图｜在埃塞俄比亚西南部，气候变化导致干旱加剧。（来源：联合国儿童基金会/Pouget）
“水是生命之源”，这句话我们从小听到大，可你是否想过，有一天水会变得极度稀缺，全球干旱如同一只凶猛的巨兽，张牙舞爪地威胁着人类的生存？就在我们为干旱问题焦头烂额之际，AI 却如同一颗闪耀的新星，在这片干涸的土地上带来了一丝希望的曙光。但这真的是解决全球干旱的终极答案吗？
来自《联合国防治荒漠化公约》（UNCCD）的数据显示，截至 2022 年，全球有高达18.4 亿人遭受干旱，其中4.7%遭受严重或极端干旱，25%的人口面临土地退化的风险。干旱问题带来的水资源短缺、粮食危机、公共卫生危机正显著影响人类的正常生产生活，已严重威胁全球生态系统安全。
另外一项发表在Science上的研究显示，在过去几十年中，全球范围的干旱正由缓旱向骤旱转变，骤旱或将成全球干旱的“新常态”。
曾几何时，我们以为干旱只是局部地区的偶尔现象，是老天爷偶尔的“小脾气”。然而，现实却给了我们沉重的一击。全球有高达 18 亿人遭受干旱，这个数字如同一块沉甸甸的巨石，压在每一个人的心头。想象一下，在炎热的非洲大陆，曾经肥沃的土地如今干裂得如同老人脸上的皱纹，庄稼颗粒无收，孩子们因为缺水而嘴唇干裂、眼神无助；在亚洲的一些地区，河流干涸，水井枯竭，人们不得不长途跋涉去寻找那一丝珍贵的水源；拉丁美洲，连续多年的干旱让无数人陷入了粮食危机。这一切，都在告诉我们，全球干旱已经不再是一个遥远的威胁，而是近在咫尺的危机。
传统的干旱预测方法，就像是一位年迈的智者，虽然有着丰富的经验，但在面对日益复杂的气候变化时，却显得有些力不从心。标准化降水指数、标准化降水蒸散指数等传统干旱指数，在实际应用中暴露出了投入大、计算成本高、跨地区结果不可靠等缺点。我们花费了大量的时间和精力去收集数据、分析模型，但得到的结果却往往不尽如人意，就像是在黑暗中摸索，始终无法找到那扇通往光明的门。
就在我们陷入迷茫和困惑之时，AI 犹如一道划破夜空的闪电，给我们带来了新的希望。来自沙迦大学的研究团队及其合作者基于决策树、广义线性模型、支持向量机等 6 种 AI 模型，开发出了一种新的基于 AI 的气象干旱指数。这种新的指数在与传统的干旱指数对比评估中显示出了明显的优势，它能够更好地评估和缓解干旱，为我们提供了更准确的干旱预警。就好像是一位年轻而聪明的探险家，带着我们穿越了那片迷茫的沙漠，找到了通往水源的道路。
图｜研究框架示意图。9 个常规指数分别为：标准化降水指数、标准化降水蒸散指数、Palmer 干旱严重程度指数、正常百分比指数（PNI）、China-Z 指数（CZI）、修正 China-Z 指数（MCZI）、降雨异常指数（RAI）、Z 得分指数（ZSI）和 RDI，用于评估干旱的严重程度和持续时间
图｜AI 模型与常规干旱指数的相关性。
图｜干旱指标与几种 AI 模型的相关性。（来源：该论文）
以上结果显示，所有机器学习算法都表现出较高的测试准确性，其中 SVM 的均方根误差最低，为 0.031，其次是 RF 和 DL，分别为 0.034 和 0.036。此外，AI 模型更好地捕捉了气候数据与干旱指标之间的关系，其中 DT 模型与 RAI 的相关性最高，达到了 0.972。而 GLM 在干旱指标相关性方面表现最佳，与 DI4 的相关性系数为 0.778。总体而言，AI 模型被证明是快速且准确模拟干旱的有效方法，为决策者提供了可靠的干旱管理和监测工具。
然而，这项研究也存在一些局限性。例如，在 AI 模型训练方面，即使在最理想的条件下，AI 模型的表现也只能达到与用于训练的传统干旱指数相当的水平，无法超越用于训练它的传统指数。这表明，当前 AI 模型的表现仍受限于传统指数的局限性。
为了解决这一问题，研究团队提出了一种创新方法，使用多个最佳传统指数的平均归一化值作为训练数据，提高了模型的性能，但未来的研究仍有必要扩展这些 AI 干旱指数的应用范围，尤其是在全球不同气候特征和条件的地区进行验证，以进一步评估其适用性和鲁棒性。
但是，AI 真的是万能的吗？它真的能够成为我们解决全球干旱的“救命稻草”吗？我们不能过于乐观。AI 模型的训练仍然受限于传统指数的局限性，即使在最理想的条件下，它的表现也只能达到与用于训练的传统干旱指数相当的水平。这就像是一个刚刚学会走路的孩子，虽然有着无限的潜力，但还需要不断地学习和成长。而且，AI 模型的应用范围还需要进一步扩展和验证，尤其是在全球不同气候特征和条件的地区。我们不能仅仅因为它在某个地区取得了一些成果，就盲目地认为它可以适用于整个世界。
或许，AI 只是我们解决全球干旱问题的一个有力工具，但绝不是唯一的答案。我们仍然需要从根本上解决问题，比如减少温室气体的排放、加强水资源的管理、提高人们的节水意识等。只有这样，我们才能真正地战胜全球干旱，让那 18 亿遭受干旱的人们重新迎来生命的源泉。
在这个充满挑战和机遇的时代，我们既要看到 AI 带来的希望，也要保持清醒的头脑。全球干旱是一个复杂而严峻的问题，它需要我们全社会的共同努力。让我们一起携手，为了那片绿色的土地，为了那清澈的水源，为了人类的未来，不懈奋斗。也许，在不久的将来，我们能够真正地战胜全球干旱，让这个世界重新焕发生机与活力。但在那之前，我们还有很长的路要走。
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