波兰河流复合水文干旱与热浪事件的时空格局演变及其生态水文意义

本研究首次系统评估了波兰64条河流中复合水文干旱与热浪事件(CDHWs)的时空特征，发现1966-2020年间58个站点CDHWs频率显著增加(0.38次/十年)，热浪强度上升0.50℃/十年，干旱指数(SSI)下降0.10/十年，西部波兰尤为显著。研究为全球水管理提供了关键科学依据。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，河流系统正面临着前所未有的复合极端事件威胁。传统研究多聚焦单一极端事件，而对同时发生的复合水文干旱与热浪事件(Compound Hydrological Droughts and Heatwaves, CDHWs)关注不足。这类"双重打击"事件通过协同效应往往造成更严重的生态破坏——当高温热浪遭遇低水流条件，会引发溶解氧骤降、藻类暴发等连锁反应，对水生生物构成致命威胁。波兰作为中欧水网密集区，其河流系统在维持区域生态平衡和农业生产方面具有战略地位，但至今缺乏对CDHWs的系统评估。

为填补这一空白，研究人员利用1966-2020年间波兰64条河流102个水文站的长期观测数据，首次构建了河流CDHWs的识别框架。通过整合标准化径流指数(Standardized Streamflow Index, SSI)和基于90百分位阈值的河流热浪(River Heatwaves, RHWs)定义，创新性地开发了复合事件检测方法。研究发现波兰全境CDHWs呈现显著加剧趋势：76个站点热浪强度上升0.50℃/十年，58个站点干旱指数(SSI)下降0.10/十年，事件持续时间延长4.27天/十年。空间分析揭示西部波兰是CDHWs热点区域，而东部则以极端事件为主。值得注意的是，喀尔巴阡山脉地区因独特的小气候表现出较强抵抗力，这为生态缓冲带建设提供了自然参照。

研究采用三大关键技术方法：1) 基于Gamma分布的SSI计算，通过最大似然估计拟合月径流数据；2) 采用Python "marineheatwave"包识别持续≥5天的RHWs事件；3) 运用Mann-Kendall非参数检验和Sen斜率估计进行趋势分析。数据来源于波兰气象水文研究所(IMGW-PIB)的实测流量与重建水温数据集，涵盖山地、平原、森林等多元地貌。

【水文干旱与河流热浪的时空特征】
验证显示SSI的Gamma分布拟合优度良好(Pearson相关系数均值0.963)。98个站点RHWs频率显著增加(0.844次/十年)，西部波兰干旱频率增速(0.87次/十年)是东部2.4倍。喀尔巴阡山脉的融雪补给使东南部具有更强抗旱能力，而中西部受农业用水压力影响干旱加剧。

【河流CDHWs的变化趋势】
时空异质性分析发现：1) 热浪强度增幅南部>北部，喀尔巴阡山站点达1.27℃/十年；2) 波罗的海沿岸站点干旱强度下降最显著(SSI -0.23/十年)；3) 西部CDHWs频率增速(0.59次/十年)显著高于东部。

【CDHWs事件等级演变】
事件分类显示：1) "中度"干旱占比每十年下降4.18%，"严重"干旱上升1.80%；2) "强"级别热浪占比每十年增加7.05%，"极端"热浪增加0.36%。东南部聚集了71%的"严重"热浪事件，而西部主导"严重"干旱事件。

讨论部分强调了三重科学价值：首先，建立的CDHWs识别框架为全球河流研究提供方法论范式；其次，发现的地域分异规律(西部高频vs东部高强度)指导分区治理；最后，证实人类活动(如农业灌溉)会放大气候变化的叠加效应。研究建议将河流CDHWs纳入气候适应框架，特别关注西部波兰的累积风险。未来需结合CMIP6模型与物理信息神经网络(PINNs)，量化不同排放情景下CDHWs的演变轨迹。

这项发表于《Journal of Hydrology: Regional Studies》的成果，不仅揭示了中欧河流系统对气候变化的脆弱性，更创新性地提出了"水温-流量"耦合分析范式。随着全球1℃温升可能导致CDHWs持续时间延长3-10天，该研究为制定跨流域适应性管理策略提供了关键科学依据，对保障水安全、维持水生生物多样性具有重要实践意义。