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    中科院大气所等揭示21世纪全球干旱变化强度与成因

    发表时间:2020-01-19 信息来源:www.pibcuiaba.com 浏览次数:1518

     

    干旱是世界上最严重的自然灾害之一。它具有频率高、持续时间长、传播范围广的特点。这会给社会经济和农业生产带来巨大损失。它还会造成许多生态和环境不利影响,如水资源短缺、荒漠化加剧、沙尘暴频繁等。基于数值模拟试验的预测结果进一步表明,在21世纪全球变暖的背景下,干旱将越来越严重,干旱范围将越来越大。然而,不同干旱指标(如帕尔默干旱指数pdsi、土壤水分和径流)揭示的未来全球干旱变化强度的差异和时空相关性是什么?不同干旱指标变化的驱动因素是什么?对这些问题的研究有助于人们了解未来全球干旱变化的强度和原因,以及不同干旱(农业和水文)之间的相关机制。

    围绕这个问题,lasg的副研究员赵天宝和奥尔巴尼纽约州立大学的教授戴爱国进行了详细的研究,并取得了阶段性进展。基于cmip5多模型结果,综合比较分析了中低排放情景下帕尔默干旱指数(sc_pdsi_pm)、土壤水分和径流三个干旱指标揭示的21世纪全球土地干旱变化的强度、相关性和差异性,并研究了干旱变化的原因。结果表明,三个指标描述的未来干旱变化在空间分布上具有可比性,但其变化具有明显的区域差异。到20世纪90年代,在美洲、欧洲、南部非洲、澳大利亚、东亚和西亚的大部分地区,基于土壤湿度和土壤含水量定义的中度(重度)农业干旱的频率将是历史结果(1971-1999年)的2(3)倍,而在大多数陆地地区,由径流定义的水文干旱的频率将增加约10%~50%(图1)。三个干旱指标(图2)的概率密度函数(pdf)的分布特征表明,极端农业和水文干旱事件的发生在未来将继续增加和加剧。进一步分析表明,未来土壤水分的变化主要归因于降水量的减少和实际蒸发量的增加,而sc_pdsi_pm的减少主要归因于热带地区潜在蒸发量的增加(10%~20%)和降水量的减少。气温上升和蒸汽不足可以解释大部分潜在蒸发的变化,这反过来又可以解释北亚和北美实际蒸发的增加,尽管土壤干燥会导致其他陆地地区实际蒸发的减少。相比之下,辐射和风速的变化对未来潜在的蒸发和干旱影响相对较小。从全球土地平均水平来看,尽管21世纪径流量(径流/降水)变化很小,但降水量、蒸发量和径流量都增加了约4%~5%。

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    图1。全球土地未来严重干旱(左)和中度干旱(右)的变化(%),其中(a)-(b)为土壤水分变化,(c)-(d)土壤水分变化,(e)-(f)径流变化。其中,严重(中度)干旱的定义小于1970-1999年月异常序列的第10(20)百分位数。

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    图2。基于cmip5多模式结果的土壤水分、径流干旱概率密度分布函数。其中,(a)-(c)美国西部,(d)-(f)欧洲西南部,(g)-(i)南部非洲,(j)-(l)亚马逊河流域;实(虚)曲线分别基于1970-1999年和2070-2099年所有月份(暖季月份)异常序列的拟合结果。实(虚)垂线是1970年至1999年月异常序列的第10(20)百分位数。(根据:中国科学院)

    编辑:程蒙

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