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西风主导气候体系核心区多种干旱指数的适用性评价

随着全球变暖的加剧,不同地区面临着不断变化的水文气候条件,这给全球变暖背景下的干湿评估和干旱事件研究带来了显着的不确定性。“西风主导气候体系”的核心区主要包括中亚五国和中国新疆,地处欧亚大陆腹地,以西风环流为主。其气候和水文变化不同于季风地区,近年来受到广泛关注。作为衡量干湿趋势变化和干旱事件变化的关键指标,干旱指数在不同地区的适用性也存在差异。所以,

针对上述挑战,兰州大学黄伟教授课题组评估了标准化降水蒸散指数(SPEI)、标准化水分距平指数(SZI)和自校准帕尔默干旱强度指数(scPDSI)三个指数从气候、水文、植被等多个维度描述“西风主导气候区”核心区干湿特征和干旱事件的能力。

研究结果揭示了对研究区域干湿趋势和干旱事件的重要见解。60年来,哈萨克斯坦出现了均匀干燥,而中亚南部四国则出现了西部干旱、东部湿润的情况。这与观察到的哈萨克斯坦和四个中亚南部国家降水略有增加相一致,同时潜在蒸散量显着增加,最终导致干旱。在新疆,水文气候变量 SZI 和 scPDSI 表明湿度有增加的趋势,特别是在夏季。然而,SPEI 却表现出相反的变化模式。(见图 1 和 2)。研究人员指出,SPEI 由于气温升高,干旱和半干旱地区对潜在蒸散量变化更加敏感,加剧了区域干旱的严重程度。因此,它不适用于“西风主导气候体系”核心区的干旱研究。

研究小组还评估了该指数识别研究区域不同程度干旱事件的能力。SZI 采用基于非线性三参数概率累积分布函数的标准化方法来增强干旱状况的代表性。然而,实际的气候变化往往偏离正态分布,导致SZI低估了严重和极端干旱事件。另一方面,scPDSI主要侧重于评估区域干旱的严重程度,以更好地反映该地区的整体干旱状况。从而能够有效再现同期新疆大部分地区干旱事件的发生情况(见图3)。总之,

这些研究成果为干旱指数的利用和完善,以及干旱地区干旱事件的监测、归因和预测提供了宝贵的理论基础。随着人类活动对干旱地区的影响持续增加,它们将为未来气候和环境风险的估计和理解做出重大贡献。

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