中国陆域干旱的大气环流机制及旱情传播规律

作     者：顾子也 顾磊 尹家波 方威 熊立华 郭俊 曾子悦 夏军 

作者机构：华中科技大学土木与水利工程学院武汉430074 水资源工程与调度全国重点实验室(武汉大学)武汉430072 长江水利委员会长江科学院武汉430010 

出 版 物：《中国科学：地球科学》 (Scientia Sinica(Terrae))

年 卷 期：2024年第54卷第8期

页      面：2674-2689页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52209020) 湖北省自然科学基金项目(2023AFB722)资助 

主　　题：GRACE卫星 干旱 旱情传播 大气环流 Copula函数 

摘      要：GRACE重力卫星通过探测地球重力场变化反演陆地水储量异常信号,为监测、追踪和评估旱情提供了新工具.现有基于陆地水储量异常的干旱研究较少关注其大气环流机制,也未能量化陆地水储量亏缺与水文、农业干旱之间的风险传播规律.本文结合GRACE/GRACE-FO重力卫星和ERA5-Land再分析数据集,分别基于陆地水储量(TWS)、径流、土壤湿度等多个水分变量识别了中国TWS干旱、水文干旱和农业干旱事件,采用机器学习辨识了影响水分亏缺的关键大气环流及海洋振荡指数;通过Copula函数构建了干旱历时和烈度的联合分布函数,并度量了水文干旱、农业干旱与TWS干旱的风险传播路径.结果表明:(1)2002~2021年期间中国陆地水储量整体呈现下降趋势;WPIO组(西太平洋和印度洋范围的相关海温指数)大气环流指数对陆地水储量影响最大,NINO3.4区海表温度距平指数、西太平洋暖池面积指数对我国南部区域陆地水储量呈显著正相关影响;(2)西北地区、长江流域和珠江下游地区是TWS干旱的热点区域,水文干旱的热点区域为西北地区,农业干旱的热点区域为华南及青藏高原东部;(3)水文干旱传播至TWS干旱的弹性系数比农业干旱高,表明TWS干旱对水文干旱的响应更为敏感.