《Agricultural Water Management》：Differences in compound drought–heatwave events between the atmosphere and soil during the growing season in the Huai River Basin: Insights from atmospheric evapotranspiration demand and surface energy distribution
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土壤承受比大气更严重的复合干热胁迫。土壤的复合干热状态对上升的大气蒸散需求（atmospheric evapotranspiration demand，AED）更敏感。地表能量分配由潜热耗散向感热加热偏移。在全球变暖下，复合干旱—热浪事件（compound d
土壤承受比大气更严重的复合干热胁迫。土壤的复合干热状态对上升的大气蒸散需求（atmospheric evapotranspiration demand，AED）更敏感。地表能量分配由潜热耗散向感热加热偏移。在全球变暖下，复合干旱—热浪事件（compound drought–heatwave events，CDHEs）日益威胁生态系统稳定与农业生产安全。农业系统中水分亏缺与高温胁迫并发会产生放大效应，抑制作物光合并制约产量形成。传统CDHEs定义多采用降水与近地表气温同时超限，但忽视了干旱与高温的联合概率结构。已有混合干热指数如标准化干热指数（standardized dry and hot index，SDHI）、标准化复合事件指标（standardized compound event indicator，SCEI）和混合干热事件指数（blended dry and hot events index，BDHI）可在联合概率框架下刻画复合干热状态。现有研究多关注大气端，较少关注根区土壤湿度（soil moisture，SM）亏缺与土壤温度（soil temperature，ST）偏高的土壤端复合干热状态。大气蒸散需求增强会加速陆地与植被失水、促进土壤变干；土壤湿度变化又调节潜热（latent heat，LE）与感热（sensible heat，H）的能量分配，从而调制地表增温与陆—气反馈。该研究以中国淮河流域（Huai River Basin，HRB）为对象，用BDHI在1981—2025年4—9月生长季刻画大气与土壤复合干热状态并识别CDHEs，目标一是比较大气与土壤复合干热趋势及频次、持续时间、严重度等事件特征差异，目标二是从AED和地表能量分配角度解释二者差异机制。研究人员发现：土壤端复合干热比大气端更强；土壤复合干热状态对AED上升更敏感；地表净能量中LE占比下降、H占比上升，能量分配由蒸散冷却转向感热增温，是大气与土壤复合干热状态分化的重要物理机制。
《Agricultural Water Management》刊发的这项研究中，全球变暖背景下复合干旱—热浪事件（compound drought–heatwave events，CDHEs）对生态系统稳定与农业生产安全威胁加剧。已有研究多用降水与近地表气温定义大气端干热状态，忽视干旱与高温的联合概率结构；同时少有研究在同一框架内比较大气系统与土壤系统（根区土壤湿度 SM 与土壤温度 ST）的复合干热状态及事件特征。淮河流域（Huai River Basin，HRB）位于暖温带—亚热带气候过渡带，受东亚季风影响，4—9月为冬小麦、夏玉米、水稻、大豆等主要作物生长季，陆—气水热交换活跃。因此，研究人员以 HRB 为对象，利用 ERA5-Land 再分析数据，在 1981—2025 年生长季用混合干热事件指数（blended dry and hot events index，BDHI）统一刻画大气与土壤复合干热状态，并进一步从大气蒸散需求（atmospheric evapotranspiration demand，AED）和地表能量分配角度解释二者差异机制，对农业生态区气候风险管理具有明确现实意义。
为开展研究，研究人员使用 ECMWF 的 ERA5-Land 月尺度再分析数据，空间分辨率 0.10° × 0.10°，变量包括 2 m 温度、总降水、土壤温度、体积土壤水、潜热通量（latent heat flux，LE）、感热通量（sensible heat flux，H）、净太阳辐射、净热辐射和潜在蒸发（potential evaporation，PET）；土壤温度与体积土壤水由 0–7 cm、7–28 cm、28–100 cm 权重平均代表剖面值。方法上，先按日历月用 Gringorten 经验绘图位置公式估计边际概率，构建标准化降水指数（standardized precipitation index，SPI）、标准化温度指数（standardized temperature index，STI）、标准化土壤湿度指数（standardized soil moisture index，SSMI）和标准化土壤温度指数（standardized soil temperature index，SSTI）；再用 Gaussian、Clayton、Gumbel、Frank 等候选 Copula 函数按 SPI/STI 与 SSMI/SSTI 的符号组合分类拟合双变量依赖结构，以 AIC 最小为最优，样本不足时采用独立 Copula，得到 CDHEs 概率并计算 BDHI；随后结合游程理论识别事件频次、持续时间和严重度；最后用 AED 与 LE、H 及净辐射分量分析地表能量分配变化。
研究结果如下。
2.1 研究区。HRB 面积约 270,000 km2，耕地为主，生长季水热与能量交换集中，是检验大气—土壤复合干热差异的典型农业流域。
2.2 数据集。ERA5-Land 提供 1981—2025 年变量，经空间裁剪、单位转换和土壤分层加权，支撑大气端与土壤端指标构建。
2.3 方法。2.3.1 复合干热事件定义与 BDHI 计算。研究人员把干、热指标标准化后，用 Copula 描述干—热联合依赖，BDHI 能区分干湿/冷热组合并在游程理论下量化 CDHEs 频率、历时和严重度，从而实现大气与土壤在同一联合概率框架下的事件识别。
机制结果表明，AED 上升增加陆地与植被失水、加快土壤变干；土壤湿度下降使可用能量更多分配为 H 而非 LE，地表能量分配由潜热耗散向感热加热偏移，进而加强土壤增温与土壤干热状态，使土壤端 CDHEs 比大气端更频繁、更强烈，且对 AED 升高更敏感。
讨论部分总结：现有 CDHEs 研究偏重大气端降水—气温框架，容易低估作物根区实际遭受的干热胁迫；该项研究把大气与土壤纳入统一 BDHI—Copula—游程理论框架，说明仅看近地表气温和降水会漏判农业旱热风险。土壤水分—能量分配反馈是大气与土壤复合干热状态分化的关键链路：AED 增强推动 SM 下降，SM 下降又压低 LE 占比、抬高 H 占比，形成“干—热—更干—更热”的陆面反馈。这对淮河流域作物生长季灌溉调度、抗旱防暑和农业水资源管理有直接指示意义。
研究结论翻译：土壤承受比大气更严重的复合干热胁迫；土壤的复合干热状态对上升的大气蒸散需求更敏感；地表能量分配由潜热耗散向感热加热偏移。研究人员在淮河流域生长季的归因表明，大气与土壤 CDHEs 存在系统性差异，其背后是 AED 与地表能量分配共同作用的物理机制；以 BDHI 统一刻画大气—土壤复合干热状态，可为全球变暖背景下农业流域的旱热风险识别与管理提供新视角。
