梅 梅，高 歌，李 瑩，王 國(guó) 復(fù)，代 潭 龍，陳 逸 驍

(1.國(guó)家氣候中心，北京 100081； 2.國(guó)家氣候中心 中國(guó)氣象局氣候研究開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

0 引 言

隨著氣候變暖的加劇，高溫、洪水、干旱、寒潮等極端事件的頻次和強(qiáng)度發(fā)生著重要變化，多致災(zāi)因子驅(qū)動(dòng)的極端事件在時(shí)間和空間角度高度重合[1]，引發(fā)的復(fù)合型極端事件逐漸得到更多關(guān)注。政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)第六次評(píng)估報(bào)告對(duì)復(fù)合型極端事件開(kāi)展了深入評(píng)估，其中針對(duì)高溫?zé)崂撕透珊祻?fù)合事件的評(píng)估表明：20世紀(jì)50年代以來(lái)，人類活動(dòng)對(duì)全球高溫干旱復(fù)合事件增多起重要貢獻(xiàn)，并且未來(lái)許多區(qū)域的復(fù)合事件概率將隨氣候變暖加劇進(jìn)一步增加[2]，其中包括歐亞大陸北部、歐洲、澳大利亞?wèn)|南部、美國(guó)大部、中國(guó)西北部和印度等地[3-4]。已有研究表明，青藏高原及新疆部分地區(qū)以外的中國(guó)大部分地區(qū)為復(fù)合高溫干旱事件的高發(fā)區(qū)[5]，20世紀(jì)90年代以來(lái)中國(guó)西南地區(qū)、西北地區(qū)東部、華北北部以及東南沿海地區(qū)復(fù)合事件增速顯著[6]，東部人口密集、區(qū)域干旱氣候影響和城市化作用都是復(fù)合事件增加的重要影響因素，而高溫增加是驅(qū)動(dòng)高溫干旱復(fù)合事件變化的主要因子[7]。

長(zhǎng)江流域氣候受季風(fēng)影響顯著，當(dāng)夏季東部主雨帶北移至華北地區(qū)時(shí)，流域受西北太平洋副熱帶高壓控制，高溫、伏旱易發(fā)[8]。在氣候變暖背景下，長(zhǎng)江流域高溫、干旱極端事件的時(shí)空分布特征也在發(fā)生明顯變化。1961～2010年長(zhǎng)江流域高溫?zé)崂舜螖?shù)、持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度整體均呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)[9]。21世紀(jì)以來(lái)，川渝、江南等地區(qū)的高溫?zé)崂舜螖?shù)、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)[10-12]。從干旱季節(jié)分布特征演變來(lái)看，21世紀(jì)以來(lái)長(zhǎng)江中下游的干旱頻繁發(fā)生于夏秋季節(jié)，其中極端干旱易發(fā)生于秋季[13]。2019年以前長(zhǎng)江中下游綜合強(qiáng)度指數(shù)前10位的區(qū)域性干旱過(guò)程中有8次時(shí)間跨度涵蓋了夏秋季節(jié)[14]。1951～2015年長(zhǎng)江流域發(fā)生季節(jié)性干旱的面積呈整體擴(kuò)大趨勢(shì)，2000年后趨勢(shì)有所減緩[15]。從干旱空間分布特征演變來(lái)看，長(zhǎng)江流域1961～2015年干旱發(fā)生頻率升高的區(qū)域集中在長(zhǎng)江上游的四川盆地以及云南和貴州省北部地區(qū)，長(zhǎng)江源頭、川西高原和長(zhǎng)江中下游的干旱發(fā)生頻率總體呈減少趨勢(shì)[16]。2000年后流域東南部有旱化態(tài)勢(shì)，流域內(nèi)“南澇北旱”特征明顯[15]?？梢园l(fā)現(xiàn)，21世紀(jì)以來(lái)，長(zhǎng)江流域的高溫和干旱的時(shí)空重合度增加，例如2013，2019年和2022年均發(fā)生了嚴(yán)重的高溫干旱復(fù)合事件[17-19]。

