基于CMIP6多模式的中国地区干旱时空变化及其影响

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为了更好地防控干旱灾害以及有效地对水资源进行管理,研究中国及不同气候区干旱时空变化及其影响具有非常重要的意义。本文以中国地区为研究对象,基于CMIP6的20个全球气候模式中的气温、降水、风速等气象要素,采用基于Thornthwaite和PenmanMonteith计算潜在蒸散发(PET)得到的sc PDSI干旱指数,分析中国及各气候分区历史(1961-2014年)和未来(2015-2100年)干旱的时空变化特征;结合PET和降水,分析了中国历史时期和未来干旱演变的关键影响因素;最后结合四种SSPs共享社会路径下的人口和GDP数据,分析干旱对人口和经济的影响。主要结果如下:1.基于Thornthwaite和Penman-Monteith计算PET得到的sc PDSI干旱指数均显示中国干旱强度、面积和发生次数将增加。历史时期Thornthwaite和Penman-Monteith计算PET得到的sc PDSI干旱指数之间的一致性较高(除了温带半湿润区的干旱面积变化有较大差别)。然而,对于未来干旱的预估,Thornthwaite和Penman-Monteith之间存在显著的差别。基于Thornthwaite计算PET得到的sc PDSI干旱指数明显高估了干旱的发生,尤其是SSP3-7.0和SSP5-8.5情景。这是因为Thornthwaite对气温的敏感性较强,在气候变暖的背景下会高估干旱的变化特征。2.通过分析降水和PET对sc PDSI变化趋势的贡献度,得出从历史到未来部分区域的水循环机制将会发生转变:南方地区历史时期主要受降水(减少)控制,导致该地区变干,而未来该地区仍呈变干趋势(除了SSP1-2.6情景),但是受PET(增加)控制;干旱区历史时期变湿受降水(增加)控制,在未来SSP1-2.6情景下变干受PET(增加)控制。3.SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下,2040年前干旱人口暴露度将增加,然后逐渐减少。大部分地区人口因素对干旱人口暴露度的影响更大一些。预计温带湿润区将成为未来的热点区域(气候因素对干旱人口暴露度的影响更大)。同时,随着社会经济的迅速发展,我国GDP迅猛增长。4个情景下,我国干旱经济暴露度增加,特别是在南方地区。在GDP因素和气候因素对干旱经济暴露度的相对贡献上,GDP因素具有高度的主导性。
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