引言
在全球变暖背景下，气候极端事件的频率、强度和持续时间发生了显著的全局性增强（Seneviratne和Hauser, 2020；Yu等, 2023；Zhang和Gao, 2023）。一个突出趋势是从单一极端事件向复合极端事件转变，这已成为区域气候变率的核心特征（Hao等, 2022；Chen等, 2023；Leeding等, 2023）。复合热浪—水文干旱（HWHD）事件由热浪与水文干旱的时空共现形成，其灾害程度比单一极端事件更为严重（Bian等, 2022；Adeyeri等, 2023；Belleza等, 2023）。与传统基于降水的干旱不同——后者仅反映大气降水异常——水文干旱直接反映流域尺度的可利用水资源，包括径流和地下水储量，与农业和生态用水需求密切相关（Huang等, 2014；Wendt等, 2021；Paez-Trujilo等, 2024）。异常高温与水文缺水的耦合共同削弱了降水补给和径流供给，从而减少区域可利用水资源，威胁生态稳定和农业安全（Duan和Mei, 2014；Verdon-Kidd等, 2017；Hameed等, 2020；Pan等, 2023）。
IPCC第六次评估报告指出，复合HWHD事件的发生概率正以远超单一极端事件的速度上升（IPCC AR6, 2021）。全球范围内，此类事件已造成严重的农业生产损失，在玉米种植区最高可达减产31%，明显高于单一极端事件造成的损害（Feng等, 2019；Zhao等, 2017；Wu等, 2023）。全球范围内众多记录的灾害事件已展示了这些严重的社会经济和生态影响。2022年，中国长江流域同时发生极端高温和径流骤减，引发了大规模农田损害和区域性城市供水危机（Liu等, 2023；Wang和Yuan, 2023）。2018年欧洲复合事件使内河航运瘫痪，造成超过300亿欧元损失（Zscheischler和Fischer, 2020；Conradt等, 2023；Xoplaki等, 2025）。在北美西部，2021年复合事件导致严重的径流枯竭和广泛的生态退化（Thompson等, 2022；Wang和Yuan, 2023；Baum等, 2026）。对于中国北方的干旱和半干旱地区，频繁的复合事件共现进一步加剧了区域水资源和生态短缺（Feng等, 2025；Liu等, 2025）。总体而言，复合HWHD已演变为影响区域水和粮食安全以及长期生态可持续发展的关键限制性灾害。
黄河流域是中国水—粮—能纽带发展的关键核心区域（Guan等, 2025；Li等, 2025）。受复杂气候条件的制约，该流域极易频繁发生强烈的复合HWHD事件，其社会经济和生态后果极为严重。1922—1932年连续11年的旱灾和热应力造成了广泛的生态退化和农业绝收（Dong等, 2010；Luo等, 2019）。1997年黄河下游断流给山东省造成135亿元人民币的直接损失，并使洪峰排泄能力降低了50%（Shiau等, 2007；Wang等, 2020）。2024—2025年期间观察到复合灾害加剧，特征为上游出现创纪录高温和中下游持续干旱，威胁秋季粮食产量，并需要跨流域调水用于灌溉（Messori等, 2025；Zscheischler等, 2025）。因此，系统探索流域尺度HWHD事件的时空特征、机制和可预测性，对于极端事件预警和区域灾害风险减轻具有重要的理论和实际价值。
然而，当前关于黄河流域复合HWHD事件的研究仍存在显著的研究空白，无法满足区域灾害减轻和气候水文管理的需要。首先，大多数先前的研究主要关注复合热浪—降水干旱事件，而对更能反映实际水文压力的HWHD关注不足，对其主导空间模式的系统性客观分类仍然缺乏。其次，尽管大西洋多年代际振荡（AMO）主导着北大西洋多年代际海表温度变率，并通过遥相关波列调节中纬度欧亚大气环流，但其调节流域尺度HWHD变率的物理机制和动态路径仍缺乏清晰阐释。第三，传统线性预测方法无法捕捉复合事件与多尺度大气驱动因子之间复杂的非线性相互作用，导致预测性能有限，无法满足实际水资源管理中运营动态监测和早期预警应用的需求（Kontolati等, 2024）。
为弥补这些不足，本研究提出三个相应的科学问题：（1）1981—2020年黄河流域复合HWHD事件的主导空间模式和时空变率是什么？（2）AMO通过大气遥相关过程调节主导HWHD事件空间模式的物理机制是什么？（3）极端梯度提升（XGBoost）算法与常规线性回归相比的预测能力如何，不同HWHD模式的可预测性有何差异？利用多源再分析数据，我们采用自组织映射（SOM）识别主导HWHD空间模式，阐释AMO驱动的物理机制，并通过XGBoost量化事件可预测性。本研究有望补充HWHD监测和预警的理论基础，并为区域干旱风险评估、水资源管理和气候适应策略提供科学参考。本文余下部分组织如下：第2节介绍材料与方法，第3节呈现主要结果，第4节得出总体结论和讨论。