2022年夏季，中國(guó)中東部出現(xiàn)1961年以來(lái)綜合強(qiáng)度最強(qiáng)的一次高溫過(guò)程，長(zhǎng)江流域多地日最高氣溫破歷史記錄[17，20]；極端高溫疊加極端少雨，復(fù)合影響促使干旱程度增強(qiáng)、干旱發(fā)展加快；季節(jié)短期干旱與年際異常干旱疊加；干旱影響匯流區(qū)，需水期與枯水期疊加，發(fā)生了全流域罕見(jiàn)的嚴(yán)重干旱[19-21]。已有不少研究從高溫、干旱監(jiān)測(cè)評(píng)估、氣象成因等角度對(duì)此進(jìn)行分析[22-25]。另有研究對(duì)長(zhǎng)江流域農(nóng)業(yè)干旱、因旱人飲問(wèn)題及綜合風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)展研究[26]，亦有研究關(guān)注到了高溫干旱復(fù)合事件在湖北省的變化特征[27]。在近年來(lái)氣候變暖持續(xù)、極端高溫加劇的大背景下，長(zhǎng)江全流域高溫干旱復(fù)合事件的演變趨勢(shì)和相互關(guān)系存在新的特征?？紤]到長(zhǎng)江流域橫跨青藏高寒區(qū)、西南熱帶季風(fēng)區(qū)和華中亞熱帶季風(fēng)區(qū)3個(gè)氣候區(qū)，區(qū)域水汽輸送途徑不同、地形地貌差異較大的綜合影響，高溫干旱復(fù)合事件在上、中、下游表現(xiàn)出的特殊變化還需進(jìn)一步探討。因此，本研究基于逐日氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，分別利用百分位閾值法和氣象干旱綜合指數(shù)(Meteorological Drought Composite Index，MCI)識(shí)別極端高溫事件和干旱事件，取二者交集定義高溫干旱復(fù)合極端事件，分析了2022年6～10月相對(duì)1961～2022年同期3類災(zāi)害不同特征指標(biāo)的變化，各自的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)以及相互關(guān)系，最后基于綜合指數(shù)對(duì)長(zhǎng)江流域上、中、下游歷史上3類災(zāi)害綜合危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估，以期為深入認(rèn)識(shí)長(zhǎng)江流域高溫干旱復(fù)合極端事件的規(guī)律，加強(qiáng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估業(yè)務(wù)能力建設(shè)提供科學(xué)支撐。

1 研究區(qū)域和數(shù)據(jù)來(lái)源

研究區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)江流域(90°33′E～122°25′E，24°30′N～35°45′N)，流域劃分為上、中、下游3個(gè)區(qū)域。選取1961～2022年站點(diǎn)日最高氣溫和MCI缺測(cè)率在5%以內(nèi)站點(diǎn)，全流域共332站?？紤]到2022年6月高溫開(kāi)始發(fā)展，且7～10月是長(zhǎng)江流域夏秋連旱最嚴(yán)重的時(shí)段，因此本研究主要關(guān)注長(zhǎng)江流域6～10月高溫和干旱特征及其與常年的比較。

本文采用國(guó)家氣象信息中心提供的中國(guó)國(guó)家級(jí)地面氣象站1961～2022年的日最高氣溫?cái)?shù)據(jù)[28]；干旱監(jiān)測(cè)指標(biāo)采用國(guó)家氣候中心業(yè)務(wù)運(yùn)行實(shí)時(shí)更新的逐日氣象干旱綜合指數(shù)MCI數(shù)據(jù)集[29]。

2 研究方法

2.1 極端事件識(shí)別方法

極端高溫事件的識(shí)別方法如下：① 選取單站1961～2022年某日以及前、后7 d(共15 d，樣本量為15×62=930)的日最高氣溫降序排列，取前90%分位值作為該日高溫的極端閾值[30]；② 當(dāng)日最高氣溫超過(guò)該日的極端閾值，則記為一次極端高溫事件。

極端干旱事件的識(shí)別方法如下：根據(jù)GB/ T 20481-2017《氣象干旱等級(jí)》[29]，基于MCI對(duì)干旱事件進(jìn)行識(shí)別。MCI考慮了60 d內(nèi)的有效降水(權(quán)重累計(jì)降水)、30 d內(nèi)蒸散(相對(duì)濕潤(rùn)度)以及季節(jié)尺度(90 d)和近半年尺度(150 d)降水的綜合影響，計(jì)算公式如下：

