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北师大郝增超详述当前中国区域四种复合型极端事件的研究进展

花匠小妙招
2025-04-26 03:58

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交叉学科

Interdisciplinary

近日，北京师范大学水科学研究院郝增超教授在Cell Press细胞出版社旗下交叉学科期刊iScience上发表了题为“Compound events and associated impacts in China”的研究，梳理了当前中国区域四种复合型极端事件（昼夜复合高温事件、复合高温干旱事件、复合洪水（强降雨）高温事件以及沿海地区复合洪水事件）的研究进展，并探讨了未来研究方向，包括①从复合的角度研究极端事件；②在复合事件模拟中考虑人类活动；③开展定量化的复合事件风险评估；④开展系统性的复合事件适应对策研究。该研究可为深化对复合型极端事件的认识、加强对气候变化的影响和风险评估提供参考。

相关背景

导致社会或环境风险的多个事件或者致灾因子（如干旱、热浪、洪水）的组合通常定义为复合型极端事件，简称复合事件（具有多种类型，包括先决条件、多元变量、时间复合和空间复合）。相比于单一极端事件，复合事件对不同系统或部门可能带来更大的负面影响。气候变化导致多种复合事件的频率和强度增加，对水资源供给、农业生产、公共卫生和基础设施等造成了前所未有的威胁。由于气候类型复杂、升温速度快、人口密度大等因素，中国处于全球复合型极端事件及灾害的脆弱区。大量预估研究表明，未来中国多种类型的复合事件可能进一步增加，对水安全、粮食安全、生态安全等带来严重威胁。因此，迫切需要认识中国区域复合事件演变特征及其对不同部门或者系统的影响。

复合事件研究进展

目前学者们已经对中国区域开展了多种复合型极端事件的评估工作，包括昼夜复合高温事件、复合高温干旱事件、复合洪水（强降雨）高温事件和沿海地区复合洪水事件，如图1所示。这些复合事件是在不同时间和空间尺度上的变量或者致灾因子的组合，其影响横跨多个系统或者部门，包括生态系统、水资源、农业生产、人类健康和基础设施等。当前研究在复合事件观测到的过去变化和未来预估方面取得了诸多研究成果，但在诊断、量化风险以及评估适应对策等方面还需要加强。

图1. 四种复合型极端事件及影响示意图

昼夜复合高温事件、复合高温干旱事件、复合洪水（强降雨）高温事件均观测到增加的趋势，且预估研究表明，这三种复合事件未来可能更为频繁。昼夜复合高温事件意味着白天和夜晚高温热浪的双重影响，该事件可能损害人体的体温调节功能，从而导致高发病率和死亡率。由于城市化进程的加快以及城市热岛效应，中国城市地区出现昼夜复合高温事件的频率和持续时间大幅增加。同时中国城市地区人口密度较高且持续增长，可能进一步放大昼夜复合高温事件的风险，未来预计其风险可能进一步增加。复合高温干旱事件可能导致供水减少、作物产量下降以及生态系统退化。在过去60年，复合高温干旱事件呈现频率增加、持续时间延长以及影响范围扩大的演变特征。预计未来中国复合高温干旱事件发生更为频繁，全球升温控制在1.5摄氏度（相比2摄氏度）可以减少约25%的空间影响范围。复合洪水（强降雨）高温事件可能对基础设施、人群健康和生命财产安全等带来巨大损失，1961年以来中国区域该事件发生频率明显增加，到21世纪末该事件发生频率可能增加数倍。河口海岸地区的洪水事件往往与多个气象、水文、海洋要素有关，由风暴潮、河流洪水及内涝组合导致的复合型洪水往往比单一类型洪水影响更大。未来全球变暖导致海平面上升，可能进一步加剧河口海岸地区的复合型洪水事件的发生频率或强度。

未来研究方向

复合型极端事件的发生与演变受到自然因素和人类活动的共同影响。人类活动的直接干预（如取水、调水）和土地利用/覆盖的变化可能会影响区域气候和水循环过程，这些人类活动导致复合事件机理、演变以及对社会经济和生态系统的影响更加复杂。例如，随着社会经济和城市化建设的飞速发展，中国城镇人口比例从1999年的35%上升到2015年的56%，由于城市化对水循环过程以及区域极端天气气候事件的影响，在进行复合事件（如昼夜复合高温事件）模拟及影响评估时，需要将城市化变化纳入研究框架中。

复合事件对自然系统和人类社会的影响除了与其危险性有关，还与不同系统对极端事件的暴露度和脆弱性有关。目前中国区域复合事件的大多数研究都集中在危险性方面（例如频率或强度）的变化，一些研究评估了中国粮食主产区等暴露度的变化，然而，不同部门或系统的复合事件风险评估仍然有限。其中一个原因是区域单一气候、水文、农业和社会经济系统的研究很难涵盖整个灾害链风险（例如，复合高温干旱事件对水资源或粮食安全的影响），因此未来需要加强学科和部门之间的合作，以更全面地评估复合型极端事件对自然生态系统和人类社会经济系统带来的风险。

极端事件的适应性措施是应对气候变化的重要研究领域，在复合型极端事件模拟和风险研究的基础上，需要评估各种适应对策，以应对复合事件的复杂风险。与单一极端事件不同的是，复合型极端事件的发生发展过程中多种风险可能在时间与空间上复合（如图2所示，以复合高温干旱事件为例），同时一些适应性措施可能会产生复杂的后果（即对一种风险的适应选择或反应可能会增加或减少其他风险）。例如，灌溉（如抽取地下水）是应对农业干旱和热浪风险、保障粮食安全的有效适应措施。然而，在一些区域该措施可能同时导致地下水位下降、水资源减少，甚至可能导致土壤盐渍化，从而对粮食安全带来新的威胁。这就需要采取跨学科、多部门的适应对策研究，对复合型极端事件进行适应效益和成本评估。