西加拿大流域夏季径流干旱的情节：历史归因与未来投影

为什么日益缩水的夏季河流关系到每个人

在不列颠哥伦比亚省南部，像菲沙河和哥伦比亚河这样的大河是该地区的生命线，提供饮用水、电力、灌溉以及对鲑鱼至关重要的栖息地。2023 年和 2024 年，这些河流在夏季异常低流，干扰了发电、触发了用水限制，并给已在升温的溪流带来了额外压力。本研究提出了一个影响超出加拿大边界的社区、生态系统和经济体的问题：当下的夏季缺水是如何被气候变化塑造的，又预示着我们的未来将如何发展？

两个糟糕的夏天，两种不同的故事

作者关注两个相邻的雪源补给流域：菲沙河和上游哥伦比亚河流域。他们使用一个由温度、积雪和降雨观测驱动的详细水文模型，重建了 2023 年和 2024 年夏季干旱的发展过程。2023 年，尽管冬季积雪并不异常偏少，夏季河流流量仍约比长期平均低约三分之一。2024 年，河流再次枯竭，但这次伴随的是有记录以来最少的冬季积雪之一。这两个对比鲜明的年份为剖析热量、积雪和降雨如何共同作用以产生夏季径流干旱提供了天然实验条件。

热量、积雪与降雨共同作用

通过运行受控的“如果如何”的情景模拟，研究人员构建了可分离各主要驱动因素的情节。对 2023 年，他们替换了不同组合的初始积雪条件和春—夏季天气模式。最清晰的结论是：异常炎热的 5 月和 6 月迅速融化了积雪，并将大量径流提前至春季，导致夏季干涸。2024 年的关键因素则不同。模型显示，仅非常低的冬季积雪便足以引发严重的夏季短缺，而若再叠加更干燥或更炎热的天气，流量会进一步下降。在多年数据的分析中，研究证实 4 月 1 日的积雪状况对夏季河流流量具有最强的控制作用，而暖季降雨和高温虽也重要，但为次要影响因素。

将我们的世界与更冷的世界比较

为了解长期增温已经在多大程度上改变了这些河流，研究团队还创造了一个“反事实”气候：即保留逐年天气模式但去除现代变暖趋势的近几十年版本。将这个更冷的世界输入水文模型后发现，2023 年和 2024 年本可有更深的积雪和更高的夏季流量。在真实的、已变暖的气候下，4 月 1 日的雪储约比无长期气候变化时低 4–20%，而夏季河流流量则比无长期气候变化时低 8–31%。换言之，人为驱动的变暖已经将这两次事件从中等程度升级为更为严重的干旱。

一个更频繁且更严重的低水位未来

研究接着使用来自 11 个全球气候模型、下切到区域尺度的气候投影进行前瞻模拟。随着全球气温上升，这些流域的冬季预计变得更暖并略微更湿，但越来越多的额外降水将以雨而非雪形式出现。模型显示积雪不断减少并趋向早期融化，同时夏季变得更热更干。在地球较工业化前水平升温约 3 °C 时，预计这些流域中超过一半的年份将出现低于今天中等干旱阈值的积雪和夏季径流条件。像 2023 年那样严重或更糟的干旱将由罕见变为常见。

当干旱叠加发生时

除了干旱发生的频率，作者还探讨了不同类型的干旱如何相互叠加。他们跟踪“雪枯竭”（极低的冬季积雪）、“气象干旱”（干燥、炎热的春季和夏季）以及“径流干旱”（低河流量）。目前，严重的夏季河流短缺通常与差的积雪年同时发生。然而在更暖的世界里，低雪与炎热干燥天气混合的年份变得更频繁且更极端。到全球增温 4 °C 时，这类三重复合的干旱年份在两个流域的所有夏季中占比显著上升。分析表明，依赖雪融作为天然蓄水库将变得风险更高，而夏季降雨与高温将在驱动水资源短缺中扮演更重要的角色。

这对人类与河流意味着什么

论文得出结论：气候变化已使不列颠哥伦比亚省南部近期的夏季缺水显著恶化，并且正把历史上罕见的事件转变为常态。随着积雪减少与高温加剧，社区、抽水发电系统、农户和鲑鱼赖以生存的河流将面临更频繁且更严重的低流夏季。为这一未来做规划——通过改善蓄水、管理需求和保护脆弱生态系统——将是必要的，以便社会在全球雪源供给河流系统的夏季径流干旱风险日益增加时保持主动应对能力。

引用: Shrestha, R.R., Cannon, A.J. Storylines of summer streamflow droughts in western Canadian watersheds: historical attribution and future projections. npj Nat. Hazards 3, 41 (2026). https://doi.org/10.1038/s44304-026-00204-9

关键词: 径流干旱, 积雪, 气候变化, 不列颠哥伦比亚省河流, 水资源