基流是来自地下水、湖泊和融雪的持续流动，对于维持地表水流量至关重要，尤其是在干旱期间。在全球用水需求不断增加和气候变化影响的背景下，了解基流动态对于水资源管理至关重要。这项研究通过评估更精细时间尺度上的基流控制并研究其与水文干旱流量的关系，提供了新的见解。我们调查了气候因素如何影响全球五大气候区 7138 个集水区的季节性基流。
我们的分析发现降水是主要驱动因素，影响了 58.3% 的集水区，尽管其影响在不同气候区之间存在很大差异。在温带地区，降水占主导地位（61.9% 的集水区），而在热带地区，蒸发需求是主要因素（47.3%）。雪分数在以雪为主的地区（20.8%）和极地地区（48.5%）都特别重要。当蒸发需求或雪分数的影响超过降水的影响时，通常会出现负基流趋势。具体而言，在北部地区和落基山脉，积雪量主要控制基流变化，呈现出明显的负趋势。同样，在热带集水区，蒸发需求驱动基流变化，这也导致了负趋势。此外，我们的研究结果表明，基流变化与水文干旱严重程度密切相关，69% 的集水区观察到了同时发生的趋势。这些发现突出了基流变化、水文干旱严重程度与降水、蒸发需求和雪动态变化之间的关系。这项研究为可持续水资源规划和气候变化适应提供了重要见解，强调了管理地下水河流流量以减轻干旱影响的重要性。
图 1. 气候控制和基流之间的绝对因果关系强度。因果关系的强度以 MCI 检验统计值来衡量，这是一种量化因果关系强度的标准化测量，绝对 MCI 值范围从 0（最弱）到 1（最强）。（a）–（c）分别显示基流和气候控制（降水、雪量和蒸发需求）之间的平均因果关系的空间区域模式，以 25 x 25 公里的网格表示。此区域网格表示仅用于可视化目的，平均每个网格单元内观测到的站点 MCI 值。（d）–（h）显示五个主要气候区因果关系相关强度的核平滑分布。线条表示每个单独气候控制的预期 MCI 值。
图 2.以百分比表示 的三个气候因素（即降水、蒸发需求或降雪量）作为基流主要控制因素的相对发生率。图中所示的气候区域包括热带气候区 (A)、干旱气候区 (B)、温带气候区 (C)、寒冷气候区 (D) 和极地气候区 (E)。每个气候驱动因素对基流的影响都以不同的颜色表示，突出显示了不同区域不同程度的影响。
图 3. 标准化年基流和水文干旱变化的全球分析。纵坐标表示标准化年基流的线性回归趋势，横坐标表示年水文干旱的线性回归趋势。在图 (a) 中，四个区域用白色实线划出，表示p值 = 0.05 时的显著性水平（即相关趋势幅度）。当基流和水文干旱都表现出相似的趋势方向时，就会出现并发情况。基流和水文干旱呈负趋势的区域称为关键风险区，而基流或水文干旱呈负趋势的区域称为中等风险区。两者都呈正趋势的集水区位于正趋势区。图 (b) 展示了 7168 个 Caravan 集水区的全球分析结果。拟合的线性回归线在图 (b) 中以红色显示。
图 4. Caravan 流域标准化基流和水文干旱变化的空间分析。（a）和（b）分别说明基流和水文干旱回归趋势的空间分布，显著性水平设置为p值 = 0.05。显著的负趋势和正趋势分别用紫色和绿色表示。（d）和（e）分别显示了基流和水文干旱的趋势值的相应概率分布。（c）突出显示单个或同时发生的基流和水文干旱的空间分布。基流为负或水文干旱为负的流域以浅红色表示，代表中等风险。基流和水文干旱同时发生的流域以深红色表示，表示关键风险区；基流和水文干旱呈正趋势的流域以浅灰色显示，表示正趋势区。
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