J. Hydrol.|水文气象状况变化对干旱传播的影响:气象到水文的视角

文摘   2024-07-02 12:08   日本  

DOI:https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.131476

主要内容:

探索干旱传播关系和阈值对于控制和减轻干旱至关重要。然而,以前的研究忽视了水文气象变量随时间变化趋势对干旱传播及其阈值的影响。本研究提出了一个综合框架,重点研究从气象干旱到水文干旱的干旱传播。使用年时间尺度上的降水量和径流量的累积差异曲线秩检验来确定干旱传播的阶段,包括增加和减少趋势。标准化降水指数 (SPI) 和标准化径流量指数 (SSI) 分别用作气象和水文干旱指数。此外,还确定了从气象干旱到水文干旱的传播关系和阈值,并比较了不同阶段之间的差异。通过将综合框架应用于中国三江源地区(包括黄河、长江和澜沧江),验证了该框架的适用性。该地区对中国具有战略重要性,人类活动相对较少。该框架揭示了不同状态转换时期干旱传播和阈值的变化。

主要结论:

在水文气象变量增加和减少趋势期间,SSI 对 SPI 的响应灵敏度以及从气象干旱传播到水文干旱的概率和阈值有所不同。当考虑状态转换特征时,气象干旱传播到水文干旱的阈值高出 2.81 %–16.90 %。这些结果表明,在研究干旱传播关系和阈值时,考虑水文气象变量的状态转换可以改善干旱预警并加强干旱防治和缓解工作。

主要图表:

图1.本研究框架。SPI和SSI分别代表标准化降水指数和标准化径流指数。PCC代表皮尔逊相关系数。

图4.年径流量和降水量的累积差异曲线。

图 5 .不同时期SSI-1 和 SPI- n (n ∈ [1, 24]) 之间的皮尔逊相关系数。绿色圆圈表示 SSI-1 和 SPI- n之间相关性最强的时间尺度“ i ” 。

图6.一年中各月不同时间尺度上SSI-1与SPI-n的相关性。相关系数越大,表示SSI对SPI的敏感度越大。

图7.桑基图显示了在不同水文气象形势转换期间气象干旱和水文干旱之间不同干旱等级之间的干旱传播关系。图内的数字表示特定干旱等级向另一等级传播的总次数。

图8不同等级的气象干旱(即无旱、轻度干旱、中度干旱、重度干旱和特大干旱)传导不同等级的水文干旱的概率统计。

图9 .基于SSI-1识别的水文干旱特征箱线图和基于SPI的气象干旱特征箱线图[考虑政权更替(MD_con)和不考虑政权更替(MD_dis)]。(a)唐乃海站;(b)直大门站;(c)成都站。

图10.水文与气象干旱特征(即干旱持续时间和干旱严重程度)之间的非线性响应关系(即三参数对数函数)。(a)、(b)为唐乃亥站;(c)、(d)为支大门站;(e)、(f)为成都站。(a)、(c)、(e)为干旱持续时间的响应关系;(b)、(d)、(f)为干旱严重程度的响应关系。

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