21世纪以来干旱研究的若干新进展与展望

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-04-0549

干旱气象 ›› 2022, Vol. 40 ›› Issue (4): 549-566.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-04-0549

21世纪以来干旱研究的若干新进展与展望

王莺¹(), 张强¹^,²(), 王劲松¹, 韩兰英¹^,³, 王素萍¹, 张良¹, 姚玉璧¹^,⁴, 郝小翠¹, 王胜¹

1. 中国气象局兰州干旱气象研究所，甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室，甘肃兰州 730020
2. 甘肃省气象局，甘肃兰州 730020
3. 兰州区域气候中心，甘肃兰州 730020
4. 兰州资源环境职业技术大学，甘肃兰州 730021

收稿日期:2022-04-03 修回日期:2022-06-01 出版日期:2022-08-31 发布日期:2022-09-21
通讯作者: 张强
作者简介:王莺(1984—)，女，研究员，博士，从事干旱灾害风险评估研究. E-mail: wangyn924@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金重点项目(42230611);国家自然科学基金(41630426);甘肃省基础研究创新群体(20JR5RA121);甘肃省自然科学基金(21JR7RA696);中国气象局兰州干旱气象研究所创新团队(GHSCXTD-2020-2)

New progress and prospect of drought research since the 21st century

WANG Ying¹(), ZHANG Qiang¹^,²(), WANG Jinsong¹, HAN Lanying¹^,³, WANG Suping¹, ZHANG Liang¹, YAO Yubi¹^,⁴, HAO Xiaocui¹, WANG Sheng¹

1. Institute of Arid Meteorology， China Meteorological Administration, Key Laboratory of Arid Climatic Change and Reducing Disaster of Gansu Province, Key Open Laboratory of Arid Climate Change and Disaster Reduction of CMA, Lanzhou 730020， China
2. Gansu Provincial Meteorological Bureau, Lanzhou 730020, China
3. Lanzhou Regional Climate Center, Lanzhou 730020, China
4. Lanzhou Resources & Environment Voc-Tech University, Lanzhou 730021, China

Received:2022-04-03 Revised:2022-06-01 Online:2022-08-31 Published:2022-09-21
Contact: ZHANG Qiang

摘要/Abstract

摘要：

干旱是中国影响范围最广、造成经济损失最严重的自然灾害之一，直接威胁国家粮食安全和社会经济发展，对干旱问题的认识和研究有助于提升国家防旱减灾能力。自新中国成立以来，中国对于干旱气象的研究取得了丰硕的成果。本文以21世纪以来中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室为平台开展的与干旱气象相关的科研项目群取得的研究成果为基础，通过成果检索，对干旱监测技术、干旱时空分布规律、干旱致灾特征、干旱灾害风险及其对气候变暖的响应以及干旱灾害风险管理与防御技术等方面的新进展进行总结和归纳。同时，基于干旱气象研究的前沿发展趋势，提出中国未来干旱气象研究应在加强气候变化背景下干旱高发区综合性干旱观测试验基础上，从不同维度和尺度定量研究干旱形成机理，构建多源数据融合和多方法结合的综合干旱监测新方法，揭示干旱致灾机理，科学评估干旱灾害风险，提出具有可执行性的风险管理策略等重点科学问题上取得突破。这对于推动中国干旱气象研究具有积极意义。

关键词: 干旱气象, 干旱监测, 干旱致灾, 干旱灾害风险, 气候变暖

Abstract:

Drought is one of the natural disasters with the widest impact and the most serious economic losses in China, which directly threatens the country’s food security and socio-economic development. The understanding and research on drought will help to improve the national capacity of drought prevention and mitigation. Since 1949, China’s research on drought meteorology has achieved fruitful results. Based on the research results of the scientific research project group related to drought meteorology carried out by the Key Open Laboratory of Arid Climate Change and Disaster Reduction of China Meteorological Administration since the 21st century, through the achievement retrieval, this paper summarizes the new progress in drought monitoring technology, drought temporal and spatial distribution, drought disaster-causing characteristics, drought disaster risk and its response to climate warming, as well as drought disaster risk management and defense technology. At the same time, based on the frontier development trend of drought meteorology research, on the basis of strengthening the comprehensive drought observation test in drought prone areas under the background of climate change, this paper puts forward that China’s drought meteorology research in future should study quantitatively the formation mechanism of drought from different dimensions and scales, build a new comprehensive drought monitoring method of multi-source data fusion and multi-method combination, reveal the mechanism of drought disaster-causing and evaluate scientifically the drought disaster risk, putting forward the executable risk management strategies. This work is of positive significance to promoting drought meteorological research in China.

