《温度驱动东北地区未来气候下农田对复合干旱 - 热浪事件暴露变化的研究》

推荐 为解决复合干旱和热浪（CDHW）事件对农业影响严重的问题，研究人员开展了针对东北地区（NEC）的研究。结果表明，CDHW事件特征及农田暴露将增加，温度是主要驱动因素。研究意义在于为农业适应策略提供依据，强调控制排放和发展路径的重要性。

　　

论文解读
在全球气候变化的背景下，一些气候极端事件趋于同时发生，如强风与暴雨、干旱与热浪等，这些被称为复合或并发事件。其中，复合干旱和热浪（CDHW）事件对农业的危害更为严重，因其具有高频率、广泛覆盖和持续时间长等特点。理解农田对CDHW事件的暴露情况是提高农业对这类事件适应能力的关键前提。此外，预计大多数陆地区域的降水模式将因全球变暖而发生变化，但温度和降水对农田CDHW事件暴露的影响程度尚不明确，尤其是在一些重要的粮食产区。

东北地区（NEC）是中国重要的粮食产区，该地区的黑土总面积达109万平方千米，占全球的12%。其地形以平原为主，四周环山，气候为温带大陆性季风气候，夏季湿热，冬季干冷。近年来，气候变化和土壤侵蚀对该地区的农业生产构成了严重威胁。因此，本研究选取NEC作为研究区域，旨在深入探究CDHW事件的特征及其对农田暴露的影响机制。

研究人员利用CMIP6气候数据集，识别了不同气候情景下的CDHW事件，并结合全球网格化土地利用数据集（LUH2）量化了农业用地面积的变化。通过定义CDHW事件并计算其频率、持续时间和强度等特征，以及农田对这些事件的暴露程度，研究人员发现，在所有共享社会经济路径（SSP）情景下，CDHW事件的频率、持续时间和强度均呈上升趋势，且在SSP585情景下达到最高值。相应地，农田对CDHW事件的暴露也呈现出增加的趋势，且在东北和西部地区的增幅尤为显著。

在研究过程中，研究人员采用了多种关键技术方法。首先，他们使用了CMIP6气候数据集，该数据集由NASA地球交换全球日尺度降尺度预测项目提供，具有高空间和时间分辨率，并经过了偏差校正。其次，他们运用了标准化降水蒸散发指数（SPEI）来识别干旱月份，并结合每日最高气温数据来定义热浪事件，进而识别出CDHW事件。此外，他们还采用了路径分析方法，探究了温度、降水和农业用地面积对农田CDHW事件暴露的相对贡献率。

研究结果显示，在基线期（1995 - 2014年），CDHW事件的年均发生次数为0.5 ± 0.3次，而在未来时期（2015 - 2100年），这一数字将显著增加。具体而言，在SSP585情景下，近期（2021 - 2040年）、中期（2041 - 2060年）和远期（2081 - 2100年）的年均发生次数将分别达到0.8 ± 0.3次、1.3 ± 0.5次和2.0 ± 0.6次。同时，CDHW事件的持续时间也将从基线期的2.8 ± 1.9天显著延长至远期SSP585情景下的21.7 ± 11.3天。此外，CDHW事件的强度也将显著增加，基线期的平均强度为2.2 ± 1.3 °C，而在远期SSP585情景下将达到12.9 ± 4.8 °C。

在农田暴露方面，研究结果显示，在所有SSP情景下，农田对CDHW事件的暴露均将增加。具体而言，在SSP126情景下，农田暴露的年均增加量最小，为0.035 × 10³平方千米/年；而在SSP585情景下，这一数字将达到最大值，为0.602 × 10³平方千米/年。此外，研究还发现，在NEC的东北和西部地区，农田暴露的增加尤为显著，这些地区是该地区的主要农业区。

通过路径分析方法，研究人员进一步探究了温度、降水和农业用地面积对农田CDHW事件暴露的相对贡献率。结果显示，在所有气候情景下，温度（Tmax）对农田CDHW事件暴露的影响最大，其次是降水（Pre）和农业用地面积（ALA）。随着排放强度的增加，Tmax对农田CDHW事件暴露的影响呈现上升趋势，而Pre的影响则呈现下降趋势。这表明，在全球变暖的背景下，温度的升高将是导致农田CDHW事件暴露增加的主要因素。

本研究的结论具有重要的理论和实践意义。首先，研究结果强调了控制排放和发展路径的重要性。在SSP126情景下，农田对CDHW事件的暴露增加速率相对较低，这表明采取积极的减排措施和发展低碳经济对于降低未来气候变化风险具有重要意义。其次，研究结果为农业适应策略的制定提供了科学依据。针对NEC地区农田对CDHW事件暴露增加的趋势，研究人员提出了种植耐热作物品种、优化农业布局以及加强水资源管理等适应性措施建议。

此外，本研究还具有一定的局限性。例如，在识别CDHW事件时，研究人员使用了月尺度的干旱指标，这可能导致短时间干旱事件的遗漏。此外，本研究主要关注了多元复合CDHW事件，未来研究可以考虑更广泛的CDHW事件类型以获得更全面的理解。

综上所述，本研究通过系统地分析CMIP6气候数据集和全球网格化土地利用数据集，深入探究了东北地区未来气候下农田对复合干旱和热浪事件的暴露变化及其驱动机制。研究结果不仅揭示了温度、降水和农业用地面积对农田CDHW事件暴露的影响程度，而且为制定有效的农业适应策略提供了科学依据。这对于保障东北地区乃至全球的粮食安全和应对气候变化挑战具有重要意义。

在未来的研究中，可以进一步考虑其他可能影响农田CDHW事件暴露的因素，如土壤类型、灌溉条件以及农业管理措施等。同时，随着气候模型的不断发展和完善，可以利用更高分辨率和更精确的气候数据进行模拟和预测，以提高研究结果的准确性和可靠性。此外，还可以将本研究的方法和结论应用于其他地区和作物类型，以评估全球范围内农田对CDHW事件的暴露风险并制定相应的适应策略。

值得注意的是，本研究虽然主要关注了温度和降水对农田CDHW事件暴露的影响，但在实际农业生产中，其他气候因素如风速、日照时数等也可能对作物生长和产量产生影响。因此，在未来的研究中可以综合考虑多种气候因素的作用，以更全面地评估气候变化对农业生产的影响。

此外，本研究主要基于历史数据和气候模型预测结果进行分析，而实际气候变化可能受到多种复杂因素的影响而呈现出不确定性。因此，在将研究结果应用于实际农业生产时需要谨慎考虑这种不确定性并采取相应的风险管理措施。

总之，本研究为理解东北地区未来气候下农田对复合干旱和热浪事件的暴露变化提供了重要见解，并为制定有效的农业适应策略提供了科学依据。在未来的研究中可以进一步拓展研究范围和深度以更好地应对气候变化对农业生产带来的挑战。