J. Hydrol.|未来气候下干旱演变是否会加速?

文摘   2024-12-19 12:25   荷兰  
DOI:https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.132552
干旱的演变速度在很大程度上决定了其特征和随之而来的影响。尽管其重要性,但未来气候变化对这些事件的潜在加速效应尚不完全清楚。本文,我们评估了两种共享社会经济路径(SSP2.4–5和SSP5.8–5情景)下不同升温水平(1.5 °C、2 °C和3 °C)下全球干旱的瞬时发展速度(IDS)和瞬时恢复速度(IRS)的变化。利用近期发布的NASA Earth Exchange全球每日降尺度投影CMIP6数据集,基于标准化降水指数和运行理论表征干旱。

与历史时期(1950–2014年)相比,在SSP2.4–5和SSP5.8–5情景下,全球经历更快IDS的区域比例分别为69.5 %和43.3 %,而经历更慢IDS的区域比例分别为29.4 %和55.7 %。相比之下,两种 SSP 情景下的全球 IRS 均以减缓为主,尤其是 SSP 5.8–5 情景下全球 75 % 的区域出现下降。随着全球变暖加剧,IDS 和 IRS 快速发展的地区将扩大,而 IRS 较低的地区将缩小。值得注意的是,当变暖水平从 1 °C 上升到 3 °C 时,IDS 较慢的地区也有所增加。此外,在 SSP 的三个变暖水平下,八个历史上 IDS 和 IRS 相对较快的热点地区在未来趋势与过去情况不同。这些结果为评估气候变化下的干旱演变速度提供了参考,强调了在制定有效的应对策略时考虑这一变量的必要性。

图2.基于游程理论的干旱瞬时发展速度特征划分。PIT为干旱事件期间标准化降水指数的最大绝对值。IDS和IRS分别表示干旱瞬时发展和恢复速度。

图3. 1950— 2014年34个CMIP6模式采用多模型集合平均值得到的干旱瞬时发展速度(a)和瞬时恢复速度(b)的空间分布。黑色框表示发展和恢复速度较大的区域。

图4. 34个CMIP6模式在SSP2.4–5和SSP5.8–5情景下干旱瞬时发展和恢复速度与历史多模型集合平均值的相对变化(%)。正值表示预测的干旱发展或恢复过程加速,反之亦然。黑色轮廓表示历史时期(1950–2014年)发展和恢复速度较快的八个热点。

图5 . SSP2.4–5和SSP5.8–5情景下不同升温水平下干旱瞬时发展速度(IES)和瞬时恢复速度(IRS)较大和较小的区域比例。(a)SSP2.4–5和SSP5.8–5情景下的面积比例。(b)和(c)分别为SSP2.4–5和SSP5.8–5情景下1.5℃、2℃和3℃升温水平的面积比例。浅蓝色和浅灰色阴影区域分别表示IDS和IRS的面积比例。PAFds和PASds分别指IDS增加和减少的区域比例;PAFrs和PASrs对应IRS较大的区域比例。

图6 SSP2.4–5和SSP5.8–5情景下不同升温水平(1.5℃、2℃、3℃)下干旱瞬时发展速度(IDS)和瞬时恢复速度(IRS)与历史多模型平均值的相对变化(%) 。黑色框表示历史时期(1950–2014年)干旱发展和恢复速度较快的8个热点地区。

图7 .八个热点地区干旱瞬时发展速度(IDS)和瞬时恢复速度(IRS)相对变化(%)。(a)历史时期(1950年至2014年)干旱IDS和IRS较快的八个热点地区。(b)SSP2.4~5和SSP5.8~5情景下IDS和IRS与历史多模型平均值的相对变化。(c)SSP2.4~5情景下1.5℃、2℃和3℃升温水平下IDS和IRS与历史多模型平均值的相对变化。(d)除SSP5.8~5情景外,与(c)相同。

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