MCI=Ka(aSPIW60+bMI30+cSPI90+dSPI150)

(1)

式中：SPIW60為近60 d標(biāo)準(zhǔn)化權(quán)重降水指數(shù)；MI30為近30 d相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)；SPI90和SPI150為90 d和150 d標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)；Ka為季節(jié)調(diào)節(jié)系數(shù)；a，b，c，d為權(quán)重系數(shù)。相關(guān)指數(shù)的計(jì)算和參數(shù)取值參見(jiàn)GB/T 20481-2017《氣象干旱等級(jí)》。該指數(shù)在展現(xiàn)干旱時(shí)空分布、診斷典型干旱過(guò)程、避免不合理躍變以及與土壤墑情和干旱災(zāi)情的相關(guān)性等方面的綜合適用性較好[31]，已在國(guó)家級(jí)和省級(jí)氣象干旱監(jiān)測(cè)評(píng)估業(yè)務(wù)中得到廣泛應(yīng)用。由于MCI指數(shù)在計(jì)算過(guò)程中已經(jīng)考慮了站點(diǎn)之間的差異，采用中旱及以上等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作為干旱的極端閾值，即當(dāng)某日MCI≤-1則記為一次極端干旱事件。當(dāng)某日同時(shí)出現(xiàn)極端高溫事件和極端干旱事件，則記為一次高溫干旱復(fù)合極端事件。

為評(píng)估高溫和干旱變化對(duì)復(fù)合事件的影響，將各站日最高氣溫、日MCI值與其各自閾值之差的絕對(duì)值，分別利用最大值、最小值法進(jìn)行歸一化處理(0～1)[26]，定義為極端高溫、干旱事件的強(qiáng)度，二者的平均值作為高溫干旱復(fù)合極端事件的強(qiáng)度；最大強(qiáng)度定義為當(dāng)年某類極端事件強(qiáng)度中的最大值；當(dāng)連續(xù)2 d及以上出現(xiàn)某類極端事件則記為一次持續(xù)過(guò)程，當(dāng)年該類極端事件的平均持續(xù)時(shí)間為所有過(guò)程持續(xù)時(shí)間的平均值，最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間為單站所有過(guò)程持續(xù)時(shí)間中的最大值。

本文利用最小二乘回歸法計(jì)算線性趨勢(shì)，并經(jīng)過(guò)顯著性t檢驗(yàn)。為增加不同站點(diǎn)、不同事件和不同指標(biāo)之間的可比性，單站極端事件發(fā)生頻次、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的趨勢(shì)均被轉(zhuǎn)化為相對(duì)1961～2022年平均值的變化趨勢(shì)(%/10 a)來(lái)展示。

2.2 綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

綜合考慮3類事件(高溫、干旱和復(fù)合事件)的頻次、強(qiáng)度、最大強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間以及影響面積[31]，得到長(zhǎng)江上、中、下游3類事件各年6～10月區(qū)域平均的綜合危險(xiǎn)性指數(shù)，并對(duì)長(zhǎng)江流域歷史上極端年進(jìn)行由強(qiáng)到弱排序，選出其中前20強(qiáng)。此處定義綜合危險(xiǎn)性指數(shù)(R)為

R=0.3D+0.2I+0.2Imax+0.1L+0.1Lmax+0.1A

(2)

式中：D，I，Imax，L，Lmax分別為區(qū)域平均事件的頻次、平均強(qiáng)度、最大強(qiáng)度、平均持續(xù)時(shí)間和最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間；A為影響面積。根據(jù)泰勒多邊形法，先計(jì)算區(qū)域內(nèi)每個(gè)站的代表面積，當(dāng)評(píng)估時(shí)段內(nèi)該站發(fā)生過(guò)一次事件，則將該站代表面積進(jìn)行累加，得到區(qū)域總影響面積。上述指標(biāo)均進(jìn)行了歸一化處理。在對(duì)極端事件綜合危險(xiǎn)性指數(shù)賦權(quán)時(shí)，通常對(duì)頻次和強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)賦予較高的權(quán)重[32-34]，據(jù)此給出式(2)中的權(quán)重系數(shù)，最終得到的綜合危險(xiǎn)性較高的高溫、干旱事件貼近歷史上較強(qiáng)災(zāi)害事件的有關(guān)記錄[35-38]。

