4月17日,清华大学水利系杨大文、杨雨亭教授团队于《Nature Communications》在线发表题为《Warming leads to both earlier and later snowmelt floods over the past 70 years》的最新研究成果,揭示过去70年来,在全球变暖背景下,北半球寒区融雪洪水的发生时间正经历复杂转变,部分流域融雪洪水发生时间提前,而另一些则出现显著推后。这一发现改写了“气候变暖将普遍导致融雪洪水提前”的传统认知,为寒区洪水预警、防灾减灾和水资源管理提供了新的科学依据。
研究团队基于1950–2020年间,北半球2339个典型受雪影响流域的实测径流资料与ERA5-Land再分析数据,发展了洪水事件识别与分类技术 (idfloodPy),从24万余次洪水事件中甄别出10万余次年最大融雪洪水,并首次在北半球尺度上系统解析其时序演化规律及主要影响因素。研究取得的主要发现总结如下:
(1)融雪洪水并非一致提前,约30%的流域表现出显著推后趋势。虽然总体而言,北半球融雪洪水平均每十年提前约0.87天,但区域差异较大,部分流域甚至推后超过6天/十年。这种“提前+延后”的双向演化,主要由两个相反的机制过程驱动:气候变暖一方面会导致每一年开始升温/回暖时间(tow)提前,促进融雪洪水提早发生。但同时,变暖也引发了开始融雪的时间提前,由于此时积雪层内部热量不足,融雪速率变慢,使得形成洪水所需的融水累积变少/在河道汇流的时间变长,最终推迟融雪洪水发生时间。
(2)融雪洪水的主控因子呈地域性分布,其中开始升温/回暖时间(tow)是控制融雪洪水时间变化的首要因素,在约半数流域中为主导变量。这些流域主要分布在北美中纬度、欧洲中部和西伯利亚中部。其次是融雪速率,在高寒区如落基山脉、阿尔卑斯山等地区占主导地位。相比之下,传统研究所关注的年最大雪水当量(SWEmax)出现时间或开始融雪的时间(Melt onset date),对融雪洪水时间的影响次之。
此外,研究发现融雪洪水提前的流域主要是受升温时间、积雪减少和融雪速率加快的共同作用。而在融雪洪水推后的流域中,融雪速率减缓效应超过了升温效应,成为融雪洪水时间变化的主要控制因素。这种差异化响应揭示了融雪洪水演化远比此前预期复杂,需在气候变化背景下予以动态监测和管理。过去基于“升温→提前雪融→提前洪水”的简化推理模式亟待修正,应充分考虑融雪速率变化的影响。此外,研究建议在未来洪水预警系统中考虑每年开始升温时间、融雪速率等变量,提高融雪洪水预报的准确性与区域适应性。
论文的第一作者为清华大学水利系博士后郭禹含,水利系杨大文教授、杨雨亭副教授是论文的共同通讯作者,论文合作者包括武汉大学张橹教授、澳大利亚联邦科科工组织郑红星研究员、新加坡国立大学刘紫微博士,以及清华大学水利系博士生熊景华、阮方正、韩俊太。研究获得了科技部重点研发项目及青海省科技厅重大专项项目支持。

图 1. 1950-2020 年间北半球 流域气温、最大雪水当量(SWEmax)和融雪洪水发生时间(tsf)的变化趋势

图 2. 影响融雪洪水发生时间的因素
阅读原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-025-58832-0