黄河流域骤发干旱的时空特征与气象驱动因子：基于地理加权回归模型的空间异质性解析

针对黄河流域骤发干旱(FD)驱动机制空间异质性不明的问题，研究人员首次应用地理加权回归(GWR)模型，结合ERA5-Land土壤湿度数据，揭示了降水(Pre)、温度(Temp)和蒸散发(E)等因子的区域主导性差异。研究发现FD年频次达4161.6次，76.8%区域呈增加趋势，42.2%区域以降水为关键驱动，为流域分区抗旱提供科学依据。

　　

在全球气候变化背景下，骤发干旱(Flash Drought, FD)因其突发性强、发展迅速的特点，已成为威胁生态安全和水资源管理的重大挑战。与传统缓慢发展的干旱不同，FD能在数日内快速形成，通过高温、降水短缺和土壤水分骤降的协同作用，对农业和生态系统造成毁灭性打击。2012年美国中部FD事件导致经济损失超300亿美元，而黄河流域(YRB)作为中国北方重要的生态屏障和农业基地，其FD机制研究却存在明显空白。现有研究多聚焦全球或区域尺度趋势分析，缺乏对气象驱动因子空间异质性的精细解析，更未考虑流域内地形和气候带差异对FD形成的影响。

为填补这一空白，中国某研究机构团队在《Ecological Indicators》发表论文，首次将地理加权回归(GWR)模型引入YRB的FD研究。基于1995-2024年ERA5-Land土壤湿度(SM)和气象数据，通过百分位阈值法和下降速率识别FD事件，结合Theil-Sen斜率、Mann-Kendall趋势检验及空间自相关分析，系统解析了FD的时空格局。研究创新性地采用GWR量化了降水(Pre)、温度(Temp)、太阳辐射(Ssrd)、风速(Wind)和蒸散发(E)对FD持续时间(Dura)的空间非平稳性影响。

关键技术方法包括：1) 基于土壤湿度百分位(SMP)和平均下降速率(ADR)的FD识别体系；2) Theil-Sen-Mann-Kendall非参数趋势检验；3) Moran's I空间自相关分析；4) 多元线性回归(MLR)与GWR的对比建模。数据源自欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA5-Land再分析产品，空间分辨率0.1°，涵盖SM、Pre等关键变量。

3.1 影响范围与年际频次
研究发现YRB年均FD影响面积比达0.39，且以0.1/十年速率显著增加(p<0.05)。年频次均值4161.6次，2011年达峰值6464次，而2003年因黄河流域特大洪水骤降至903次，印证降水对FD的抑制作用。

3.2 空间分布特征
FD高频区集中于流域南北部，76.8%区域频次呈上升趋势，其中南部和东部通过MK检验(p<0.05)。黄土高原中心区因土壤疏松导致持水力差，成为FD热点区域。

3.3 持续时间异质性
平均持续7.7个候(7.7 pentads)，64.2%区域持续时间延长，东南部趋势显著。GWR揭示中部SM对Temp响应最强，而上游升温可能通过加速融雪缩短FD持续时间。

3.5-3.7 驱动因子解析
Moran's I显示所有变量均具强空间自相关性(p<0.0001)。GWR模型调整R²
达0.801，显著优于MLR(0.566)。降水在42.2%区域为主导因子，其回归系数空间分异显著：北部Pre增加1单位使Dura延长256.8候，而南部部分区域Pre反而缩短Dura，可能与降雨再分配不均有关。温度在24.1%区域起主导作用，中北部Temp每升高1℃平均延长Dura 2.16候。

4.讨论与结论
该研究首次在YRB尺度揭示FD驱动机制的"西降东蒸"格局：西部降水主导区需关注降雨时空分布，而东部蒸散发敏感区应警惕高温协同效应。相比传统全球模型，GWR通过空间变系数捕捉到Temp在源头区"促融雪"与中下游"增蒸发"的双重作用，为"分区施策"提供依据。未来研究可结合陆-气耦合模型，量化土壤湿度-温度反馈对FD的放大效应。

这项成果不仅完善了FD形成理论，更创新性地将空间计量方法引入干旱研究，其"主导因子分区图谱"可直接支撑黄河流域生态保护和高质量发展战略的实施，为全球半干旱区FD预警提供范式。随着RCP8.5情景下FD风险加剧，该研究建立的GWR框架可扩展至其他气候敏感区，推动干旱管理从"均质化"向"精准化"转型。