近日，南京信息工程大学生态与应用气象学院周国逸教授团队联合西安交通大学吴一平教授等，在《自然通讯》（Nature Communications）上发表研究成果“Rising rainfall intensity induces spatially divergent hydrological changes within a large river basin”。
全球气候变暖必然强化水循环，改变旱涝灾害发生频率，威胁水资源安全和生态安全。作为珠江流域主体的西江流域，发源于云贵高原，流经云南、贵州、广西、广东，注入南海。近几十年来，西江上游（云南、贵州）干旱和下游（广西、广东）洪涝频发，对农业、生态和社会经济造成了巨大损失，引起了国家和社会的高度关注。
图1. 2009/2010年西南地区特大干旱、2020年8月强降雨致河水漫上广西蒙山街道
尽管干旱与洪涝灾害都与降水变化有关，但在上下游降水模式变化一致的情况下，为什么干旱与洪涝在上下游却呈现相反的变化趋势？我院周国逸教授等在研究鼎湖山东沟流域（面积613.2公顷）水文过程时最初注意到相似现象。尽管植被和年降雨量未发生显著变化，降雨强度的增加背景下鼎湖山东沟流域却出现了“上游变干，容易发生干旱；下游浅层地下水位上升，容易发生洪涝”现象（Global Change Biology, Zhou et al., 2011）。当时，他们推测这种水文现象或许也存在于更大尺度的流域。
通过多年的深入探索，周国逸教授团队基于长期观测资料并利用他们改进开发的水文过程与干旱演变模型，发现1965至2018年间西江流域降雨模式发生了显著变化：在年降雨量无明显变化的情况下，降雨强度、无雨天数和最大连续干天数显著增加，而小雨量、小雨天数和最大连续湿天数显著减少。将气候信息与水文过程模拟相结合，证明了上游地区产水量和地表快速径流量显著减少，故上游地区水资源短缺日益加剧；下游地区产水量和地表快速径流量增加，故下游地区洪水风险更加严峻。论文详细阐述了过去54年间西江流域降水模式的变化特征及干湿模式的演变历程及规律，发现了降雨强度和地形相互作用造成水文变化的空间分异（降雨强度增强同时加剧了西江流域上游（西南地区）干旱和下游（东南地区）洪涝风险）机制。
图2. 1965—2018年西河流域降雨强度相关因子趋势空间分布。a 降雨强度指数（RI， mm d−1).b 小雨（<10 mm d−1）量（LR，mm）。c 有小雨的天数（Number of days with light rain (LRD)）。d 无雨天数（Days without rain (NRD)）。e 最大连续干旱天数（The maximum number of consecutive dry days (CDD)），f 最大连续雨天数（The maximum number of consecutive wet days (CWD)）。
图3. 1965—2018年西河流域4个水文成分（土壤含水量、流域产水量、地表径流和基流）和坡度的年度变化趋势空间分布。a、c、e 和 g 表示为各个子流域水平的土壤含水量、产水量、地表径流和基流的年度趋势（具有统计学显著趋势表示为斜线阴影区域）。b、d、f和h 表示为划分更小的水文响应单元（HRU）水平土壤含水量、产水量、地表径流和基流的年度变化趋势。i、j 分别为子流域和HRU水平的坡度。
文章第一作者为西安交通大学吴一平教授，通讯作者为我院周国逸教授，其他作者包括我院周德成副教授等。
文章信息：Yiping Wu, Xiaowei Yin, Guoyi Zhou*, L. Adrian Bruijnzeel, Aiguo Dai, Fan Wang, Pierre Gentine, Guangchuang Zhang, Yanni Song & Decheng Zhou. Rising rainfall intensity induces spatially divergent hydrological changes within a large river basin. Nature Communications, 15, 823 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-023-44562-8.