3 結(jié)果分析

3.1 2022年長(zhǎng)江流域高溫干旱復(fù)合極端事件特征分析

2022年6～10月，長(zhǎng)江中下游至川渝地區(qū)高溫(超過(guò)35 ℃)和干旱日數(shù)分別在10 d和45 d以上，均自西向東遞增，湖北省西部至重慶市東部、湖南省西北部和江西省東部是高溫、干旱頻次高值區(qū)的疊加中心(見(jiàn)圖1)，上述地區(qū)受高溫干旱復(fù)合極端事件影響大。從高溫和干旱發(fā)生站比的時(shí)間演變看，高溫和干旱的影響范圍在6月下旬開(kāi)始快速擴(kuò)大，上、下游地區(qū)的高溫和干旱均同步高發(fā)；8月上旬全流域高溫大范圍持續(xù)、干旱快速發(fā)展達(dá)到峰值，高溫干旱復(fù)合特征最為顯著；進(jìn)入秋季，高溫明顯緩解，大范圍干旱仍在持續(xù)(見(jiàn)圖2)。總的來(lái)說(shuō)，高溫干旱復(fù)合事件階段性發(fā)生，特別在川渝至長(zhǎng)江中下游地區(qū)復(fù)合事件頻次較高。

圖1 2022年6～10月長(zhǎng)江流域高溫和干旱日數(shù)分布Fig.1 Distribution of high temperature and drought days in Changjiang River Basin during June to October in 2022

圖2 2022年6～10月長(zhǎng)江流域上、中、下游高溫和干旱站數(shù)占區(qū)域總站數(shù)的比例逐日變化Fig.2 Daily proportions of high temperature and drought stations to the total number of stations in the upper，middle and lower reaches of Changjiang River Basin during June to October in 2022

從極端事件頻次來(lái)看(見(jiàn)圖3(a)～(c))，2022年6～10月長(zhǎng)江流域90%以上站點(diǎn)高溫、干旱和復(fù)合事件的發(fā)生次數(shù)相對(duì)多年平均明顯偏多，且復(fù)合事件增幅最大，多數(shù)站點(diǎn)偏多2倍以上；除四川省東北部以及長(zhǎng)江下游部分站點(diǎn)以外，高溫、干旱和復(fù)合極端事件在絕大多數(shù)站點(diǎn)的異常分布具有區(qū)域一致性特征。從極端事件的強(qiáng)度來(lái)看(見(jiàn)圖3(d)～(i))，中下游高溫強(qiáng)度普遍偏高40%～80%，最大強(qiáng)度在干流周邊偏大1～2倍；川渝地區(qū)高溫的平均和最大強(qiáng)度均偏大40%至2倍以上。除干流個(gè)別站點(diǎn)外，干旱強(qiáng)度整體偏強(qiáng)，其中江南地區(qū)偏強(qiáng)80%至3倍以上。復(fù)合事件平均和最大強(qiáng)度變化的空間特征與高溫較為一致，僅四川省東北部和下游局地表現(xiàn)為與干旱強(qiáng)度一致的偏弱特征。從持續(xù)時(shí)間(圖略)和最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間來(lái)看(見(jiàn)圖3(j)～(l))，在四川盆地東部和江西省東北部，高溫和復(fù)合事件較多年平均偏長(zhǎng)的特征最為明顯；需要注意的是，由于干旱最強(qiáng)中心在上、中、下游不同地區(qū)有明顯階段性變化(見(jiàn)圖2)，因此在單個(gè)站點(diǎn)上表現(xiàn)出來(lái)的持續(xù)性較歷史平均水平偏低，這與2022年干旱長(zhǎng)時(shí)間影響長(zhǎng)江流域并不矛盾?？傮w來(lái)看，2022年6～10月，長(zhǎng)江全流域高強(qiáng)度和持續(xù)性的高溫、干旱以及復(fù)合極端事件頻發(fā)，其中四川盆地東部、長(zhǎng)江中下游干流及以南地區(qū)是高溫干旱復(fù)合極端事件相對(duì)影響最大的區(qū)域。

