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2017-05-08 | 编辑: | 【

  近半个世纪全球变暖最为剧烈的区域出现在北半球中纬度生态系统脆弱的干旱半干旱区,地处亚欧大陆中部的中亚地区气温在1997年出现跃变式升高且维持高温波动,使近1520年成为近半个世纪以来最暖的时期。关于全球变暖对陆地干旱的影响研究近十年来,在Nature, Nature Climate Change, Nature Geoscience上一直引发不断的争议:一方面,观点认为在全球变暖背景下,干旱加剧,干旱空间变异性增加,即,干旱地区变得更加干旱(干者更干,湿者更湿);另一方面,研究指出全球干旱并未明显加剧,且干旱空间变异性下降,例如干旱地区有所变湿(干湿互济)。争论的焦点集中在了数学模型上,由于不同模型的差异造成了相差迥异的结论。帕默尔干旱指数PDSI综合考虑了降水量、土壤含水量、径流和潜在蒸散量,是一个良好的干旱程度代用指标,但由于简便的PDSI_Thornthwaite估算PDSI的方法过于夸大了气温的作用,致使估算结果偏干旱,若把指数计算里的蒸发潜力用一种更合理的方法计算PDSI_Penman-Monteith,结果则有很大不同。当大多研究聚焦于提升干旱指数的物理机制时,又忽略了对于不同区域不同干旱类型的全面评估(如,气象干旱、生态农业干旱、水文干旱),针对干旱趋势的归因及对气候变化的敏感性分析难度亦很大。 

  中科院新疆生态与地理所陈亚宁研究团队基于修正后的PDSI_Penman-Monteith方法估算了中亚PDSI干旱指数变化趋势,研究指出:过去半个世纪,中亚PDSI整体趋势变化不显著,但伴随着区域高温波动,自2000年以来,PDSI呈现明显下降趋势,约65%的区域表现为干旱化程度加剧;设计去趋势化数字实验分别对模型中气温、降水、净辐射、风速、水汽压去趋势,从物理机制的角度定量解析干旱指标对气候变化中各项因子的敏感性,气温的高位震荡对中亚干旱化影响较大,降水变化加大了干旱的变率(图1。值得注意的是,中亚地区气象干旱、生态农业干旱以及水文干旱并非同时空、相一致的发生。气象干旱(以降水为代表)与生态农业干旱(以土壤含水率、植被动态为代表表现为相似的时空发生程度,气象干旱是引发生态农业干旱的重要因素,PDSI能有效反映区域气象和生态农业干湿状况。但由于干旱区冰川融水补给份额较大的河流对冰/雪依赖性较强,河川径流更易受到冰/雪融水的调节和扰动,中亚地区水文干旱以径流为代表的发生与时空变化与前两种干旱类型的发生不尽一致,PDSI不能很好的代表干旱区水文干旱的发生时间和发生程度。全面评估干旱区的干旱化程度,未雨绸缪应对气候变化至关重要。 

  相关研究成果发表在Scientific Reports上,文章链接:www.nature.com/articles/s41598-017-01473-1

图1:中亚地区PDSI时空变化及对气候变化的敏感性定量计算

 

 
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