1. 标题

Global attribution of runoff variance across multiple timescales

全球不同时间尺度径流变化归因分析

2. 成果信息

Liu, J.Y., Zhang Q., Feng S., Gu X., Singh V.P., Sun P. (2019） Global attribution of runoff variance across multiple timescales, Journal of Geophysical Research: Atmospheres.

(https://doi.org/10.1029/2019JD030539）

由国家重点研发计划（2019YFA0606900），国家杰出青年科学基金（51425903），中国博士后科学基金（41621061），国家自然科学基金（41771536，41901041，41871029），湖北省自然科学基金（2019CFB221），中国地质大学（武汉）基本科研专项经费（162301182729）以及黄土与第四纪地质国家重点实验室（中国科学院地球环境研究所）开放基金（SKLLQG1849）共同资助。

3. 成果团队成员

刘剑宇，张强，冯舒云，顾西辉，Vijay P. Singh，孙鹏

刘剑宇（第一作者），中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院副教授，主要从事全球变化水文响应研究，联系方式（liujy@cug.edu.cn）。

张强（通讯作者）北京师范大学教授，环境演变与自然灾害教育部重点实验室主任，民政部/教育部减灾与应急管理研究院副院长。主要从事流域水循环演变机理及气象水文极值等方面的研究。现已发表论文190余篇，其中SCI学术论文已发表102篇，包括第一作者或通讯作者SCI学术论文85篇（联系方式：zhangq68@bnu.edu.cn）。

4. 成果介绍

本文基于Budyko模型下的径流变化全微分方程和平均离差展开方程，提出综合考虑气候变化（降水和潜在蒸发变化）、陆地储水变化和下垫面变化影响的任意时间尺度径流变化归因方法，为揭示变化环境下不同时间尺度径流响应研究提供一种新的方式。此外，鉴于目前尚无全球尺度径流年际和年内变化归因研究，本文基于上述方法首次评估了不同时间尺度全球径流变化成因。

图1 研究区域

该方法充分考虑了陆地储水变化和下垫面变化对径流变化的影响，并避免了已有方法评估的各驱动因子影响量相互重叠现象。模拟与实测结果对比显示（图2），该方法对径流变化模拟效果良好，忽略陆地储水变化的影响将导致模拟径流变化的高估，而忽略下垫面变化的影响将导致径流模拟的低估。

图2 模拟与实测径流变化对比

研究结果表明，降水变化是全球径流变化的最主要原因，其对全球径流年内、年际和多年变化的平均贡献率分别为83%，98.3%和86.7%。陆地储水对全球径流变化的贡献率随着时间尺度的增加而减少，其对年内尺度径流变化的贡献率明显大于对年际和多年尺度的贡献率。陆地储水主导了中高纬大部分流域径流年内变化，主要包括加拿大北部、欧洲北部、亚洲西北部等地区。潜在蒸发变化对全球径流变化的影响相对较小。下垫面变化主导了全球13.1%流域年际尺度径流变化，其影响普遍远大于陆地储水变化和潜在蒸发变化对多年径流变化的影响。因此，径流变化相关研究，在长时间尺度上应该考虑下垫面的作用，而短时间尺度上必须考虑陆地储水变化的影响。

图3 降水（P），陆地储水变化（∆S），潜在蒸发（ ）和下垫面变化（n）对全球径流变化贡献率（%）

该文所提出的方法可应用于不同时空尺度水文模拟与归因分析，研究结果有助于全球水资源变化定量评估和管理。