圖3 2022年6～10月長(zhǎng)江流域高溫、干旱和復(fù)合事件不同指標(biāo)相對(duì)1961～2022年平均的變化(單位：%)Fig.3 The changes of the different indicators of high temperature，drought and compound extreme events in Changjiang River Basin from June to October 2022 relative to the mean of 1961 to 2022

3.2 1961～2022年長(zhǎng)江流域高溫干旱復(fù)合極端事件演變趨勢(shì)

1961～2022年期間，6～10月長(zhǎng)江流域高溫、干旱和復(fù)合極端事件的頻次、平均強(qiáng)度和平均持續(xù)時(shí)間的線性變化趨勢(shì)如圖4所示。高溫頻次在全流域絕大多數(shù)站點(diǎn)呈顯著增加趨勢(shì)；干旱頻次表現(xiàn)為上中游增加和下游減少的趨勢(shì)，在緯向上趨勢(shì)分布相反；復(fù)合頻次呈現(xiàn)整體增加的趨勢(shì)，四川盆地中南部、云南省北部，以及江西省東南部地區(qū)的增速顯著，且以上地區(qū)也是三類事件一致增多的區(qū)域。從強(qiáng)度來(lái)看，川渝地區(qū)、中游干流附近、云南省北部等地的高溫平均強(qiáng)度顯著增大；長(zhǎng)江中下游干流周邊多站的干旱強(qiáng)度減弱，其中宜昌至城陵磯段減弱趨勢(shì)顯著；四川盆地東部、江西省和湖南省中部復(fù)合事件強(qiáng)度顯著增加，且增幅明顯大于高溫強(qiáng)度的增速。從持續(xù)時(shí)間看，巢湖、鄱陽(yáng)湖和洞庭湖段的局地，高溫持續(xù)時(shí)間顯著增加；四川盆地東部、江西省中南部、干流洞庭湖段復(fù)合事件的持續(xù)時(shí)間顯著增加。總體來(lái)看，與2022年長(zhǎng)江流域高溫、干旱和復(fù)合事件一致性變化特征不同，三類事件在不同區(qū)域的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)相差較大，四川盆地東部和長(zhǎng)江流域東南部地區(qū)是高溫干旱復(fù)合事件風(fēng)險(xiǎn)增加最明顯的地區(qū)。已有研究表明，年尺度上流域來(lái)水對(duì)洞庭湖水文干旱有更大影響[39]。流域上游地區(qū)高溫、干旱和復(fù)合風(fēng)險(xiǎn)的顯著增加，不僅可以對(duì)局地產(chǎn)生影響，還可以通過(guò)上游來(lái)水的虧缺對(duì)中、下游產(chǎn)生影響，高溫干旱復(fù)合極端事件的持續(xù)時(shí)間在延長(zhǎng)，持續(xù)高溫進(jìn)一步加速中、下游河湖蒸發(fā)，再加之上游來(lái)水減少，仍可能加劇中、下游的干旱風(fēng)險(xiǎn)。

注：通過(guò)90%顯著性t檢驗(yàn)的為實(shí)心圓，下同。圖4 1961～2022年6～10月長(zhǎng)江流域高溫、干旱和復(fù)合事件不同指標(biāo)的相對(duì)變化趨勢(shì)(單位：%/10 a)Fig.4 Linear trends of high temperature，drought and compound extreme events with respect to their mean values in Changjiang River Basin during June to October from 1961 to 2022

