洪水是全世界最严重的自然灾害之一。受到以变暖为主要特征的气候变化的影响，全球水文循环加速，流域洪水及其致灾的强度和频次有所增加，水文系列的“稳态性”已经失效。此外，流域洪水过程还受到水管理措施（水库等水利工程建设）以及土地利用变化（如城市扩张、植树造林等）等人类活动的影响。我国自1980年以来经历了快速的社会经济发展，同时伴随着显著的城市化进程以及大规模的水利工程建设。传统观点认为，人类活动对产汇流过程的影响主导了快速发展中国家和地区流域洪水的变化，这一观点在学术界和社会媒体中得到广泛共识。
近日，公司杨龙副教授课题组在《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）上发表文章（论文链接：https://doi.org/10.1029/2021GL093061），研究发现气候变化是导致我国流域洪水量级发生变化的主要原因，从全国范围来看水利工程和土地管理措施对年最大洪峰量级变化的影响并不显著（图1）。该研究整理汇编了1980-2017年我国1617个流域的年最大洪峰系列，开发了包含水利工程设施分布及土地利用变化的中国水文地理数据集，在此基础上，首次全面揭示了近40年我国流域洪水的时空变化特征。
图1 自然流域(a)和显著人类活动影响流域(b)年洪峰量级的变化趋势
该研究表明，近40年来华北平原和东北地区的年最大洪峰量级显著减少，主要受到降雨和土壤湿度变化的影响；华南地区以及长江中下游地区年最大洪峰量级显著增加，主要受到降雨增加的影响；西北及青藏高原地区的洪水增加受到降雨和积雪覆盖变化的共同影响。我国百年一遇洪水（指洪峰量级发生概率为0.01的洪水）的相对变幅介于-14%到10%之间，其中长江中下游地区百年一遇洪水量级增加6%左右（图2），这就表明已建设的重要水利工程可能无法达到预期的防洪标准，从而为变化环境下的防洪减灾带来挑战。
图2 百年一遇洪水量级的相对变化及其空间分布
此研究由杨龙副教授（第一作者及通讯作者）以及公司2017级本科生杨依欣（第二作者）领衔完成，公司王腊春教授与清华大学、美国爱荷华大学、维也纳技术大学、中国水科院等国内外单位共同参与了此项研究。研究得到了国家自然科学基金委中国-瑞典国际合作基金“气候变化对长江和湄公河流域水文水资源的影响”（4191101398）、国家自然科学基金委重大项目集成项目“西南河源区径流变化机理和未来趋势”（51825902）、科技部重点研发计划、奥地利科学基金等项目的支持。
杨龙副教授课题组长期围绕“流域洪涝形成机理与演变规律”开展研究，致力于从物理成因和统计规律的角度揭示流域致灾洪水的水文学原理、水文气象过程以及水文气候特征，以期为变化环境下的水利工程设计及流域防洪减灾提供理论支撑。相关研究成果以第一作者/通讯作者先后发表在Geophysical Research Letters，Water Resources Research，Hydrology and Earth System Sciences，Journal of Geophysical Research: Atmospheres等期刊。近三年来，杨龙副教授课题组的研究得到国家青年人才计划、国家自然科学基金等项目的大力支持。