中国农业大学佟玲教授J. Hydrol.发文,揭示西北地区气象与农业干旱的时空动态:传播、驱动因素与预测

文摘   2024-12-15 12:02   荷兰  
DOI:https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.132492

传统干旱研究侧重于干旱时空演变规律的研究,而对干旱传播机制的研究较少。同一种干旱传播模式存在不同程度的对应性。本研究利用标准化降水蒸散指数(SPEI)和植被状况指数(VCI)表征气象干旱(MD)和农业干旱(AD),分析了1982—2020年西北地区干旱的时空特征,探讨了AD与MD之间的相互作用,包括相关性、时滞性、传播特征和主要传播方式,分别评估和量化气候变化(CC)和人类活动(HA)对AD的影响,预测不同程度干旱传播的概率和重现期。

研究结果表明:(1)MD持续时间短、频率高、严重程度低,而AD频率较低但持续时间较长、危害较大。近40年来,MD呈下降趋势,AD呈加重趋势。(2)AD一般滞后MD 1—3个月,约33.72%的地区滞后1个月左右。总体上,AD与MD呈正相关,但近10年来MD对AD的负面影响有所减弱。(3)西北地区干旱传播方式以“一对一”为主,宁夏、甘肃和南疆为“多对一”模式。(4)AD对不同气候环境因子的敏感性存在明显的地域差异,SPEI、土壤湿度和最高温度对AD的影响较大。CC主要对AD有正贡献,54.24%的地区HA有负贡献。(5)未来MD以轻度干旱为主,AD以无旱、轻度干旱和重度干旱为主。青海、宁夏和新疆北部的AD较为严重,不同程度的MD容易导致相同程度或更严重的AD,对干旱重现期的分析表明,严重的AD可能对未来西北地区农业发展产生更大的不利影响。

图2.研究框架。

图 3 . 1982—2020 年西北地区 MD(a)、AD(b)和 M-K 检验趋势空间分布。不同位置 MD 和 AD 的 M-K 检验(cn)。SX:陕西,QH:青海,NX:宁夏,GS:甘肃,NJ:北疆,SJ:南疆。

图4.基于游程理论识别的干旱特征空间分布。

图5. XWT (a)、WTC(b)能谱、MD和AD的时滞周期(c)。

图 6 . Rr 至 MD 和 AD 的空间分布。

图 7 . MD 和 AD 的 Pearson 相关性检验 (a)(c)(e) 以及显著性检验 (b)(d)(f)。

图 8.气候环境因素对 AD 变化敏感性的空间分布。红色表示气候环境因素与 AD 呈正相关的区域,蓝色表示呈负相关的区域。

图9 . 1982年至2020年西北季风中CC(a)和HA(b)对AD的相对贡献。

图 10 . 2021–2025 年(a)、2026–2030 年(b)的 MD 值预测,以及 2021–2025 年(c)和 2026–2030 年(d)的 AD 值预测。

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