圖5展示了長(zhǎng)江流域三類極端事件的最大強(qiáng)度和最長(zhǎng)持續(xù)天數(shù)趨勢(shì)分別占平均強(qiáng)度和平均持續(xù)天數(shù)趨勢(shì)的比值，反映了極端事件極端性的相對(duì)變化趨勢(shì)，暖色代表最大值和平均值的變化趨勢(shì)是同號(hào)的，冷色則相反。從最大強(qiáng)度的變化趨勢(shì)來(lái)看，在下游地區(qū)和流域東南部，高溫最大強(qiáng)度的增加趨勢(shì)是平均強(qiáng)度的2～6倍，局地高達(dá)6～10倍，而復(fù)合極端事件在四川盆地東部、流域東南部和云南省北部部分地區(qū)達(dá)到2～3倍，局地高達(dá)3～5倍，說(shuō)明高溫和復(fù)合極端事件的極端性整體趨于更強(qiáng)；干旱在全流域整體表現(xiàn)出最大強(qiáng)度與平均強(qiáng)度同向變化的特征。如果平均強(qiáng)度增強(qiáng)而最大強(qiáng)度減弱，說(shuō)明其增強(qiáng)的極端事件正在趨向中等或較弱強(qiáng)度的極端事件發(fā)展，但這種情況僅在干旱事件中的局部站點(diǎn)觀測(cè)到。從最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的變化趨勢(shì)來(lái)看，四川盆地東部以及流域東南部高溫和復(fù)合事件的極端持續(xù)性增強(qiáng)的特點(diǎn)較明顯。

圖5 1961～2022年6～10月長(zhǎng)江流域高溫、干旱和復(fù)合事件的最大強(qiáng)度(最長(zhǎng)持續(xù)天數(shù))相對(duì)變化趨勢(shì)與平均強(qiáng)度(平均持續(xù)天數(shù))相對(duì)變化趨勢(shì)的比值Fig.5 Comparisons between relative trends for the intensity of strongest events(the duration of longest events) and mean intensity(mean duration) of all extremes in high temperature，drought and compound extreme events respectively during June to October from 1961 to 2022

復(fù)合事件是高溫和干旱事件的交集，它的變化趨勢(shì)同時(shí)受到高溫和干旱二者并集(總事件)以及交集變化的雙重影響。總事件頻次(見(jiàn)圖4(a)～(b))增加的多數(shù)站點(diǎn)，其復(fù)合時(shí)間在總事件頻次中的占比也同時(shí)增加(見(jiàn)圖6(c))，說(shuō)明復(fù)合事件的增速快于3類事件總體的增速；由于高溫頻次整體顯著增加、干旱增加不顯著或下降(見(jiàn)圖4)，高溫事件的快速增加對(duì)復(fù)合事件增加有主要貢獻(xiàn)，這與前人的研究相一致[7]；同時(shí)復(fù)合事件在高溫事件中占比減少(見(jiàn)圖6(a))，說(shuō)明復(fù)合事件以外的獨(dú)立高溫事件增速更快；復(fù)合事件在干旱事件中占比明顯增加(見(jiàn)圖6(b))，意味著有越來(lái)越多的干旱事件與高溫相關(guān)聯(lián)，在四川盆地東部和長(zhǎng)江流域東部這種特征尤其顯著。

圖6 1961～2022年6～10月長(zhǎng)江流域高溫干旱復(fù)合極端事件頻次在高溫、干旱以及總事件中占比的變化趨勢(shì)(單位：%/10 a)Fig.6 Linear trends for proportions of compound events frequency to high temperature，drought and total extremes frequencies during June to October from 1961 to 2022

3.3 長(zhǎng)江流域高溫、干旱和復(fù)合極端事件的綜合危險(xiǎn)性評(píng)估

長(zhǎng)江上、中、下游3類事件區(qū)域平均頻次、平均強(qiáng)度和最長(zhǎng)持續(xù)天數(shù)逐年的變化特征如圖7所示。高溫頻次在不同區(qū)域均表現(xiàn)出顯著增加趨勢(shì)，而干旱頻次的年際波動(dòng)較大，但二者在2000年以后更加趨于同頻變化，且復(fù)合事件的發(fā)生頻次以及在3類總體事件中的比例都有明顯增加。對(duì)于上、中游地區(qū)，20世紀(jì)70年代末至80年代初是近期以外的另一個(gè)復(fù)合事件高發(fā)時(shí)段。上、中游地區(qū)高溫和復(fù)合事件的強(qiáng)度顯著增加，20世紀(jì)90年代末以后，高溫事件強(qiáng)度對(duì)復(fù)合事件強(qiáng)度起主要貢獻(xiàn)的年份明顯增多。與其他兩個(gè)地區(qū)相比，上游復(fù)合事件最大持續(xù)天數(shù)的增速最顯著，而下游復(fù)合事件最大持續(xù)天數(shù)平均水平偏低且年際波動(dòng)較大?？傮w來(lái)講，3類極端事件在年際尺度經(jīng)常同頻變化，2022年3類極端事件的頻次、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間均為1961年以來(lái)之最。

