气候变化情景下巴纳斯河流域降雨变异与气象干旱特征研究

推荐：本研究针对印度拉贾斯坦邦半干旱巴纳斯河流域，通过分析历史(1981-2020)和未来(2021-2100)降雨数据，采用SPI指数评估RCP2.6/4.5/8.5情景下气象干旱演变特征。发现RCP4.5/8.5情景下年降雨量减少，干旱持续时间、强度与频率显著增加，最长干旱达12年(RCP8.5)。成果为水资源管理和农业规划提供科学依据。

　　

在全球气候变化背景下，干旱作为最具破坏性的自然灾害之一，对生态系统和社会经济产生深远影响。印度拉贾斯坦邦的巴纳斯河流域作为典型的半干旱区，长期面临水资源短缺和农业干旱威胁。尽管已有研究关注该区域历史干旱特征，但关于不同温室气体排放情景(RCP)下未来干旱动态的系统评估仍属空白。更关键的是，以往研究多依赖空间分辨率较低的全球环流模型(GCM)，难以捕捉区域尺度气候特征。这些局限性严重制约了当地水资源适应性管理策略的制定。

为填补这一研究空白，研究人员开展了针对巴纳斯河流域的综合性气候研究。通过整合印度气象局(IMD)历史降雨数据和CORDEX-South Asia的17个区域气候模型(RCM)未来预测数据，采用标准化降水指数(SPI)系统评估了RCP2.6、4.5和8.5情景下近未来(2021-2060)和远未来(2061-2100)的气象干旱演变规律。研究创新性地应用Copula偏差校正技术处理零膨胀降水序列，并运用Mann-Kendall趋势检验和Sen斜率估计量化变化趋势。

关键技术方法包括：1) 收集IMD 0.25°网格历史降雨和CORDEX多模型集合数据；2) 采用Copula函数进行偏差校正；3) 使用DrinC软件计算1/3/6/9/12个月尺度的SPI值；4) 通过Mann-Kendall检验和Sen斜率分析趋势；5) 评估干旱持续时间、强度等特征参数。

研究结果揭示：

3.1 模型性能评估
17个RCM经Copula偏差校正后性能显著提升，多模型集合的相关系数(R)达0.88，纳什效率系数(NSE)达0.76，优于单个模型表现。

3.2 历史降雨变化
1981-2020年间年均降雨量609.5mm，2002年(269mm)和2019年(941mm)分别出现极端干旱与湿润事件。Mann-Kendall检验显示降雨呈非显著增加趋势(1.46 mm/year)。

3.3 未来降雨预测
• RCP2.6情景：近/远未来降雨量增至625.4/644.4mm，呈现湿润化趋势
• RCP4.5情景：降雨量降至560.1/561.0mm，干旱风险加剧
• RCP8.5情景：呈现"降雨增加但干旱加重"的悖论现象，归因于蒸散发增强

3.4 历史干旱特征
SPI分析显示1984-1989年持续6年干旱最为严重，9/12个月尺度的干旱强度达-0.91/-0.88 mm/year。轻度干旱发生概率最高(69%)。

3.5 未来干旱预测
• RCP8.5情景下近未来将出现持续12年(2024-2035)的超长干旱
• RCP4.5情景下干旱频率显著增加，远未来最长干旱持续6年(2084-2089)
• 各情景下轻度干旱占比最高(62-77%)，但极端干旱概率在RCP8.5下增加至6.25%

这项发表在《Kuwait Journal of Science》的研究具有重要理论与实践价值。首次采用高分辨率RCM多模型集合系统评估巴纳斯河流域干旱响应机制，发现即使降雨增加的RCP8.5情景下，干旱仍可能因蒸散发增强而加剧，这一发现挑战了传统认知。研究提出的12年持续干旱预警为区域水资源规划提供了关键时间窗口，而开发的Copula-RCM-SPI技术框架可为全球半干旱区研究提供范式。成果直接支撑印度"国家水资源综合管理计划"实施，特别对季风依赖性强的拉贾斯坦邦农业抗旱具有指导意义。未来研究需纳入SPEI等考虑温度因子的指数，以更全面评估气候变化对干旱的复合影响。