气候变化影响全球河川径流季节性：北半球高纬度地区径流季节性明显减弱
气候变化影响全球河川径流季节性：北半球高纬度地区径流季节性明显减弱
气候变化如何影响河流径流的季节性变化？一项发表在《Science》的研究通过分析全球10,120个水文站点的数据，揭示了这一重要科学问题的答案。研究发现，约21%的水文站点的河川径流季节性发生了显著变化，其中北半球高纬度地区的河川径流季节性明显减弱。
河川径流季节性描述了径流年内周期性变化，对洪涝和干旱的发生起着重要作用。同时，不同季节的河川径流为淡水生物提供了重要的栖息场所。然而，表明气候变化已经影响了河流流量季节性（RFS）幅度的证据仅限于本地研究，并且主要集中在平均或极端流量的变化上。
为此，南方科技大学博士生王泓和华北水利水电大学刘俊国教授等，以1965-2014年间全球10,120个水文站点的月河川径流数据为基础，以分配熵作为分析河川径流季节性的方法，综合运用最优指纹检验和基于斯皮尔曼相关系数的两种气候变化检测和归因方法，评估了全球河川径流季节性的空间分布格局、历史演变趋势及其驱动机制。
研究发现，约21%的水文站点（2134个）的河川径流季节性发生了显著变化，河川径流的季节性在北半球高纬度地区（50°N以上）明显减弱。具有显著季节性变化趋势的站点数量与具有显著年变化趋势的站点数量相当，但约三分之二的站点年径流并没有发生显著变化，说明全球径流季节性变化主要表现为径流的年内再分配。
图1：以分配熵表示的河川径流季节性趋势（1965-2014）
通过对北半球高纬度地区河川径流的季节性进行气候变化检测和归因分析，发现人为气候变化导致了河川径流的季节性减弱。研究进一步分析表明，全球变暖是导致该地区河川径流季节性变化的主要因素，降水对其影响不显著。升温导致早期融雪增加、冰川面积减少、永久冻土消失、降雪比例减少以及河流冰冻期缩短，可能是引发河川径流季节性变化的主要机制。
如果气温继续上升，河川径流季节性可能会持续减弱，对河流生态系统健康将造成潜在的影响。气候变化背景下开展洪涝灾害防控及进行渐进式生态修复将成为更严峻的挑战。
图2：1965-2014年北半球高纬度地区（50°N以上）分配熵趋势的比较与归因分析。
近日，该研究成果以“Anthropogenic climate change has influenced global river flow seasonality”为题在《Science》上发表，得到了中国科学院战略性先导科技专项（XDA20060402）等项目资助。