复合气候极端事件胁迫下澳大利亚陆地水储量的变化特征与水资源安全

研究人员针对复合气候极端事件(如干热、湿热、干冷组合)对澳大利亚陆地水储量(TWS)的影响开展多模型评估，创新性整合GRACE卫星重力数据与CMIP6模型输出，发现西部澳大利亚(SWWA)将面临超125%的淡水储量下降，揭示蒸发蒸腾(ET)将成为未来水资源可用性的关键指标，为气候变化下的水资源管理提供科学依据。

　　

气候变化正以前所未有的速度改变全球水文循环，其中复合气候极端事件（指高温与干旱/暴雨等组合灾害）的频发对水资源安全构成严峻挑战。作为典型干旱大陆，澳大利亚约90%人口面临此类威胁，其最大农业产区——墨累-达令盆地(MDB)近年频发的"千年干旱"已造成数十亿经济损失。更棘手的是，现有气候模型(如CMIP6)在区域尺度上存在分辨率不足、系统性偏差等问题，难以准确预测复合事件对淡水储量的级联影响。

为破解这一难题，研究团队开发了融合GRACE卫星重力数据、原位观测与水文模型的新框架，对CMIP6模型进行多变量偏差校正，首次系统评估SSP245/370/585三种气候情景下澳大利亚六大流域（含MDB、坎宁盆地等战略水源地）的陆地水储量(TWS)响应。

研究采用三大关键技术：1) 基于ClimWIP方法筛选9个CMIP6模型家族构建多模型集合；2) 采用分位数映射的多元偏差校正技术保持变量间关联；3) 应用元高斯模型量化干热(dry-hot)、湿热(wet-hot)、干冷(dry-cold)三类复合事件的联合概率分布。通过水收支方程(dS/dt=P-ET-Q)计算TWS变化，并利用GRACE-REC重建数据验证长期趋势。

复合气候极端事件的时空分异
湿热事件在东部沿海显著增加（SSP585情景下MDB南部增加4-8年），而北部卡奔塔利亚盆地(CAP)在历史时期已出现-93.86mm的TWS极端亏损。值得注意的是，SWWA在所有情景下均显示超125%的TWS降幅，其湿热事件频率将突破3次/年（图4）。干冷事件则呈现南北反向变化，南部澳大利亚(SA)增加14年而北部减少（图3m-r）。

水收支变量的矛盾趋势
尽管多数流域降水与地表径流呈上升趋势（如CLA盆地降水+2.5mm/十年），但TWS普遍下降2mm/十年（图7）。这种"输入增加却更缺水"的悖论源于ET的强势增长（SWWA达+3mm/十年），证实蒸发蒸腾正成为主导澳大利亚水循环的关键因素。

大气动力学的调控机制
700hPa高压系统（西澳大利亚上空）与低空急流共同调控水汽输送（图8）。坎宁盆地(CAN)因中高层反气旋阻挡，水汽通量(IVT)减少30kg/m/s导致持续TWS赤字；而CAP盆地受益于太平洋东风急流输送，虽获更多降水但ET加剧仍致TWS净损失（图9）。

讨论与启示
该研究首次揭示复合气候极端事件通过"大气动力学-ET-水储量"三重路径影响澳大利亚水资源：1）湿热组合虽增加降水但同步提升ET，导致SWWA等地出现"降水增多却更干旱"的新型水文矛盾；2）CMIP6模型经偏差校正后显示，SSP370情景下CLA盆地TWS亏损达47mm/年，远超历史水平；3）矿业密集的CAN盆地受人类活动与气候双重胁迫，需优先纳入适应规划。

论文发表于《Resources, Environment and Sustainability》，其价值在于：① 开发了适用于极端事件影响评估的模型优化框架；② 证实ET取代降水成为干旱区水循环主导因子；③ 为《巴黎协定》温控目标下的水资源规划提供区域实证。作者建议将大气河流(ARs)监测纳入早期预警系统，并针对SWWA等高风险区实施ET抑制措施（如植被调控），这对全球干旱区应对气候危机具有示范意义。