DOI:https://doi.org/10.1029/2024JD041566![]()
华北地区暖季干旱频发，对当地水循环和社会经济生活产生重大影响。为了更好地理解局地陆气耦合对干旱的调制作用，我们利用40年的第五代欧洲再分析（ERA5）数据集，通过对流触发潜力（CTP）和低层湿度指数（HI）两个将局地陆气耦合分为四种模式的指标，识别出该地区以干湿耦合模式为特征的天数，并根据一段时间内干湿耦合天数的相对数量定义一个标准化耦合干旱指数（SCDI）。
结果表明，在干耦合日，大气对水分的需求更高，净辐射和地表感热通量增加，潜热通量减少，因此干耦合促进干燥；同样，湿耦合促进湿润。在干耦合事件（即连续多日耦合状态相似）中，土壤湿度与大气湿度之间的正反馈作用，加之不利于降水的大气条件，导致土壤湿度持续下降，水汽压差增加，使土壤干旱和大气干旱持续并加剧；相反，湿耦合事件有利于干旱的恢复。SCDI能有效捕捉不同强度干旱的时空演变，表明干湿耦合对华北地区干旱的持续和恢复具有重要作用。
图2.干湿耦合日平均向下短波辐射（a）、向上短波辐射（b）、净短波辐射（c）、向下长波辐射（d）、向上长波辐射（e）、净长波辐射（f）、净辐射（g）、总云量（h）、感热通量（i）、潜热通量（j）的日变化（W/m 2）。
图3.CTP-HI 空间中每日平均T 2m异常（a，°C）、VPD 异常（b，kPa）和土壤湿度（0–7 cm）变化（c，10 −3 m 3 /m 3 ）的散点图。蓝线（红线）内的区域表示湿（干）耦合状态。图4.白天ISM-LH（a、b；单位：W/m 2）和ISM-SH（c、d；单位：W/m 2）干燥和潮湿耦合日。图5.在不同 SM 百分位数分隔的湿耦合事件和干耦合事件中 0–7 厘米 (a)、7–28 厘米 (b) 和 28–100 厘米 (c) SM 的演变。(d) 初始 SM 百分位数为 (0–7 厘米) 的干耦合事件和湿耦合事件的平均持续时间。在不同初始值分隔的事件中 HI (e) 和 CTP (f) 的演变。蓝线和红线分别代表湿耦合事件和干耦合事件。图6.湿润（蓝线）和干燥（红线）耦合事件期间白天平均0~7 cm SM（a）、VPD（b）、SH（c）、LH（d）、PBL（e）、LCL（f）、白天和夜间降水（g）的演变。g中的虚线表示降水的变化趋势。
图7.2006年和2009年格点（118.5°E，41°N）干湿耦合事件期间SM百分位数与降水的演变特征。阴影区域代表持续性干湿事件。图8.从 5 月到 9 月的每个月，四种耦合方式的多年平均概率的空间分布分别为湿耦合（第一行）、干耦合（第二行）、过渡（第三行）和大气控制（最后一行）（a-e）。图9.暖季 SCDI 与平均 SM (a)、VPD (b) 和 5 个月时间尺度 SPEI (c) 之间的相关系数的空间模式，彩色区域在 99% 置信水平下具有统计显著性。每个月和整个暖季的 SCDI 与 SM (d)、VPD (e) 和 SPEI (f) 之间的相关系数的箱线图。虚线和虚线分别表示 99% 和 95% 显著性检验水平下的相关系数。图10.1981 年至 2020 年暖季极端多雨月份（a）和极端少雨月份（b）对应的 SCDI 复合分布。图11.SPEI (a) 和 SCDI (b) 检测到的极端、严重和中度干旱的空间覆盖百分比的月变化。SPEI 和 SCDI 分别检测到的干旱空间模式以及 1997 年和 2001 年暖季的 SCDI 值 (c)。![]()
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