 年，甘肃主要河流径流深度呈现出显著下降和显著上升两种趋势，其中 75% 的站点径流显著减少，25% 的站点径流增加。从空间分布来看，径流深度从东南向西北递减，变化范围在 9.1mm - 309.6mm。各河流年径流存在显著突变，突变年份集中在 1970 - 2010 年。
- 气候因素变化趋势：年降水量空间分布与径流相似，从东南向西北减少；潜在蒸散在 733.0mm - 1348.3mm 之间波动，温度在 - 2.42℃ - 15.20℃之间波动，总体上降水量减少、潜在蒸散增加。
- 土地利用变化：1980 - 2020 年，甘肃土地利用变化主要表现为草地和林地面积增加，农田和未利用土地面积减少，土地利用转换频繁，总转换面积达 30%。
- n的时空变化：除疏勒河（SLRB）、黑河（HRB）和祖厉河（ZRB）外，其他河流n值呈显著下降趋势，其空间分布与径流和降水相似，从东南向西北递减。
- 径流敏感性变化特征及归因分析
- 时空径流敏感性变化趋势：不同流域径流敏感性系数排序不同，湿润地区径流对P更敏感，干旱地区对n更敏感。1960 - 2022 年，εP从东南向西北递减，εET0从西北向东南递减。多数河流在径流突变后，对P、ET0和n的敏感性逐渐增加。
- P、ET0和n对径流敏感性系数的影响：n和P是大多数河流径流敏感性变化的主要原因，驱动因素对径流敏感性的影响存在空间异质性。
- 驱动因素对河流径流变化的影响：在党河（DRB）、石羊河（SRB）和大通河（DTRB），驱动因素是径流变化的主要原因；其他河流中，径流敏感性系数的影响更为突出。在疏勒河（SLRB）、党河（DRB）和黑河（HRB），气候因素主导径流变化；其余河流中，人类活动是主要原因。
研究结论与讨论部分指出，该研究改变了以往将径流敏感性系数视为常数的传统做法，证实了径流敏感性系数对径流变化有显著影响。驱动因素会引起径流敏感性系数波动，且自年径流深度突变以来，河流径流对驱动因素的敏感性显著增加。研究通过量化径流敏感性系数对径流变化的贡献，为理解径流变化机制提供了新视角。然而，研究也存在一定局限性，如改进的 Budyko 方程可能低估部分河流径流变化量，且在分离气候和人类因素影响时，可能低估气候因素贡献率。鉴于未来气候变化和人类活动的不确定性，结合 CMIP6 模型进一步预测径流敏感性系数变化对径流的影响至关重要，这将为研究区域未来水资源管理策略和政策制定提供有力参考，对合理规划和利用水资源、缓解水资源短缺问题具有重要意义。
