鄱阳湖流域复合干旱热浪事件的时空动态及其对水文过程的滞后影响

《Hydrology》：Spatiotemporal Dynamics and Lagged Hydrological Impacts of Compound Drought and Heatwave Events in the Poyang Lake Basin

本综述系统分析了1981-2016年鄱阳湖流域复合干旱热浪事件的演变规律，发现2000年后CDHW事件频率、强度和严重度显著增加，并通过事件巧合分析揭示了热浪组分对水文干旱的滞后主导效应，为季风区水资源管理提供了新视角。

　　

复合干旱热浪事件的时空动态与滞后水文影响

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   引言
   复合干旱热浪事件对全球水安全和生态系统构成严重威胁。在东亚季风区的鄱阳湖流域，这类复合事件的时空演变及其对水文过程的级联影响尚未得到充分量化。本研究通过综合运用标准化降水指数和标准化温度指数，结合事件巧合分析等创新方法，系统探讨了CDHW事件的特征及其对径流和湖泊水位的滞后影响机制。
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   材料与方法
   研究区域鄱阳湖流域位于中国江西省，面积约16.2万平方公里，属于典型的亚热带季风气候。研究整合了气象观测站数据、ERA5-Land再分析资料以及水文监测数据，时间跨度为1981-2016年。

CDHW事件采用每日滚动窗口法进行识别，定义标准为SPI<-0.5且STI>1的连续三天以上事件。研究同时提取了独立干旱事件和独立热浪事件进行对比分析。水文干旱通过标准化径流指数和标准化水位指数进行量化。趋势分析采用Theil-Sen估计，并以2000年为界进行分段比较。事件巧合分析则用于量化CDHW与水文干旱之间的触发关系，重点关注40-90天的滞后窗口。

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   结果
   3.1. 复合干旱热浪的时空趋势
   研究发现流域内CDHW事件呈现显著增加趋势，频率、严重度和强度的年增长率分别为0.44%、0.8和0.02。空间上表现出明显的纬向分布特征，中部纬度区域值较高。2000年后CDHW各项指标均值较前期增长2.4-3.0倍，且概率密度函数发生根本性改变，表明气候系统已进入新的状态。

季节分布显示CDHW主要集中于9-11月，10月为峰值期。2000年后秋季CDHW强度显著增强，高强度事件发生窗口向9月和11月扩展。这种季节格局的演变与东亚夏季风减弱、高压系统停滞等大尺度环流变化密切相关。

3.2. 对水文干旱的滞后影响

事件巧合分析表明，2000年后CDHW对径流干旱和湖泊干旱的触发巧合率分别提升14.3%和140%。滞后响应分析显示，径流干旱在40天滞后期内响应较弱，而40-90天滞后期的巧合率显著增强。湖泊干旱的响应更为滞后，且2000年后所有滞后时段的巧合率均超过前期。

通过解构复合事件发现，独立干旱主要产生即时但衰减较快的影响，而独立热浪则表现出持续增强的滞后效应。这种差异源于热浪通过改变流域能量平衡，持续驱动土壤水分和地下水的消耗，从而对基流产生长期影响。对于高严重度CDHW事件，径流响应呈现出30-50天和75-80天的双峰结构，分别对应干旱组分的快速响应和热浪组分的累积效应。

3.3. 影响的敏感性分析

CDHW严重度与水文响应存在明显剂量效应关系。随着严重度阈值提高，巧合率总体降低但滞后响应更为显著。径流干旱的双峰响应模式在高严重度事件中尤为明显，而湖泊响应则表现为单调递增的滞后模式，反映出流域终端的水文整合作用。

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   讨论
   4.1. 复合干旱热浪威胁的加剧
   CDHW的加剧与东亚大气环流转型密切相关。西太平洋副热带高压西伸增强和夏季风减弱，通过促进大气稳定、减少云量和增加下沉运动，为CDHW的持续发展创造了有利条件。同时，土壤水分缺失引发的正反馈机制进一步放大了近地表升温。

4.2. 对水文干旱的滞后影响

热浪组分通过改变流域能量平衡，持续驱动深层土壤水分和地下水的消耗，这是滞后水文影响的主要机制。干旱组分主要影响地表径流和浅层地下流，而热浪则通过维持高蒸散需求对基流产生持续压力。湖泊作为流域终端，其响应模式反映了空间和时间上的水文整合效应。

4.3. 启示与展望

研究结果提示需要建立兼顾复合极端事件及其非线性影响的预警体系。热浪在滞后水文影响中的主导地位表明，即使在降水丰富的流域，高温干旱也可能比纯降水干旱产生更严重的水文后果。未来研究应结合陆面过程模型，量化植被动态和人类活动对水文响应的贡献，并开展不同排放情景下的风险预估。

1. 5.
   结论
   本研究揭示了鄱阳湖流域CDHW事件在2000年后发生的范式转变，及其通过热浪主导的滞后机制对水文过程的深刻影响。这些发现强调了将复合极端事件过程纳入气候风险评估和水资源管理的紧迫性，为季风区流域适应气候变化提供了科学依据。