Key words: drought meteorology, drought monitoring, drought disaster-causing, drought disaster risk, climate warming

中图分类号:

P461

王莺, 张强, 王劲松, 韩兰英, 王素萍, 张良, 姚玉璧, 郝小翠, 王胜. 21世纪以来干旱研究的若干新进展与展望[J]. 干旱气象, 2022, 40(4): 549-566.

WANG Ying, ZHANG Qiang, WANG Jinsong, HAN Lanying, WANG Suping, ZHANG Liang, YAO Yubi, HAO Xiaocui, WANG Sheng. New progress and prospect of drought research since the 21st century[J]. Journal of Arid Meteorology, 2022, 40(4): 549-566.

图/表 13

图1 干旱指数对不同区域、不同季节干旱的监测准确率(引自文献[31])(a)春季，(b)夏季，(c)秋季，(d)冬季

Fig.1 The monitoring accuracy of each drought index for different regions and different seasons (cited from literature [31]) (a) spring， (b) summer， (c) autumn， (d) winter

图2 1960—2011年SPI变化趋势空间分布(引自文献[35])(○、▲分别表示通过99.9%和95%的置信水平) (a)年，(b)春季，(c)夏季，(d)秋季，(e)冬季

Fig.2 Spatial distributions of the trend of SPI from 1960 to 2011 (cited from literature [35])(○ and ▲ represent passing the confidence level of 99.9% and 95%， respectively) (a) the whole year， (b) spring， (c) summer， (d) autumn， (e) winter

图3 气温突变前后中国干旱强度(a)、频次(b)和持续时间(c)变化(引自文献[37])

Fig.3 Variation of drought severity (a)， frequency (b) and duration (c) before and after temperature abrupt change in China (cited from literature [37])

图4 干旱传递过程及其相互作用(引自文献[45])

Fig.4 Drought transfer processes and interactions (cited from literature [45])

图5 中国西南(a)和华南(b)地区干旱灾害链(改自文献[47])(色标表示达到此等级的旱灾可影响到的承灾体)

Fig.5 Drought disaster chain in southwestern China (a) and South China (b) (modified from literature [47]) (The color labels represent the corresponding disaster-affected body by drought disaster with different levels)

图6 中国南方温度、降水和MCI的变化趋势及其对作物的关键影响期(引自文献[48])

Fig.6 The trends for the three key climate factors (monthly total precipitation， mean temperature and MCI) and their relationships to crop growth and development periods (cited from literature [48])

图7 不同累积时间尺度降水亏缺下干旱灾害的发生概率(单位:%)(a)1个月，(b)2个月，(c)3个月，(d)1~3个月，(e)4~6个月

Fig.7 Probability of drought disaster under precipitation deficit at different cumulative time scales (Unit: %) (a) 1 month， (b) 2 months， (c) 3 months， (d) 1-3 months， (e) 4-6 months

图8 干旱灾害风险形成机理概念模型(引自文献[46])实线为直接影响，虚线为间接影响

Fig.8 Conceptual model of drought disaster risk formation mechanism (cited from literature [46]) (solid lines for direct impact， and dotted lines for indirect impact)

图9 干旱灾害风险要素之间的关系及其受气候变暖的影响(引自文献[45])

Fig.9 The relation between the factors of drought disaster risk and the effect of climate warming on them (cited from literature [45])

图10 温度突变前(a、c)、突变后(b、d)干旱致灾危险性(a、b)和灾损风险性(c、d)空间分布(引自文献[53])

Fig.10 Spatial distributions of drought hazard (a， b) and risk (c， d) before (a， c) and after (b， d) temperature jump (cited from literature [53])

图11 气温突变前(a)、突变后(b)中国华南和西南地区干旱灾害风险特征(引自文献[46])

Fig.11 Characteristics of drought disaster risk in South China and southwestern China before (a) and after (b) temperature abrupt change (cited from literature [46])

图12 气温突变前后中国南方、北方和全国农业旱灾综合损失率平均值对比(引自文献[18])

Fig.12 Changes of the average comprehensive loss rate of agriculture drought before and after the increases of annual average temperature in northern， southern China and the whole China (cited from literature [18])

图13 干旱灾害风险管理策略概念模型(改自文献[46])

Fig.13 Conceptual model of drought disaster risk management strategy (modified from literature [46])

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21世纪以来干旱研究的若干新进展与展望

New progress and prospect of drought research since the 21st century

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