我院金君良研究员课题组在全球变暖与极端水文事件方向取得新成果

近日,国际水文学期刊《Journal of Hydrology》在线发表我院副院长金君良研究员课题组在全球变暖与极端水文事件方向取得的新成果。论文题为“1.5℃ and 2.0℃ of global warming intensifies the hydrological extremes in China”(全球变暖1.5℃和2.0℃将增强中国极端水文事件),2021级博士研究生舒章康为该论文第一作者,金君良研究员为通讯作者,水灾害防御全国重点实验室为论文第一单位。

全球变暖正在导致地球大气-陆面过程发生重大变化,科学应对极端气候变化带来的风险已成为21世纪人类社会面临的重大挑战之一。为加强对气候变化威胁的全球应对,第21届联合国气候变化大会通过了《巴黎协定》,旨在将全球气温上升幅度控制在工业化革命之前的基准2.0℃以内,并争取控制在1.5℃以内。IPCC《全球1.5℃增暖特别报告》指出,全球变暖限制在1.5℃而不是2℃或更高的温度,可以避免产生一系列气候变化导致的不利影响。然而,当前全球变暖趋势仍在持续,观测资料显示2022年全球平均温度较工业化前水平高出1.13℃,全球变暖1.5℃甚至2.0℃已迫在眉睫。

我国位于东亚季风区,复杂的海陆气候和地理差异使得我国是全球洪旱灾害发生最频繁的地区之一,庞大的人口和GDP也使得面临洪水和干旱威胁时暴露度增加。如何科学预估全球变暖1.5℃和2.0℃对中国极端水文事件的影响,对于全球变暖背景下水灾害管理及风险应对至关重要。该研究聚焦全球前沿热点问题,结合全球气候模型(GCMs)和可变入渗能力模型(VIC模型),预估了全球变暖1.5°C和2.0°C条件下中国未来极端水文事件(暴雨、洪水和干旱)的变化趋势,并通过联合洪水和干旱事件定义了水循环的湿润、加速、变干、减速四种状态(图1),揭示了区域水循环和极端水文事件对全球变暖1.5℃和2.0℃的响应规律(图2)。

研究指出,全球变暖1.5℃和2.0℃将显著影响中国极端降水和气温的变化,而极端暴雨、气象干旱和高温等事件的加剧将导致洪水和水文干旱在内的水文极值同步增强,加速区域水循环。全球变暖趋向于恶化水循环状态,未来变暖1.5℃(2.0℃)情景下,有92.5%(94.2%)的概率发生至少一种极端水文事件增强的特征。这种水循环的加速和极端水文事件的增强会严重威胁中国的生态和经济社会之间的平衡发展。研究成果可为全球变暖下我国水旱灾害防御和水安全保障提供科技参考。

该研究工作获“十四五”国家重点研发计划项目课题“区域水平衡机制与水资源安全评价”(2021YFC3200201)以及国家自然科学基金创新群体项目“气候变化与水安全”(52121006)等联合支持。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.131229

图1 径流极值的象限分类和水循环状态定义
图2 全球变暖1.5°C(a)和2.0°C(b)下水循环的湿润、加速、干燥和减速状态变化;(c)为图例;(d)湿润、加速、干燥和减速的平均概率。四周图为变暖1.5°C和2.0°C情景下各流域洪水与干旱趋势的综合变化

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