Atoms. Res.|中国复合干热事件的时空分布特征

文摘   2024-12-10 12:56   甘肃  
DOI:https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2024.107795
全球变暖背景下,干旱与高温同时发生的问题日益受到关注,因为它们会对生态系统、水资源和粮食安全造成不利影响。大量研究已经基于历史记录和气候模型预估,使用百分位阈值法评估了此类复合极端事件的不同特征(例如空间范围和频率)。然而,基于 copula 理论构建的日尺度复合干热指数和最新的 CMIP6 降尺度预估输出,对复合干热极端事件预估变化的定量评估却相当罕见。基于NASA地球交换全球逐日降尺度预测(NEX-GDDP-CMIP6),研究首先结合标准化前期降水蒸散指数(SAPEI)和标准化温度指数(STI)计算逐日标准化复合干热指数(SCDHI)来识别复合干热极端事件,并探讨其约束条件,以准确评估1961年至2100年中国干热极端事件的时空演变。本研究确定了一个合理的阈值,以减少一些被错误地识别为复合干热状况的干不热(热不干)状况。

研究表明,在时间变化方面,在四种共享社会经济路径情景下(SSP1–2.6、SSP2–4.5、SSP3–7.0、SSP5–8.5),未来80年所有特征(即发生率、强度和面积)预计都将增加。特别是在21世纪的最后30年,这些特征显著而迅速地升级,排放情景越高,升级越快。从空间分布的角度来看,我们发现未来SSPs下中国各地复合干热天数的出现频率比1961-2020年更高,新疆、西藏、青海、海南和西南地区更为频繁。这些发现强调政策制定者应采取相关及时的措施,以减少预计复合干热极端事件加剧造成的社会和经济损失。

图1 .不同水平的SAPEI和STI组合下,不同水平的SCDHI出现的概率。

图2历史(1961—2020年)和未来(2021—2100年)四种未来情景(SSP1—2.6、SSP2—4.5、SSP3—7.0、SSP5—8.5)下中国区域PD SCDHI≤−2的年际变化平均值。

图 3.四个 SSP((a) SSP1–2.6,(b) SSP2–4.5,(c) SSP3–7.0,(d) SSP5–8.5)下未来(2041–2100 年)与历史时期(1961–2020 年)之间总 PD SCDHI≤−2差异的空间格局。差异值由PD 2041–2100 减去 PD 1961–2020获得。

图 4 .四种SSP((a)SSP1–2.6、(b)SSP2–4.5、(c)SSP3–7.0、(d)SSP5–8.5)条件下2021–2100年中国PD SCDHI≤−2变化率的空间分布,数值表示每10年的变化量。仅 显示具有统计显著性( p < 0.01)的SCDHI趋势的网格单元。


图5四种SSP条件下历史(1961—2020年)和未来(2021—2100年)中国地区极端复合干热日数(SCDHI≤-2)强度的年际变化。

图 6 .四个SSP((a) SSP1–2.6,(b) SSP2–4.5,(c) SSP3–7.0,(d) SSP5–8.5)条件下2021–2100年中国区域SCDHI≤−2强度变化率的空间分布,数值表示每10年的变化量。仅 显示SCDHI趋势统计显著( p < 0.01)的网格单元。

图7未来四种SSP条件下历史时期(1961—2020年)和未来时期(2021—2100年)中国地区极端复合干热事件(SCDHI≤-2)面积的年际变化。

图 8 .历史(1961–2020 年)和未来不同 SSP(2071–2100 年)下的 SCDHI 概率密度函数 (PDF)。

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