当多个流域近乎同步发生洪水时，其产生的灾害影响往往更为严重。例如2013年6月欧洲中部、东亚、北美和澳大利亚地区同时发生流域洪水，产生的经济损失占当年全球洪灾损失一半。不同流域近乎同时发生相当量级洪水，被认为是流域水文过程的“同频共振”现象。然而，这一现象的演变特征以及物理机制尚未得到揭示，主要瓶颈在于流域洪水过程受到大气和陆地水文要素的非线性相互作用影响，缺乏刻画不同空间尺度流域水文联系的科学方法和数据。

近日，现金网-线上足球现金网 杨龙教授团队通过系统收集和整合全球4400多个流域近200万个洪水记录，从复杂系统角度构建了一套描述流域水文过程时空联系的指标以及变化归因方法，深刻揭示了全球流域洪水在行星尺度上的“同频共振”现象及其形成机制。

研究发现，过去40年流域洪水在行星尺度上的“同频共振”现象正在逐步增强，所影响范围也呈显著增加趋势。气候遥相关因子与流域下垫面属性通过调制降水、气温等洪水过程要素，塑造了全球不同热点流域的洪水时空联系。从全球尺度看，尽管气候条件和流域属性上差异显著，地理上相距甚远的流域仍可能表现出相似的洪水响应特征，强调了流域水文功能相似性在洪水风险管理中的重要性。通过整合跨区域数据和经验，可以约束洪水预测模型，完善未来气候条件下的洪水风险管理策略。流域洪水时空联系加强也为气候变化背景下全球水循环加速提供了直接证据，人类社会需要通过协同合作来应对日益加剧的全球流域洪水风险。

上述成果以“Synchronization of global peak river discharge since the 1980s”为题发表在Nature Climate Change期刊（//www.nature.com/articles/s41558-025-02427-6）。论文第一作者为现金网-线上足球现金网 博士生杨依欣，通讯作者为现金网-线上足球现金网 杨龙教授。论文其他合作者包括普林斯顿大学Gabriele Villarini教授和Gabriel Vecchi教授、华东师范大学赵舫研究员、南京大学大气科学现金网 黄丹青教授，以及清华大学孙艺达博士（现金网-线上足球现金网 17级本科生）和田富强教授。研究得到国家自然科学基金面上项目和南京大学教育部关键地球物质循环前沿科学中心的资助。

研究基于全球4407个流域年最大洪峰流量时间序列，通过定义洪水量级相关和发生时间同步等指标，构建了全球流域洪水复杂网络，视流域为网络中的节点。图1A展示了发生跨越千里（超过4500公里）远程同步的流域网络。全球流域洪水同时存在“行星尺度”（如北美西北部-北欧/阿尔卑斯地区-中国）和“次行星尺度”的同步特征（如北美-亚马逊、中国-南澳大利亚），各区域洪峰时间差异平均为16天。这些发生远程同步的流域相比局地同步的流域具有更大的流域面积、更为集中的洪峰时间和更为单一的洪水类型（图1B-D）。

图1 全球流域洪水同步网络。（A）仅发生局地同步（紫色散点）和发生远程同步（绿色散点）的流域空间分布，以及远程同步的流域网络（灰线）；局地同步和远程同步流域在流域面积（B）、季节聚集程度（C）以及洪水复杂程度（D）均存在显著差异

通过逐滑动15年窗口构建全球流域洪水同步网络，研究进一步探究同步网络的时间变化特征，根据各流域的连接线密度识别网络中的“社区”。研究发现全球流域洪水同步网络的同质性增强，即“社区”数量显著下降，远程同步流域数量和面积均显著增加，表明全球流域洪水同步加剧（图2）。北大西洋涛动、厄尔尼诺-南方涛动、北大西洋年代际震荡、太平洋年代际震荡等大尺度气候遥相关因子，能够较好重建全球洪水同步指标的年际变化。洪水远程同步增加的区域主要位于澳大利亚、欧洲中部和南非，其流域数量超过了远程同步减少的流域。从成对的同步区域来看，欧洲和东亚、美国-巴西等地区洪水远程同步呈现加强趋势，北美和欧洲/中国的洪水远程同步呈现减弱趋势。

图3 全球流域洪水同步网络变化。（A）网络中“社区”显著减少（蓝色线），且能被大尺度气候遥相关因子较好地重建；远程同步流域的数量（B）和流域面积（C）均显著增加

根据流域洪水前期降雨和融雪条件，将流域洪水分为降雨和融雪洪水，进而将洪水远程同步分为降雨-降雨，降雨-融雪，融雪-融雪三类，并分别选取三对热点地区，探究热点地区流域洪水同步发生前期的大气和海温异常（图3）。

研究发现，拉尼娜、太平洋年代际震荡和北大西洋年代际震荡通过引发降雨和气温异常，使得洪水出现时间发生异常，从而使得这些成对地区洪水发生同步。在拉尼娜年，我国东北和澳大利亚东南部在大气低层850 hPa同时存在低压槽，其东侧存在高压脊大气，这样的大气环流形势有利于持续性暴雨从而导致洪水；持续性暴雨通过增加土壤水推迟洪峰出现时间，从而导致两地洪水出现时间同步。在太平洋年代际震荡的负相位，西太平洋副热带高压偏北，可能使得中国东南部降雨和洪水提前，同时北美西部近地表气温偏冷，使得当地融雪及其导致的洪水出现时间滞后，从而使得两地区洪水出现时间发生同步。北大西洋年代际震荡通过调制近地表气温和融雪洪水出现时间，从而调制北美西部和欧洲北部洪水同步。

图3 降雨-降雨（A），降雨-融雪（B），融雪-融雪（C）三类洪水远程同步热点地区（散点和连线），及其同步时的海温异常模态（第一行），洪峰流量时间序列（第二行）和洪峰出现时间概率密度分布（第三行）

全球洪水同步性增强与海温呈现显著相关，全球平均海温相关性可达0.73，可能与全球气温升高导致的全球水循环加速有关。洪水同步性增强趋势可能通过同步引发作物减产，对现有的社会经济韧性与全球农业贸易构成潜在威胁。例如，中国是巴西大豆的最大进口国，同时也是重要的大豆生产国。两地区洪水存在明显远程同步，其中中国东南部的洪峰时间大约滞后于亚马逊流域约10天。而两地区洪水同步性呈显著增加趋势，对中国而言，这既可能威胁大豆进口，同时本地大豆产量也受到影响。此外，美国与巴西分别为世界第二和第一大的大豆出口国，其洪水同步性加剧，可能导致全球农业贸易面临较大风险。本研究所识别的全球流域洪水同步时空特征，有助于各国政府在国际贸易中采取结构性适应策略，以缓解同步性作物减产的影响。