李志教授團隊在干旱動態(tài)風(fēng)險評估和干旱傳播過程方面取得系列進(jìn)展

干旱的發(fā)生、發(fā)展及影響過程復(fù)雜，各種干旱類型的發(fā)生是相應(yīng)水循環(huán)組分（降水、徑流、土壤水和地下水）低于正常值的結(jié)果，可分為氣象干旱、水文干旱、農(nóng)業(yè)干旱和地下水干旱。不同類型干旱間存在依存關(guān)系，可能進(jìn)行傳播而產(chǎn)生長鏈?zhǔn)礁珊?/span>；然而，當(dāng)前有關(guān)干旱傳播的研究多關(guān)注于兩類干旱之間，缺乏考慮多種類型干旱的系統(tǒng)性研究。此外，觸發(fā)閾值作為解析干旱傳播過程和旱災(zāi)風(fēng)險評估的關(guān)鍵要素，其動態(tài)演變特征尚未得到全面的解析。

針對這兩個問題，李志教授團隊基于地面監(jiān)測、遙感反演、水文模型、同化產(chǎn)品和再分析數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)集，在干旱動態(tài)風(fēng)險評估和干旱傳播過程方面取得新進(jìn)展，成果發(fā)表在Remote Sensing of Environment和Journal of Hydrology等學(xué)術(shù)期刊。

標(biāo)準(zhǔn)化干旱指數(shù)是研究干旱的有效工具，但其計算需要長時段氣候態(tài)數(shù)據(jù)作為參考，并需要擬合特定參數(shù)的分布函數(shù)過程，不利于干旱預(yù)警。為此，提出了一個由降水驅(qū)動的水文干旱觸發(fā)閾值動態(tài)模型，考慮累積降水異常(CPA)的多時間尺度特征，基于GRACE的干旱嚴(yán)重程度指數(shù)來表征水文干旱。結(jié)果表明，我國南方地區(qū)的水文干旱對氣象干旱的響應(yīng)更敏感。我國東北部和南部地區(qū)是爆發(fā)水文干旱的高風(fēng)險地區(qū)，其觸發(fā)閾值隨時間呈降低趨勢，表明對氣象干旱的抵抗力在減弱（圖1）。該模型在GRACE的三個產(chǎn)品均表現(xiàn)良好（圖2）。這項研究對干旱預(yù)警和水資源適應(yīng)性管理策略的制定具有科學(xué)意義。成果以GRACE-based dynamic assessment of hydrological drought trigger thresholds induced by meteorological drought and possible driving mechanisms為題發(fā)表在Remote Sensing of Environment，博士后韓知明為論文第一作者，李志教授和西安理工大學(xué)黃生志教授為論文通訊作者。

圖1 觸發(fā)不同等級干旱時所對應(yīng)的CPA閾值

圖2 GSFC和JPL產(chǎn)品所對應(yīng)的輕度和極端干旱的閾值變化，以及與CSR產(chǎn)品的差異

識別和解析多類型干旱的傳播次序和傳播機制是理解干旱傳播過程的重要環(huán)節(jié)。然而，當(dāng)前有關(guān)研究關(guān)注的傳播過程較短，且常缺乏地下水干旱這一環(huán)節(jié)。為此，從全國尺度，采用遙感反演、水文模型、同化產(chǎn)品和再分析等多源數(shù)據(jù)集與地面監(jiān)測資料進(jìn)行交互驗證的基礎(chǔ)上，開發(fā)了多類型干旱傳播過程的動態(tài)閾值框架（圖3）。結(jié)果表明，我國九大流域的各類型干旱在水循環(huán)過程中的主要傳播次序為：氣象干旱-水文干旱-農(nóng)業(yè)干旱-地下水干旱。在長鏈?zhǔn)礁珊祩鞑ミ^程中，我國南方地區(qū)觸發(fā)下一階段的風(fēng)險概率在逐級遞減，存在明顯的傳播受阻現(xiàn)象。該研究將干旱傳播過程的研究完整化和系統(tǒng)化，為建立干旱預(yù)警系統(tǒng)和降低干旱危害提供了科學(xué)指導(dǎo)。成果以Long-chain propagation pathways from meteorological to hydrological, agricultural and groundwater drought and their dynamics in China為題發(fā)表在Journal of Hydrology，博士后韓知明為論文第一作者，李志教授和西安理工大學(xué)黃生志教授為論文通訊作者。

圖3 基于長鏈干旱傳播過程的動態(tài)閾值框架圖

以上研究得到了國家自然科學(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金等項目的資助。

文章鏈接：

1. https://doi.org/10.1016/j.rse.2023.113831

2. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.130131

編輯：趙杰

終審：李志