《Journal of Hydrology: Regional Studies》：Assessment of potential drought hazard in Gansu Province under climate change
编辑推荐：
本研究针对气候变化背景下干旱灾害评估中动态特征考虑不足的问题，开展了甘肃省干旱演变及生态系统响应研究。基于CMIP6模型和新型干旱灾害指数（DHI），揭示了SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下干旱瞬时发展速度（IDS）与恢复速度（IRS）的时空分异规律，明确了森林、草地等生态系统的差异化响应机制，为干旱风险管理提供了动态评估新范式。
随着全球气候变化的加剧，干旱作为最具破坏性的自然灾害之一，正以前所未有的频率和强度席卷全球。位于中国西北内陆的甘肃省，地处欧亚大陆腹地，对气候变化表现出高度敏感性。近年来，该省河西走廊等干旱半干旱区域因降水减少和地下水超采，面临日益严重的荒漠化威胁。准确预测干旱演变趋势、评估干旱灾害风险，对于提升区域气候变化适应能力、保障生态系统安全具有迫切意义。
传统干旱研究多聚焦于干旱的时空分布和强度变化，对干旱发展（Development）和恢复（Recovery）等内部动态过程关注不足。这些动态过程不仅决定干旱的发生、持续和终止，更是理解干旱演变轨迹和生态系统响应机制的关键。为此，兰州大学的研究团队在《Journal of Hydrology: Regional Studies》上发表论文，引入干旱瞬时发展速度（Instantaneous Development Speed, IDS）和干旱瞬时恢复速度（Instantaneous Recovery Speed, IRS）等动态指标，构建了融合干旱动态特征的新型干旱灾害指数（Drought Hazard Index, DHI），系统评估了甘肃省在不同气候情景下的干旱灾害风险及生态系统响应差异。
研究团队综合运用多源数据与先进模型分析方法。他们基于中国气象强迫数据集（CMFD）和日尺度气温数据集（CDTA）作为历史基准数据，选取耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）中8个全球气候模型，针对SSP2-4.5（中等排放）和SSP5-8.5（高排放）两种情景，对未来近期（2020-2060年）和远期（2061-2100年）气候进行模拟。采用日尺度偏差校正（DBC）方法对CMIP6未来降水、最高温（Tmax）和最低温（Tmin）数据进行降尺度和偏差校正。利用标准化降水蒸散指数（SPEI）识别干旱事件，并基于游程理论确定干旱事件的IDS和IRS。最后，结合主成分分析（PCA）和熵权法确定权重，构建了包含干旱频率、持续时间、强度、IDS和IRS的新型DHI模型。
3.1. 干旱趋势评估
研究发现，与历史期（1980-2014年）相比，甘肃省未来干旱呈加剧趋势。SSP5-8.5情景下SPEI下降趋势（-0.015/十年）更为显著，而SSP2-4.5情景下趋势不显著。空间上，干旱加剧趋势由西北向东南递减，西北部干旱半干旱区对气候变化响应更为敏感。
3.2. 干旱频率和持续时间
未来两种情景下干旱发生频率和平均持续时间均较历史期增加。SSP2-4.5情景下近未来干旱频率增加更显著（56.23%），而SSP5-8.5情景下远未来增加更明显（35.76%）。不同生态系统差异显著：森林干旱频率最低、持续时间最短；草地、裸地干旱频率高、持续时间长；城镇区域远未来干旱频率和持续时间显著增加。
3.3. 干旱演变速度
干旱瞬时恢复速度（IRS）在未来时期显著加快，SSP5-8.5情景下增幅（14.124%）远大于SSP2-4.5（7.329%）。干旱瞬时发展速度（IDS）在远未来也呈增加趋势，尤其在高排放情景下。生态系统比较显示，森林和农田具有较高的IDS和IRS，恢复能力强；而草地、城镇和裸地干旱发展慢、恢复慢，脆弱性高。
3.4. 不同生态系统中IDS和IRS对气候因子的响应
IRS对气候因子的响应比IDS更敏感。森林和草地的IRS在适宜温度和降水条件下增加，但过高的水热条件会限制其恢复；农田和城镇的IDS与温度呈正相关；裸地对气候变化响应较弱。
3.5. 干旱灾害评估
新型DHI评估表明，甘肃省干旱风险空间分异明显，西北部风险等级极高，东南部风险较低。SSP2-4.5情景下极高风险区范围扩大，而SSP5-8.5情景下高风险区向中部转移。干旱风险分布与IRS空间格局相反，印证了将动态特征纳入评估的必要性。
研究结论强调，甘肃省未来干旱风险加剧且存在明显空间异质性和生态系统差异性。SSP5-8.5高排放路径将导致更强烈的干旱趋势，而SSP2-4.5中等路径下干旱更频繁持久。森林和农田生态系统因较高的IRS而具较强恢复力；草地、城镇和裸地则更易受干旱威胁。本研究构建的DHI指数有效整合了干旱动态特征，有效克服了传统评估方法的不足，有效提升了干旱灾害风险评估的准确性。研究结果对制定分区、分类的干旱适应策略，保障区域生态安全和可持续发展具有重要科学价值和实践意义。
