中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院

“科研成果快报”

 

 

1. 标题

基于重力卫星（GRACE）综合气象偏差指数的中亚主要流域干旱事件的识别

Identification of Drought Events in the Major Basins of Central Asia Based on a Combined Climatological Deviation Index from GRACE Measurements

 

2. 成果信息

· 引用格式：Yang, P., Zhang, Y.Y., Xia, J., Sun, S.X. (2020). Identification of drought events in the major basins of Central Asia based on a combined climatological deviation index from GRACE measurements. Atmospheric Research, 244(1), 105105. (T2, IF=4.676)

· DOI：https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2020.105105.

· 资助项目：中国科学院先导A（No. XDA20040302)

 

3. 团队成员

· 杨鹏（第一作者），博士，中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院，副教授，主要从事水文水资源、遥感水文等方向的研究。（联系邮箱：yangpenghb@foxmail.com; 个人主页：http://grzy.cug.edu.cn/yangpeng/zh_CN/index.htm）。

· 张永勇（通讯作者），博士，中国科学院地理科学与资源研究所，副研究员，主要从事生态水文，水环境等方向的研究。

· 夏军，博士，中国科学院院士，武汉大学水利水电学院教授，中国科学院地理科学与资源研究所特聘研究员，主要从事水文水资源方向的研究。

· 孙尚信，学士，中国铝业集团公司矿产资源管理部，高级工程师，主要从事矿产资源勘探、模型模拟方向的研究。

 

4. 成果介绍

 

 

图1本项研究的基本思路

 

干旱是具有复杂的、重复发生的、广泛分布的、在不同空间尺度上最少被识别的、对农业生产、生态保护和社会经济发展具有不利影响的极端天气现象。干旱可以根据发生时长的不同及水分赤字的组份的不同等因素，分类为气象干旱、农业干旱、水文干旱及社会经济干旱。纵观历史，干旱所造成的损失不计其数。自1960年以来，在全球变化的背景下，随着人口的增加和社会经济的发展，水资源供需矛盾越来越突出，干旱在全球造成的消极影响越来越严重。然而，尽管干旱的测定和表征虽然有些复杂，但干旱的研究对增强节水意识、避免干旱风险的影响具有重要意义。

在前人的研究中虽然已经提出了有很多干旱指数（SPI，SPEI，PDSI，TSDI等等），但是它们多是只能反应陆-气系统中比较单一的水分赤字情况，很少能同时综合反映多种水分组份赤字的指数。然而，GRACE重力卫星为同时监测陆地系统地表水、土壤水、地下水、雪水当量及植被冠层水总和的变化提供了重要技术手段。而中亚地处欧亚大陆中心，很少受到大气环流的影响，气候干燥，生态环境脆弱，极易受到干旱的影响。本项研究就是通过GRACE重力卫星的陆地水储量数据和降水数据，做标准化处理耦合成为一种干旱指数（CCDI），来研究中亚近年来的干旱情况。

研究发现：(1) 降水对发源于天山山脉的额尔齐斯河流域、锡尔河流域、阿姆河流域的陆地水储量有一定的影响，但不显著(p>0.05)；(2)中亚 CCDI与DSI、PDSI及SPI12相关性明显，说明CCDI可以被用来监测中亚地区的干旱事件；(3)基于CCDI研究发现，近年来额尔齐斯河、锡尔河和阿姆河流域的主要最严重的干旱分别发生在2012,2014和2014年。

 

图2研究区概况

 

 

图3 中亚主要流域陆地水储量的时空分布

 

图 4 中亚主要流域降水的时空分布

 

 

图5 中亚主要流域基于CCDI反演的干旱事件

 

 

图6不同干旱指数反演的中亚主要流域干旱强度

 

图 7中亚主要流域多种干旱指数的干旱事件的EOF分析