黄河中上游全新世极端洪水的时空分布与气候驱动机制

理解历史时期黄河洪水的时空演变规律，对于认识河流自然变化特征及评估未来洪水风险具有重要意义。然而，由于仪器观测记录时间短、历史文献记载不全且空间分布不均，获取长时间序列的极端洪水信息面临巨大挑战。基岩河谷中保存的洪水滞流沉积物为重建万年至千年尺度的古洪水事件提供了可靠的地质证据。本研究系统收集并整合了已发表的黄河中上游洪水滞流沉积数据，通过严格的质量筛选和综合分析，重建了该区域全新世极端洪水的时空分布格局，并从千年与百年尺度探讨了洪水发生的空间一致性特征及其气候驱动机制。

图1.（A）黄河中上游洪水滞流沉积点分布及下游河道历史变迁；（B）洪水滞流沉积的年代分布

经过严格筛选，本研究从30个高质量的滞流沉积序列中提取出72个符合质量标准的洪水沉积单元，据此重建了黄河中上游全新世极端洪水的时空分布。结果表明，全新世期间存在五个明显的洪水高频期：~8500 yr BP、6300-6100 yr BP、4300-4000 yr BP、3400-3000 yr BP以及1800-1600 yr BP。值得注意的是，~5000 yr BP以后，极端洪水发生频次显著上升，且影响范围从局部扩展至区域甚至流域尺度，反映出中晚全新世以来区域水文气候格局发生了重要转变。

图2. 黄河中上游全新世极端洪水的空间分布（a）、时间序列（b）及与其他地区洪水记录和气候驱动因素对比

分析显示，洪水高频期在百年尺度上与“干-冷”型气候配置相吻合，具体表现为夏季风减弱、冬季风增强、ENSO活动加剧以及北大西洋冷事件频发时更易发生异常洪水。其形成机制与太阳活动减弱引起的高低纬度气候系统联动有关：在低纬度地区，类厄尔尼诺状态及异常反气旋有利于西太平洋水汽向华北输送；在中纬度地区，西伯利亚高压增强导致异常气旋-反气旋配对，促进北极冷气流南下。两者共同作用使水汽在华北地区辐合，从而引发极端暴雨和洪水。此外，研究还探讨了异常洪水对下游社会发展的可能影响，指出4300-4000 yr BP和3400-3000 yr BP的洪水高频期，可能与黄河下游龙山-二里头文化过渡期及商周之际聚落数量减少、分布范围收缩以及人口迁徙等社会变迁存在联系，体现了极端水文气候事件对早期文明进程的潜在影响。

图3. 低太阳活动导致黄河中上游极端洪水的低纬度和中纬度响应示意图

该研究成果以《Holocene extreme flood distribution patterns in the upper and middle Yellow River: A review based on slackwater deposits》为题，发表在国际地球科学顶级期刊Earth-Science Reviews (IF: 10)上。河南大学地理科学与工程学部教师高文华副教授为第一作者，李开封副教授和苗晓东教授为共同通讯作者。该研究受到国家自然科学基金项目（41701009, 41501214, 42177425）以及教育部人文社科基金（No.17YJCZH046; 23YJAZH064）以及河南省自然科学基金（222300420420）共同资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.105039

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