注：圖例后為線性趨勢(shì)，單位為%/10 a；*和**分別代表趨勢(shì)通過(guò)90%和95%顯著性檢驗(yàn)；圖(a)～(c)中填色代表復(fù)合事件頻次在總事件中的占比；圖(d)～(f)中復(fù)合事件強(qiáng)度主要由高溫事件強(qiáng)度貢獻(xiàn)的為灰色填色，主要由干旱強(qiáng)度貢獻(xiàn)的為圖案填色。圖7 1961～2022年6～10月長(zhǎng)江流域區(qū)域平均高溫、干旱和復(fù)合極端事件指標(biāo)的變化特征Fig.7 Variation of the regional mean indicators of high temperature，drought and compound extreme events in the Changjiang River Basin during June to October from 1961 to 2022

表1為長(zhǎng)江流域高溫、干旱和復(fù)合事件綜合危險(xiǎn)性排名前20強(qiáng)的年份。在綜合危險(xiǎn)性較高的年份中，相對(duì)其他兩類事件，高溫事件更加傾向于影響全流域，盡管在上、中、下游中的兩個(gè)區(qū)域發(fā)生嚴(yán)重干旱相對(duì)頻繁，但全流域性干旱較少發(fā)生，僅在1979，1991，1992年和2022年的4 a中出現(xiàn)。在部分復(fù)合事件綜合危險(xiǎn)性較高的年份中，其高溫和干旱的綜合危險(xiǎn)性均一般，如上游在1961，1966年和1981年，中游在1997年和1967年，下游在1964年；另有一些年份，盡管高溫和干旱的危險(xiǎn)性等級(jí)均不是最高，但與其相關(guān)的復(fù)合事件仍具有高危險(xiǎn)性；相對(duì)其他兩個(gè)區(qū)域，下游區(qū)域強(qiáng)高溫、強(qiáng)干旱共同發(fā)生的年份，更容易導(dǎo)致強(qiáng)復(fù)合事件的發(fā)生。

表1 長(zhǎng)江流域高溫、干旱和復(fù)合事件綜合危險(xiǎn)性排名前20年份Tab.1 Top 20 based on the composite risk index for high temperature，drought and compound extremes events in Changjiang River Basin

高溫干旱復(fù)合極端事件相較單獨(dú)事件，會(huì)產(chǎn)生從氣象干旱到水文干旱、農(nóng)業(yè)干旱和社會(huì)經(jīng)濟(jì)干旱的鏈?zhǔn)綇?fù)雜影響[27]。21世紀(jì)以來(lái)，6～10月發(fā)生高危險(xiǎn)性高溫干旱復(fù)合極端事件且影響范圍覆蓋長(zhǎng)江全流域的有2006，2013，2019年和2022年(見(jiàn)表1)，均對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水資源供給、能源供應(yīng)、生態(tài)系統(tǒng)平衡及人體健康產(chǎn)生了較大影響，其中前3個(gè)年份在極端高溫影響下，僅干旱本身造成的直接經(jīng)濟(jì)損失均超百億元[36-38]。2022年長(zhǎng)江流域夏、秋高溫干旱復(fù)合事件的頻次、強(qiáng)度、最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間以及綜合風(fēng)險(xiǎn)均位居歷史首位(見(jiàn)表1)，導(dǎo)致7月以來(lái)長(zhǎng)江流域上中下游同枯，8月長(zhǎng)江中下游干流枯水重現(xiàn)期大于100 a一遇[40]，河湖干涸、溫高導(dǎo)致野生水生生物死亡，川渝地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重電力供需失衡，四川省、重慶市、貴州省、江西省、湖南省等地發(fā)生多起森林火災(zāi)；8月份旱情峰值時(shí)，全國(guó)共有449萬(wàn)人因旱需生活救助，農(nóng)作物受災(zāi)面積42.84萬(wàn)hm2。

