Weather Clim. Extrem.|1980 年至 2022 年中国突发干旱和热浪复合事件强度增加、持续时间延长

文摘   2024-12-25 11:44   荷兰  
DOI:https://doi.org/10.1016/j.wace.2024.100720
复合型突发性干旱和高温事件(FDHW)因其对农业、水资源和公共卫生的重大影响而受到越来越多的关注。然而,在中国,对其强度和分类的研究有限。在本研究中,我们使用旨在解决区域模式的分类框架对 1980 年至 2022 年中国的 FDHW 事件进行了分类,并进一步探讨了它们的特征。

结果表明,中国北方的 FDHW 事件多发生在初夏至仲夏,而中国南方(西南河流域除外)主要发生在仲夏至夏末。此外,中国各地 FDHW 事件的空间覆盖范围显著扩大。从 1980 年到 2022 年,中国的 FDHW 事件向强度更高、持续时间更长的方向发展。这一趋势在中国的主要粮食产区和人口稠密地区江淮流域尤为明显。从陆地-大气耦合的角度来看,突发性干旱和高温的放大效应随着强度的增加而增强。当高温达到极端水平时,突发性干旱的放大效应明显:缺水放大效应为35.76%,土壤湿度放大效应为38.82%。极端突发性干旱时,高温的放大效应加剧:缺水放大效应为41.51%,土壤湿度放大效应为45.06%。西南江河流域成为突发性干旱与高温相互作用的热点区域。本研究对中国制定科学应对水资源、能源和粮食领域风险的政策具有重要意义。

图 2. ( a) 和 (e) 轻度、(b) 和 (f) 中度、(c) 和 (g) 严重、(d) 和 (h) 极端 FDHW 事件的季节性发生模式。(a)–(d) 基于五 SPEI,(e)–(h) 基于五 SPAEI。河流流域的发生百分比定义为整个研究期间河流流域生长季内每月 FDHW 事件发生次数与事件总数的比例。红色背景阴影表示夏季(6 月至 8 月)。图例中的每条线对应一个特定的河流流域,伴随的百分比表示该河流流域的最大发生百分比。九个流域:松花江和辽河流域(SLRB)、西北各河流域(NWRB)、海河流域(HARB)、黄河流域(YLRB)、淮河流域(HURB)、青藏高原(TP)、长江流域(YTRB)、东南各河流域(SERB)、西南各河流域(SWRB)。

图 3 . FDHW 事件的空间覆盖率用面积百分比(%)来量化,面积百分比定义为经历这些事件的网格点与中国境内网格点总数的比例。(a)–(b)对应于 1980 年至 2022 年中国境内 FDHW 事件空间覆盖率的年度变化。虚线表示空间覆盖率的趋势,红色阴影区域表示趋势的 95% 置信区间(CI)。红色“趋势”或“∗”表示结果在 0.05 水平上显著。(a)基于五次 SPEI,(b)基于五次 SPAEI。

图 4 . (a)–(b) 1980–2022 年中国 FDHW 事件平均持续时间的空间分布;(c)–(d) 对应 1980 年至 2022 年中国 FDHW 事件平均持续时间的年度变化。虚线表示平均持续时间的趋势,红色阴影区域表示趋势的 95% 置信区间 (CI)。红色“趋势”表示结果在 0.05 水平上显著。(a) 和 (c) 基于五-SPEI,(b) 和 (d) 基于五-SPAEI。 (e)1980–2022 年九个流域(松花江和辽河流域:SLRB、西北河流域:NWRB、海河流域:HARB、黄河流域:YLRB、淮河流域:HURB、青藏高原:TP、长江流域:YTRB、东南河流域:SERB 和西南河流域:SWRB)平均持续时间的时间趋势。误差线表示趋势的 95% 置信区间 (CI)。“∗”表示结果在 0.05 水平上显著。

图5 . 1980–2022年中国各地(a)和(e)轻度、(b)和(f)中度、(c)和(g)严重、(d)和(h)极端FDHW事件平均持续时间的空间分布;(a)–(d)基于候-SPEI,(e)–(h)基于候-SPAEI。 1980–2022 年九个流域(松花江和辽河流域:SLRB、西北河流域:NWRB、海河流域:HARB、黄河流域:YLRB、淮河流域:HURB、青藏高原:TP、长江流域:YTRB、东南诸河流域:SERB 和西南诸河流域:SWRB)中度、中度、重度和极端 FDHW 事件平均持续时间的时间趋势。误差线表示趋势的 95% 置信区间。“∗”表示结果在 0.05 水平上显著。

图 6. ( a)–(b) 1980–2022 年中国 FDHW 事件平均严重程度的空间分布;(c)–(d) 对应 1980 年至 2022 年中国 FDHW 事件平均严重程度的年度变化。虚线表示平均严重程度的趋势,红色阴影区域表示趋势的 95% 置信区间 (CI)。红色“趋势”表示结果在 0.05 水平上显著。(a) 和 (c) 基于五次 SPEI,(b) 和 (d) 基于五次 SPAEI。 (e)1980–2022 年九个流域(松花江和辽河流域:SLRB、西北河流域:NWRB、海河流域:HARB、黄河流域:YLRB、淮河流域:HURB、青藏高原:TP、长江流域:YTRB、东南河流域:SERB 和西南河流域:SWRB)平均严重程度的时间趋势。误差线表示趋势的 95% 置信区间 (CI)。“∗”表示结果在 0.05 水平上显著。

图7 . 1980–2022年中国FDHW事件(a)和(e)轻度、(b)和(f)中度、(c)和(g)严重、(d)和(h)极端FDHW事件平均严重程度的空间分布图;(a)–(d)基于候-SPEI,(e)–(h)基于候-SPAEI。 1980–2022 年九个流域(松花江和辽河流域:SLRB、西北河流域:NWRB、海河流域:HARB、黄河流域:YLRB、淮河流域:HURB、青藏高原:TP、长江流域:YTRB、东南诸河流域:SERB 和西南诸河流域:SWRB)中度、中度、重度和极端 FDHW 事件平均严重程度的时间趋势。误差线表示趋势的 95% 置信区间。“∗”表示结果在 0.05 水平上显著。

图8. (a)和(e)轻度、(b)和(f)中度、(c)和(g)严重、(d)和(h)极端突发性干旱对高温可能性的放大效应的空间分布。(i)和(m)轻度、(j)和(n)中度、(k)和(o)严重、(l)和(p)极端高温对突发性干旱可能性的放大效应的空间分布。(a)–(d)和(i)–(l)基于五元组SPEI,(e)–(h)和(m)–(p)基于五元组SPAEI。


图9 .九个流域(松花江和辽河流域:SLRB、西北诸河流域:NWRB、海河流域:HARB、黄河流域:YLRB、淮河流域:HURB、青藏高原:TP、长江流域:YTRB、东南诸河流域:SERB、西南诸河流域:SWRB)的(a)和(b)突发性干旱与(c)和(d)高温的放大效应。(a)和(c)基于候-SPEI,(b)和(d)基于候-SPAEI。

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