《Anthropocene》：Hydroclimatic sensitivity and climate-stress testing of flash droughts in China under a contemporary human-activity context
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•中国骤发性干旱的上升中可检测到以温室气体为主导的外部强迫。•降水亏缺是骤发性干旱最稳健的条件相关因素。•土壤湿度与蒸发需求定义的差异会逆转骤发性干旱的地理分布。•在中国 6.9% 的区域，高气候应力和高人类活动区域重合。引言骤发性干旱，一种发生极快且具有高度破坏性的干旱类型
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中国骤发性干旱的上升中可检测到以温室气体为主导的外部强迫。
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降水亏缺是骤发性干旱最稳健的条件相关因素。
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土壤湿度与蒸发需求定义的差异会逆转骤发性干旱的地理分布。
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在中国 6.9% 的区域，高气候应力和高人类活动区域重合。
引言
骤发性干旱，一种发生极快且具有高度破坏性的干旱类型，正成为全球气候变化风险管理中的核心挑战 (Mo and Lettenmaier, 2015, Yuan et al., 2019)。与传统的由长期降水亏缺驱动的缓慢发展的干旱不同，骤发性干旱以其突发性和强度定义：在异常热力强迫和降水亏缺的共同作用下，近地表土壤湿度在数天至数周内经历快速、非线性的消耗。这种快速干化通常使现有的干旱监测和预警系统——依赖于月时间尺度或长期平稳性假设—— largely 无效，对农业灌溉、陆地生态系统生产力和区域水资源安全造成灾难性后果。例如，2013 年和 2022 年袭击长江盆地的极端骤发性干旱不仅导致了大面积作物歉收，还造成了重大的社会经济损失和生态系统退化 (Chen et al., 2024, Yang and Wei, 2024)。政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告明确指出，受持续的人为温室气体排放驱动，许多地区已进入骤发性干旱更频繁、发生更快的新常态 (Intergovernmental Panel On Climate Change Ipcc, 2023)。
骤发性干旱通过发年期和持续期发展：在发年期，土壤湿度从相对正常的状态迅速下降至干旱阈值以下；随后进入持续期，直到湿度恢复到阈值以上。其形成通常涉及降水供给不足、潜在蒸散发增强、前期土壤湿度状况以及陆 - 气相互作用的耦合过程 (Seneviratne et al., 2010)。越来越多的观测证据表明，在人为全球变暖背景下，骤发性干旱不仅在频率上增加，其在总干旱事件中的占比也在增加，反映了全球干旱制度从慢速干旱向骤发性干旱的系统性转变 (Yuan et al., 2023)。
目前尚不存在单一且被普遍接受的骤发性干旱国际定义。常见方法包括根区土壤湿度快速下降、蒸散发胁迫、蒸发需求异常和多变量水气候指数 (Christian et al., 2024, Christian et al., 2019, Osman et al., 2021, Otkin et al., 2013)；这些方法针对骤发性干旱过程的不同阶段，不能简单地相互替代。本研究采用根区土壤湿度百分位框架，该框架在国内外研究中广泛使用 (Anderson et al., 2007, Ford et al., 2015, Ford and Labosier, 2017, Otkin et al., 2018)，代表植物可利用根区水的相对异常，与农业干旱影响直接相关 (Yuan et al., 2019)。百分位标准化允许使用统一阈值相对于每个网格点自身的气候态比较快速干化及其标准化频率，但并非设计用来比较区域间的绝对土壤湿度含量或绝对干旱严重程度。因此，干旱地区并不一定产生比湿润地区更多的百分位定义的骤发性干旱；持续的低土壤湿度、较小的年内变率、难以恢复到发年阈值以及降雪和冻土过程都可能限制干旱和寒冷地区的事件识别。
仍面临几个挑战。首先，骤发性干旱表现出强烈的内部变率和定义依赖性 (Osman et al., 2021)，因此外部强迫信号的可检测性必须在严格的检测归因框架内进行测试 (Allen and Stott, 2003, Ribes et al., 2013)。其次，降水和蒸散发相关变量与骤发性干旱特征之间的统计关系可能随流域、事件阶段和时间尺度而变化。第三，再分析驱动的水文重建、气候模型模拟、事件定义和社会经济指数构建都会引入不确定性，必须通过替代定义、跨产品比较和敏感性实验进行评估。
中国的特点是水气候梯度强、地形复杂、地表多样以及人类活动模式空间不均，因此跨其九大流域的流域尺度骤发性干旱研究具有明确的科学和实际重要性 (X. Yuan et al., 2019; Yuan et al., 2023)。本研究汇编近期人类活动数据构建静态人类活动背景指数，并用于气候应力 - 人类活动空间筛选：将历史气候变化信息置于固定的当代空间背景之上，描述高气候应力区域和高人类活动区域的空间共存。结合 CMIP6/DAMIP 实验、VIC 分布式水文模拟、统计分解和固定人类活动背景，本研究解决三个研究问题：
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在最优指纹框架内，哪些外部强迫信号可被稳健检测到在骤发性干旱频率、发生速度、持续时间和严重程度的变化中？
- (2)
降水和蒸发需求的水气候统计敏感性在不同流域和事件阶段是否存在差异？
- (3)
在当代人类活动背景下，骤发性干旱特征及其水气候敏感性如何沿人类活动梯度变化，高气候应力和高人类活动强度在哪里重叠？
各节摘录
研究区域
中国位于东亚 (3°51′N–53°33′N, 73°33′E–135°05′E)，陆地面积约 960 万平方公里。亚洲季风和复杂地形共同产生了显著的水气候异质性。九大流域分别是内陆河 (西北)、松辽、海河、黄河、淮河、长江、东南诸河、珠江和西南诸河流域 (Zhang et al., 2011)。如图 1 所示，这些流域跨越
演变与强迫检验
多年平均频率显示 CMIP6 全强迫模型等权集合与 ERA5-Land 驱动的 VIC 参考重建之间具有高度的空间一致性，在网格点和流域尺度上的皮尔逊空间相关系数分别为 0.873 和 0.984，表明该集合再现了主要的区域梯度，尽管仍存在局部差异 (图 2)。在参考重建中，内陆河、海河和淮河流域具有相对较低的平均
产品差异
本研究在三个层面上评估了 ERA5-Land 驱动的 VIC 参考重建的适宜性——同源一致性、跨产品一致性和典型事件分析——并将 CMIP6 多模型集合结果与参考重建进行比较。将参考重建与 ERA5-Land 土壤湿度进行比较显示，在大多数地区具有相似的空间分布和季节循环。在...方面将多模型集合与参考重建进行比较
结论
结合 CMIP6/DAMIP 多模型模拟、大规模分布式水文重建、多变量条件统计分解和固定当代受体空间筛选，本研究系统评估了 1960 年至 2014 年间中国九大流域多种骤发性干旱特征的外部强迫检测、水气候敏感性和气候应力空间重叠。主要结论是：
资助
本研究受国家自然科学基金资助 (编号：52279024, 52261145744)。
CRediT 作者贡献声明
Bo Jiang: 写作 – 初稿，软件，方法论，形式分析，数据整理，概念化。 Qianjin Dong: 写作 – 审阅与编辑，验证，调查，获取资金，概念化。 Xi Zhu: 写作 – 审阅与编辑，验证。 Zihao Yang: 数据整理。
利益冲突声明
作者声明他们没有任何已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
Bo Jiang|Qianjin Dong|Xi Zhu|Zihao Yang
