严重警告——气候变暖对2025水文年波兰东部森林水分状况的影响

《Science of The Total Environment》：Serious warning - The impact of climate warming on forest water conditions in Eastern Poland in hydrological year 2025

　　

2024年，中欧和东欧观测到创纪录的高气温。结合不利的降水条件，这造成了森林水资源的严重扰动，该扰动主要发生在2025年。这些扰动同时影响地下水和地表水。在所有森林生境（新鲜、湿润和沼泽）中，地下水位均达到最低点，表明湿度类型向下一级迁移一个等级，树木立地可利用水量减少。2025年全年，小流域地表水未出现洪峰或淹没。特别是，春季洪水的缺失严重限制了河岸生境的水分供给。地表径流也降至正常水平的约15%。这导致河道大段干涸，转变为间歇性河流，并大幅减少了河道上水库的供水量，使得蓄水量显著下降，部分水库甚至完全干涸。2024–2025年的非常现象未来可能成为波兰东部的常态。

研究背景与意义：2024年是有记录以来欧洲最热年份，中欧、东欧和东南欧多处气温破纪录；自1980年代以来，欧洲升温速度为全球平均的两倍，成为全球升温最快的大陆。波兰东部三个林区，即奥古斯图夫原始森林(Augustów Primeval Forest, AF)、比亚沃维耶扎原始森林(Bia?owie?a Primeval Forest, BF)和亚努夫森林(Janów Forests, JF)，在2024年经历了创纪录高温和时空分布不利的降水，导致2025水文年森林水资源出现严重扰动。波兰人均水资源量仅约1600–1700 m³/年，在欧盟国家中处于最低水平，因此气候变暖对森林水分条件的影响具有高度紧迫性。研究人员利用长期水文观测资料评估了2024–2025年极端气候对森林水资源的连锁影响，指出2025年的水资源异常前所未有，并警示此类现象未来可能常态化。该研究发表于《Science of The Total Environment》。

方法概况：研究人员依托位于波兰东部三个林区的小型森林集水区长期观测网络（AF：Szeroka Biel支流；BF：Perebel河、Or?ówka河；JF：Czartosowa河），使用OTT Orpheus MINI电子水位计和VALEPORT 801电磁流速仪测定河水水位与流量；采用芬兰气象研究所的Makesens 1.0软件，以Sen非参数法和Mann-Kendall检验分析气温趋势；基于Penman-Monteith公式计算实际蒸散(ET_a)，采用Liu方法计算林冠截留(I)，并建立参考森林生态系统（中龄松林、贫瘠砂质灰化土）的日水量平衡模型；地下水位按不同森林湿度类型进行长期监测。气象数据来自Suwa?ki、Bia?owie?a、Jarocin以及?ednia、Czerlonka、Janów Lubelski等站点。

研究结果：

3.1 气象。3.1.1 气温：2024年三个气象站年平均气温均创纪录（AF为9.38 °C，BF为9.69 °C，JF为10.91 °C），1996–2025年增温速率为0.65–0.71 °C/10年，均具有统计显著性；2025年气温有所回落。3.1.2 降水：2024与2025年降水量在AF和JF相近，在BF差异明显（658 mm对453 mm）。与多年平均相比，冬季半年降水总体偏高，夏季半年显著偏低；2024年三个林区冬季半年降水均高于夏季半年，P_winter/P_summer为1.16–1.37，属罕见特征。3.1.3 水量平衡：累积入流和出流对比显示，2024年5月起水分亏缺开始超过入流，并持续至2025水文年末；2024年夏季半年形成的水量赤字在随后各半年中未得到补充，导致2025年全年处于严重缺水状态。

3.2 地表水。正常年份河流水位以春季洪水为特征，2023年各河均出现春汛，2024年冬季半年入流较高也形成了春汛；但自2024年夏季半年至2025年末，未记录到显著洪水，水位持续偏低。2025年流量极低：AF不超过0.02 m³/s，BF不超过0.05 m³/s，JF不超过0.4 m³/s，且所有河流均出现零流量时段。年均出流方面，AF 2025年为4.7 mm，占长期均值29.2 mm的16%；BF为10.5 mm，占110.5 mm的9%，为观测期最低；JF为31.2 mm，占180 mm的17%，也为观测期最低。3.2.1 Or?ówka河（Bia?owie?a National Park）水位长期变化：1997–2006年水位约4–60 cm；2007年河狸筑坝后监测点进入河狸塘，水位区间抬升；2025年首次出现水位低于地面，即监测点河床干涸。

3.3 地下水。3.3.1 2014–2025年平均地下水位：每个林区均经历三年长期干旱（AF和BF为2016、2020、2025年；JF为2015、2019、2025年），干旱年份平均地下水位逐次创新低，表明水分亏缺持续加剧。3.3.2 BF 2022–2025年地下水位与1985–2005年平均比较：2022年地下水位高于数十年前平均，2023年接近平均，2024–2025年显著下降；2025年沼泽生境低0.46 m，湿润和新鲜生境低0.82 m。3.3.3 2023–2025年日平均地下水位：AF的2-湿润林春季最高地下水位2025年降至?100 cm以下，明显低于2023和2024年；BF的沼泽林2025年全年低于地面，最高水位深度为0.37 m；BF2监测井由2-湿润林/1-湿润林边界降至2-新鲜林边界（?1.81 m），BF17监测井由1-湿润林（1.28 m）降至1-新鲜林（?3.21 m）；JF春季水位虽有回升但显著低于前两年，沼泽林最高水位下降超70 cm，由沼泽林转为湿润林，湿润林下降超40 cm，由2-湿润林转为1-湿润林。BF和JF水文年末最大地下水位深度显著减小。

讨论：2024年中欧和东欧出现极端高温与九月“Boris”气旋引发的西部洪水并存，波兰西部遭受洪水、东部发生严重干旱，且东部干旱持续至2025年底。暖冬使积雪日数减少（BF在1951–2019年每10年减少约5天），融雪径流对土壤水的春季补给减弱，春季水位上升缺失。地下水位下降会使上游河流长度缩短、间歇化趋势增强，威胁泉水生境和河岸林；小水库和河狸塘供水减少。沼泽生境地下水位下降幅度虽较小，但因植被完全依赖高水位，对小幅下降可能更敏感。气候变暖持续将可能使2024年极端条件成为常态，届时森林水资源变化将永久化，林业经营需尽早考虑。

研究结论：2024年中欧和东欧的极端天气条件，表现为创纪录的土壤干旱和水文干旱，对水文条件产生了持续至2025年底的长期影响。2025年观测到的非常水文现象主要由2024年创纪录气温和不利降水分布造成，但这些现象与气候变化预测一致。此类气象条件可能越来越频繁地出现，导致林区水文条件发生不利变化，主要表现为：洪泛区消失、河流径流减少、暂时性河流比例增加、小型蓄水水库周期性干涸、地下水位下降。观测到的水资源变化具有前所未有性，因此2025年可视为全球变暖对波兰东部水文条件影响的里程碑年份。全球变暖将继续，2024年的极端天气状况可能在十几年后成为常态；届时，2025年所见的森林水资源变化可能成为永久性变化，并塑造波兰东部的森林。