地球科学进展

地球科学进展 ›› 2024, Vol. 39 ›› Issue (9): 877 -888. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2024.065

综述与评述    下一篇

气候和下垫面变化下骤旱形成演变机制研究进展
袁星 1( ), 周诗玙 2 , 3, 马凤 2 , 3, 王钰淼 2 , 3, 郝奕 2 , 3, 梁妙玲 4, 陈李楠 2 , 3   
  1. 1.中国科学院大气物理研究所 地球系统数值模拟与应用重点实验室，北京 100029
    2.南京信息工程大学 水文与水资源工程学院，江苏 南京 210044
    3.南京信息工程大学 水利部水文气象灾害机理与预警重点 实验室（筹），江苏 南京 210044
    4.中国气象局地球系统数值预报中心，北京 100081
  • 收稿日期:2024-06-19 修回日期:2024-08-04 出版日期:2024-09-10
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(42330604)

Review on the Formation and Evolution Mechanisms of Flash Droughts Under Climate and Land Cover Change

Xing YUAN 1( ), Shiyu ZHOU 2 , 3, Feng MA 2 , 3, Yumiao WANG 2 , 3, Yi HAO 2 , 3, Miaoling LIANG 4, Linan CHEN 2 , 3   

  1. 1.Key Laboratory of Earth System Numerical Modeling and Application, Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
    2.School of Hydrology and Water Resources, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China
    3.Key Laboratory of Hydrometeorological Disaster Mechanism and Warning of Ministry of Water Resources, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China
    4.Earth System Modeling and Prediction Centre (CEMC), China Meteorological Administration, Beijing 100081, China
  • Received:2024-06-19 Revised:2024-08-04 Online:2024-09-10 Published:2024-11-22
  • About author:YUAN Xing, research areas include global change and extreme events, land surface-hydrology coupled modeling, and hydroclimate prediction. E-mail: xyuan2@mail.iap.ac.cn
  • Supported by:
    the National Natural Science Foundation of China(42330604)
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近年来以快速暴发为主要特征的骤发干旱（骤旱）在全球范围内频繁发生，给社会经济和生态环境造成了严重影响。通过回顾骤旱形成与演变机制的研究进展，发现骤旱形成的主要原因是高强度降水亏缺，而蒸散发增加使得干旱暴发加速，进而触发骤旱。这些气象要素异常与海温异常模态（如厄尔尼诺—南方涛动、北大西洋三极子、印度洋偶极子等）及其相关的大气环流异常密切相关，同时局地和非局地陆面异常在骤旱暴发与维持过程中的作用也不容忽视。加之气候和下垫面变化协同影响海—陆—气耦合过程，使得骤旱发生发展过程更为复杂，演变趋势存在较大不确定性。因此，未来研究亟须在骤旱暴发与维持的大尺度环流背景以及关键陆面和海洋信号的影响、骤旱—植被相互作用、骤旱演变对环境变化的响应机制等方面取得突破。

关键词: 气候变化, 下垫面变化, 骤旱, 海—陆—气耦合

In recent years, flash droughts with rapid onset have occurred frequently worldwide, severely impacting society, economy, and the ecological environment. Major progress in the formation and evolution mechanisms of flash droughts has been reviewed. Concludingly, intense precipitation deficits cause flash droughts, whereas increased evapotranspiration accelerates drought onset, further triggering flash droughts. These abnormal meteorological factors are closely associated with sea surface temperature anomalies (such as the El Ni?o-Southern Oscillation, North Atlantic Tripole, and Indian Ocean Dipole) and their related atmospheric circulation anomalies. In addition, the roles of local and non-local land surface anomalies in the onset and maintenance of flash droughts are important. Moreover, the synergistic effects of climate and land-use change on land-atmosphere-ocean coupling processes make the development of flash droughts more complex and add considerable uncertainty to evolutionary trends. Therefore, future research needs to achieve breakthroughs in several areas, including the large-scale atmospheric circulation background of flash drought onset and maintenance, modulating roles of key land and ocean signals, flash drought-vegetation interactions, and response mechanisms of the variation of flash droughts to climate warming and land cover changes.

Key words: Climate change, Land cover changes, Flash drought, Ocean-atmosphere-land coupling

中图分类号: 

图1 陆—气耦合过程影响干旱的示意图
（a）局地陆—气耦合过程的影响；（b）非局地陆—气耦合过程的影响
Fig. 1 Schematic diagram of the impacts of land-atmosphere coupling process on drought
（a） The impact of local land-atmosphere coupling process；（b） The impact of non-local land-atmosphere coupling process
图2 骤旱研究综合分析框架
Fig. 2 Comprehensive analytical framework for flash drought research
图3 海—陆—气耦合过程对骤旱暴发的影响机制示意图
Fig. 3 Schematic diagram of the impacts of land-sea-atmosphere coupling processes on the flash drought
图4 气候增暖及下垫面变化对骤旱演变的影响机制示意图
主要影响机制包括灰色下降箭头表示增温通过改变降水变率影响干旱过程；红色下降箭头表示增温引起大气蒸发需求改变影响干旱过程；灰色上升箭头表示CO 2施肥效应；右侧浅蓝色上升和下降箭头表示灌溉对干旱的影响
Fig. 4 Schematic diagram of the impact of climate warming and land use change on flash drought change
The primary mechanisms of influences including gray downward arrows that represent the impact of warming on drought processes through alterations in precipitation variability； Red downward arrows that denote the effects of warming on drought by changing atmospheric evaporative demand； Gray upward arrows that illustrate the CO 2 fertilization effect； and light blue upward and downward arrows on the right that indicate the impact of irrigation on drought
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