4 結(jié) 論

(1) 2022年6～10月，長(zhǎng)江全流域高強(qiáng)度和持續(xù)性的高溫、干旱和復(fù)合事件一致頻發(fā)，且復(fù)合事件的頻次、強(qiáng)度、最大強(qiáng)度和最大持續(xù)時(shí)間顯著偏大(強(qiáng))；綜合評(píng)估得到，四川盆地東部和長(zhǎng)江中下游干流沿線及以南地區(qū)是2022年高溫干旱復(fù)合事件相對(duì)影響最大的地區(qū)。

(2) 1961～2022年高溫、干旱及其復(fù)合事件在不同區(qū)域的變化趨勢(shì)相差較大，但高溫干旱復(fù)合風(fēng)險(xiǎn)在四川盆地東部和長(zhǎng)江流域東南部增加顯著；雖然中下游干流周邊干旱風(fēng)險(xiǎn)較低，但在局地復(fù)合事件持續(xù)時(shí)間的增加以及上游復(fù)合事件風(fēng)險(xiǎn)增大影響的疊加作用下，仍可能加劇中、下游的干旱風(fēng)險(xiǎn)。

(3) 流域東南部是高溫和復(fù)合極端事件強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間極端性一致增強(qiáng)最顯著的區(qū)域，充分表現(xiàn)了氣候變暖背景下極端事件將變得更為極端的特點(diǎn)。干旱在全流域整體呈現(xiàn)出最大強(qiáng)度與平均強(qiáng)度同向變化的特征，即最大強(qiáng)度的變化趨勢(shì)進(jìn)一步放大了平均強(qiáng)度的變化趨勢(shì)。高溫事件增加是復(fù)合事件增加的主要原因，且越來(lái)越多的干旱事件與高溫關(guān)聯(lián)；上、中游在20世紀(jì)90年代末以后高溫事件強(qiáng)度對(duì)復(fù)合事件強(qiáng)度起主要貢獻(xiàn)的年份明顯增多。

(4) 從綜合危險(xiǎn)性來(lái)看，全流域強(qiáng)高溫事件并發(fā)的年份較多，而嚴(yán)重干旱常在上、中、下游中的兩個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)展演變。歷史上6～10月發(fā)生高危險(xiǎn)性高溫干旱復(fù)合事件且影響范圍覆蓋長(zhǎng)江全流域的有2006，2013，2019年和2022年，均對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水資源供給、能源供應(yīng)、生態(tài)系統(tǒng)平衡及人體健康產(chǎn)生了較大影響。

本研究揭示了高溫干旱復(fù)合事件在長(zhǎng)江流域的演變特征，但對(duì)于全球氣候變暖、極端事件頻發(fā)重發(fā)新常態(tài)下[41]，高溫干旱復(fù)合事件呈現(xiàn)出的新特點(diǎn)還有很多有待研究的課題。例如通過(guò)識(shí)別區(qū)域極端事件，進(jìn)一步分析刻畫高溫干旱復(fù)合事件的時(shí)空演變特征；利用熵權(quán)法[42]等改進(jìn)綜合危險(xiǎn)性指數(shù)計(jì)算過(guò)程中的客觀一致性；加入農(nóng)業(yè)、水文、經(jīng)濟(jì)等更多承載體信息，逐步實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)性評(píng)估向綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的過(guò)渡。通過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江流域越來(lái)越多的干旱事件趨于與高溫事件相聯(lián)系，高溫和降水在不同區(qū)域的協(xié)同關(guān)系是否發(fā)生變化，這背后的氣候系統(tǒng)演變成因也值得進(jìn)一步探究。在此基礎(chǔ)上，對(duì)長(zhǎng)江流域高溫干旱復(fù)合事件發(fā)生演變的特征及綜合風(fēng)險(xiǎn)的未來(lái)預(yù)估也是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。