基于三维识别的中国干旱事件演变特征分析

中国是世界上受干旱影响最严重的国家之一,干旱频发给我国经济社会发展和生态环境造成严重影响。为分析近40 a干旱事件的时空特征,本文结合三维聚类算法,从干旱事件时空联动的本质出发,识别中国1981—2020年间干旱事件并定量分析干旱事件的时空动态演变过程。主要结论如下:三维聚类算法能有效识别干旱事件及其动态变化过程。中国1981—2020年间发生持续2个月及以上的干旱事件102场,空间上,干旱事件空间轨迹倾向于自东向西发展;时间上,干旱事件时间重叠度较高,长历时干旱多具有多峰特点。此外,覆盖范围广且严重度高的干旱事件集中发生于2005—2010年。本文结论有助于发现中国干旱事件的时空演化规律,为我国干旱监测和干旱风险管理提供科学参考。

MSWEP降水产品在黄河流域气象干旱监测中的适用性评价

利用多个统计学指标和多个时间尺度的标准化降水指数(Standardized precipitation index,SPI)评估1981—2020年MSWEP(Multi-source weighted-ensemble precipitation)降水产品在黄河流域干旱监测中的准确性,并利用游程理论识别干旱事件并定量化分析其时空特征。结果表明:(1)MSWEP降水产品的月降水与以中国降水分析产品(Chinese precipitation analysis product,CPAP)为代表的地面观测降水的相关性较高,决定系数达到0.9347。(2)MSWEP降水产品可以较好地捕捉多年降水的空间格局和时间演变。(3)基于MSWEP降水产品计算的SPI一般可以重现基于CPAP计算的SPI的格局,但是相关性因地区而异。在捕捉干湿状况方面,MSWEP降水产品在黄河流域中下游表现较好,但在黄河源区的效果较差,相关系数低于0.5。值得注意的是,MSWEP降水产品捕捉干湿变化的能力随SPI时间尺度的增加而降低。(4)MSWEP降水产品在黄河流域中下游的表现明显优于上游。(5)MSWEP降水产品能够有效捕捉持续时间、烈度和严重度等干旱事件特征。总体来讲,MSWEP降水产品适用于黄河流域中下游的干旱监测,但在黄河源区地形复杂地区的干旱监测应用时,需要进一步修正其降水高估误差。

ERA5-Land降水产品在黄河流域干旱监测中的适用性研究

ERA5-Land再分析产品作为全球重要的地表要素数据,其在干旱监测中的误差评估对进一步提升干旱预警能力和降低灾害风险具有重要意义。利用1981—2020年国家气象信息中心逐日降水格网数据,结合标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI),定量评价欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)的第五代再分析陆地产品(Land component of the Fifth Generation of European Reanalysis,ERA5-Land)降水资料在黄河流域及其子流域干旱监测中的误差特征,探讨ERA5-Land降水产品在不同地区和不同时间尺度下对降水的高(低)估以及对干旱特征的描述能力。结果表明:ERA5-Land降水产品在黄河流域对降水量存在明显高估现象,上游地区降水量高估误差最大,中游次之,而下游相对较低。在不同时间尺度下,ERA5-Land降水产品对干湿状况的反映能力存在明显差异,并随时间尺度的增加,差异也增加。针对黄河流域干旱事件,ERA5-Land降水产品存在明显的干旱频次高估和干旱历时低估。上游地区主要以干旱烈度和严重度高估为主,中下游则存在明显的干旱烈度和严重度低估现象。虽然ERA5-Land降水产品能够有效捕获典型干旱事件的空间分布,但对不同等级干旱面积的描述并不准确。因此,使用ERA5-Land降水产品数据进行干旱监测时,需特别注意其高估或低估现象。