我校师生在《Nature Geoscience》发表大气-河流复合热浪研究成果

近日，水灾害防御全国重点实验室、长江保护与绿色发展研究院2025级博士生周钰在《Nature Geoscience》发表题为“Threefold increase in atmospheric–riverine compound heatwaves under climate change”的研究成果。该研究基于近800个流域的多源大数据（气象、水文、水质及流域属性）和深度学习算法，揭示了在过去40年间，大气-河流复合热浪（atmospheric–riverine compound heatwaves，ARCH）的发生频率已增长三倍，且增长速度超过同期大气热浪。

研究进一步揭示了海拔依赖的耦合热浪风险（elevation-dependent ARCH risk）。高海拔河流（>3000m）的增长趋势尤其显著，凸显了关键水源地对全球变化的敏感性。此外，复合热浪会进一步加剧河流升温与溶解氧下降，使水生系统同时面临热胁迫与缺氧的双重风险。未来情景预测表明，河流热风险将由相对独立、短时发生的热浪事件，逐步转变为持续时间更长的复合热风险。

随着全球气候持续变暖，极端高温事件正变得更加频繁和强烈，对人类健康、能源安全、粮食生产及自然生态系统构成日益严峻的威胁。河流是连接大气与陆地生态系统的关键纽带，对气候变化高度敏感。持续升高的河流水温威胁水生生物生存，扰动生态系统代谢过程，并可能加剧河流生态风险。然而，受限于河流观测数据在时间和空间上的不连续性，以及大气与河流间的复杂耦合关系，大气-河流复合热浪的时空趋势、主导因素及其生态影响仍缺乏系统认知。

针对上述挑战，研究团队整合了近800个流域的气象、水文、水质和流域属性大数据，并基于深度学习重构了1981—2019年的日尺度水温和溶解氧时间序列数据。在此基础上，考虑河流对大气响应可能存在的时间滞后，建立了大气-河流复合热浪（ARCH）识别框架，并系统分析其时空变化趋势、主要驱动因素及水环境效应，得出以下研究结果：

河流热浪与复合热浪快速增强。研究发现，过去40年间，大多数河流热浪持续增强，其增长速度明显超过大气热浪。同时，大气热浪与河流热浪具有高度同步性，多数河流热浪以大气-河流复合形式发生。自20世纪80年代以来，复合热浪发生频率已增加约三倍，且高海拔河流的增长趋势明显，表明山地河流正在成为复合高温风险快速上升的敏感区域。

复合热浪进一步加剧河流升温和缺氧风险。与单一河流热浪相比，复合热浪会使河流水温额外升高16%，并使溶解氧含量进一步下降2.9%。随着气候持续变暖，大气热浪与河流热浪的复合事件发生频率将不断上升，并逐步成为常态。高排放情景预测表明，未来河流热风险将不再局限于相对独立、短时的单一事件，而是向持续时间更长、影响范围更广的复合型高温风险格局转变。

大气—河流复合热浪发生频率的时空分布

本研究由河海大学牵头，联合长江水利委员会水文局、扬州大学、中国科学技术大学、中国科学院南京地理与湖泊研究所、美国加州大学欧文分校、荷兰乌得勒支大学和英国班戈大学等单位共同开展。水灾害防御全国重点实验室、长江保护与绿色发展研究院2025级博士研究生周钰为论文第一作者，直伟和鲁春辉教授为共同通讯作者，博士后申言霞为共同第一作者。研究得到国家自然科学基金、中央高校青年教师科研创新能力支持项目和江苏省基础研究计划资助，并在启动阶段得到了河海大学和水灾害防御全国重点实验室的项目资助。研究工作同时得到了河海大学高性能计算平台的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41561-026-02040-y