東北地理所在未來(lái)氣候變化下全球干旱演化速度研究方面取得重要進(jìn)展
氣候變化引起干旱頻發(fā)和強(qiáng)度增強(qiáng)，并呈現(xiàn)爆發(fā)速度加快的趨勢(shì)，對(duì)全球水安全、糧食安全和生態(tài)安全產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。干旱演化速度在很大程度上決定了干旱的持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度、嚴(yán)重性及其致災(zāi)性，因而成為近年來(lái)氣象水文學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和前沿。然而，已有研究多關(guān)注單一干旱類型的時(shí)空演變特征及多類型干旱之間的傳播過(guò)程，缺少?gòu)母珊凳录?nèi)在過(guò)程（發(fā)展過(guò)程和恢復(fù)過(guò)程）視角對(duì)干旱演化速度的認(rèn)識(shí)，給干旱監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估與有效應(yīng)對(duì)帶來(lái)諸多挑戰(zhàn)。
東北地理所水文與水資源學(xué)科組利用第六次國(guó)際耦合模式比較計(jì)劃(CMIP6)中偏差矯正后的34個(gè)模式數(shù)據(jù)，基于標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)和游程理論，從瞬時(shí)發(fā)展速度（Instantaneous development speed,IDS）和瞬時(shí)恢復(fù)速度（Instantaneous recovery speed,IRS）兩方面量化了干旱內(nèi)在演化過(guò)程，評(píng)估了全球未來(lái)氣候變化下不同共享社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑情景（SSP245和SSP585）及不同升溫水平（1.5°C、2°C和3°C）下全球干旱演化速度。
圖1.?基于游程理論的干旱瞬時(shí)發(fā)展速度和瞬時(shí)恢復(fù)速度的定義
研究發(fā)現(xiàn)，在1950-2014年，全球范圍內(nèi)干旱發(fā)展速度普遍快于恢復(fù)速度，且干旱發(fā)展速度較快的區(qū)域往往干旱恢復(fù)速度也相對(duì)較快。研究確定了八個(gè)干旱IDS和IRS均較快的熱點(diǎn)地區(qū)，分別是阿拉斯加、加拿大西北部、南美洲中西部、地中海沿岸-北非、南非中部、澳大利亞西北部、中國(guó)干旱半干旱區(qū)及內(nèi)蒙古、俄羅斯遠(yuǎn)東西北部（圖2）。
圖2. 1950-2014年全球的干旱瞬時(shí)發(fā)展速度（a）和瞬時(shí)恢復(fù)速度（b）的空間分布。黑框表示全球八個(gè)干旱發(fā)展和恢復(fù)速度較快的熱點(diǎn)區(qū)域。
與歷史時(shí)期相比，SSP245情景下全球約69.5%的區(qū)域干旱發(fā)展速度加快，29.4%的區(qū)域干旱發(fā)展速度減慢；干旱恢復(fù)速度將主要呈下降趨勢(shì)，約53.1%的陸地區(qū)域干旱恢復(fù)速度將會(huì)變慢。SSP585情景下，全球大部分地區(qū)IDS和IRS將會(huì)下降，尤其是北半球高緯度地區(qū)IDS和IRS下降最為明顯，但北半球低緯度地區(qū)IDS和IRS將會(huì)增加；全球約43.3%的區(qū)域IDS將會(huì)加快，55.7%的區(qū)域IDS變慢；IRS變慢的全球面積占比達(dá)75.1%（圖3）。
圖3. 與歷史多模型集成均值比較，SSP245和SSP585情景下干旱瞬時(shí)發(fā)展和恢復(fù)速度的相對(duì)變化（%）。正值表示干旱發(fā)展或恢復(fù)過(guò)程的加速，反之亦然。
隨著全球變暖加劇（1.5°C、2°C和3°C），IDS和IRS較快的區(qū)域?qū)U(kuò)大，低IRS區(qū)域?qū)⒖s小，但IDS較慢的區(qū)域也會(huì)增加。在SSP245和SSP585情景下，八個(gè)歷史時(shí)期的熱點(diǎn)地區(qū)在未來(lái)不同升溫水平下仍將持續(xù)存在，但變化趨勢(shì)各異（圖4）。
圖4. 與歷史多模型均值相比，SSP245和SSP585情景下不同升溫水平（1.5℃、2℃和3℃）下干旱瞬時(shí)發(fā)展速度（IDS）和瞬時(shí)恢復(fù)速度（IRS）的相對(duì)變化（%）。
本研究為氣候變化下干旱演化及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了重要見解，強(qiáng)調(diào)在制定應(yīng)對(duì)策略時(shí)考慮干旱演化速度變化的必要性，對(duì)全球氣候變化下干旱監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估與有效應(yīng)對(duì)有重要的參考意義。
研究成果近期發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Journal of Hydrology》，中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所碩士研究生孫嘉豪和博士研究生章清松為共同第一作者，吳燕鋒項(xiàng)目副研究員為通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2021YFC3200203）、國(guó)家自然基金項(xiàng)目（41877160）等項(xiàng)目共同資助。
論文信息及鏈接如下：
Sun Jingxuan,Zhang Qingsong,Xu Y. Jun,Liu Xuemei,Chen Liwen,Zhang Guangxin,Wu Yanfeng*. Will drought evolution accelerate under future climate?Journal of Hydrology,2024,132552. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.132552
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