政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告指出，与工业化前（1850—1900年）相比，全球地表温度已升高1.1 ℃（IPCC，2022），并在最近十年（2014—2023年）相比工业化前升高1.2 ℃（中国气象局气候变化中心，2024）。气候变暖导致高温和干旱的时空格局发生明显改变，同时也增加了这些极端事件的风险性（Chu et al.，2017；孙蕊等，2023）。近年来，区域性高温干旱复合事件的发生概率和强度在全球范围内均有所增加，严重威胁农业生产和社会水资源供给（余荣和翟盘茂，2021）。此外，高温和降水量减少共同驱动了高温干旱复合事件的发展，城市化等人口密集区域活动对这种复合事件有明显的推动作用（Yu and Zhai，2020；高洁等，2023）。对高温干旱复合事件的变化特征及危险性进行分析和评估，是应对气候变暖背景下高温干旱复合灾害的有效措施，对抗旱减灾及保障社会生产、粮食安全和水安全具有重要意义。

高温干旱复合事件对人类社会和生态系统的危害通常高于单一高温或干旱灾害（钱潭锐等，2024）。1980—2012年，美国因高温干旱复合灾害的经济损失高达2 000亿美元（Suzuki et al.，2014）；2010年，俄罗斯的高温干旱复合灾害导致约5.5万人死亡，农作物减产25%（姜雨彤等，2023a）；2022年，我国长江流域经历了1979年以来罕见的高温干旱复合事件，极端高温与极端少雨叠加加剧了干旱发展，对社会生活和农业生产造成严重影响（梅梅等，2023）；Feng等（2019）研究表明，高温干旱复合事件对全球玉米产量的减产影响明显高于单一高温或干旱事件。

近年来极端高温干旱复合事件频发，且危险性极高，已成为国内外研究的热点。1980年以来，欧洲、亚洲、北美大陆、非洲南部的高温干旱复合事件在发生频次、强度和持续时间上均呈上升趋势（Mukherjee and Mishra，2021；Wang et al.，2021）；基于累积分布函数分析，印度和美国的高温干旱复合事件危险性均有明显增加（Mazdiyasni and Aghakouchak，2015；Sharma and Mujumdar，2017）；近年来，我国呈现北方暖湿化、南方暖干化趋势，除新疆和青藏高原外，其他地区均为高温干旱复合事件多发区，其持续时间、强度和影响范围均有所增加（李杨等，2019；孔锋，2020；武新英等，2021）；1990年以来，华北北部、西北地区东部及东南沿海的高温干旱复合事件明显增多（梅梅等，2023）；Shi等（2021）发现，1980—2017年我国持续时间超过7 d的高温干旱复合事件比例较单一高温事件偏高22.6%~29.2%；姜雨彤等（2023b）研究显示，长江（黄河）流域3 d·（90th）^-1、5 d·（90th）^-1的高温干旱复合事件的平均气温分别较单一高温事件偏高0.65、0.64 ℃（0.54、1.21 ℃）；Zhou和Liu（2018）通过分析1961—2014年和2021—2080年的气候变化，指出未来我国大部地区夏季高温干旱复合事件的发生频次将普遍增加；在全球气候变暖背景下，未来极端高温干旱复合事件的危险性预计将进一步加剧（舒章康等，2022）。

湖北省位于我国南北气候过渡带，高温和干旱是该地区面临的重要气象灾害。21世纪以来，在变异的季风气候影响下，该地区的高温和干旱灾害的频次和强度呈增加态势，如2011年和2019年分别发生区域性干旱及2022年发生极端高温干旱复合灾害（张强，2022）。尽管湖北省对高温干旱复合事件的研究已有一定积累，主要集中于事件的发生频次和影响范围（范进进等，2022），但关于这些复合事件危险性的系统性评估尚不充分。本文基于1994—2023年湖北省气象数据分析湖北省高温和干旱特征，并且重点评估了区域性高温、干旱及其复合事件的变化特征和农业致灾危险性，旨在揭示高温干旱灾害的发展趋势，并为提高湖北省的灾害防御能力及制定适应气候变化的策略提供科学依据。

湖北省（108.36°E—116.13°E，29.03°N—33.11°N）位于中国中部、长江中游地区。西部以高山为主，北部和东部地区为中低山且多丘陵，中南部为平原区（图1）。省内大部地区为亚热带季风气候，雨热同季，光照、热量充足。降水主要集中在6—8月，年降水量为905~1 707 mm。高温出现在5—9月，最热月为7—8月，平均气温23~31 ℃，极端高温可达40 ℃以上。干旱在全年均有发生，其中冬春季的区域性干旱发生频率最高。

湖北省气象局信息中心提供的76个国家级气象观测站1994—2023年逐日降水量、平均气温、最高气温、最低气温、平均风速、相对湿度、日照时数等资料；高温和干旱灾情数据来自气象灾害管理系统以及《中国气象灾害年鉴》（https://jiance.cnki.net/）；地理信息数据来自资源环境科学数据平台（https://www.resdc.cn/Default.aspx）。

根据《区域性高温天气过程等级划分：QX/T 228—2014》（全国气象防灾减灾标准化技术委员会，2014），湖北省区域性高温事件的判定标准如下：日最高气温T_max ≥ 35 ℃为高温日；研究区单日高温站点数占比超过20%，该日为区域高温日；区域高温持续2 d或以上，其间至少有1 d高温站点数占比超过50%，则认定为1次区域性高温事件；区域性高温事件的持续时间为事件开始日到结束日的总日数。

日最高气温强度划分为三级：1级为35 ℃≤T_max<37 ℃；2级为37 ℃≤T_max<40 ℃；3级为T_max≥40 ℃，根据日最高气温的强度级别与该级别高温持续日数计算单站综合高温强度Z_k，计算公式如下：

式中：k（k=1，2，3）为单站日最高气温强度；T_k（d）为不同级别的k对应的高温日数。

升序排列1994—2023年湖北省各站高温强度Z_k值，运用百分位数法划分Z_k的等级区间，确定各站高温综合强度等级j（表1）。

用RS表示区域性高温事件等级，计算公式如下：

式中：j（j=1，2，3，4，5）为高温综合强度级别；N_j为高温综合强度等级j的站点数与区域总站点数之比。将RS分为弱、中等、强、特强4个等级（表2）。

综合区域性高温事件的强度和发生概率来评估高温事件对农业的危险性，计算公式（李瑞英等，2024）如下：

式中：R_k为单站区域性高温事件的农业致灾危险性；W_k为单站综合高温强度等级j的发生概率，由信息扩散法确定（高歌等，2019）。

选择中国气象局广泛使用的气象干旱指数（Meteorological Drought Composite Index，MCI）（全国气候与气候变化标准化技术委员会，2017）来识别干旱事件，该指数综合考虑了30 d内蒸散、60 d内有效降水、季尺度（90 d）和半年尺度（150 d）内降水的综合影响，且在权重系数的计算中考虑了季节和区域性差异，对监测和评估逐日气象干旱有较强的适用性（廖要明和张存杰，2017；刘素英等，2022；许丹等，2023）。逐日MCI计算公式如下：

式中：K_a为季节调节系数；SPIW₆₀为60 d内的标准化权重降水指数；MI₃₀为30 d内的相对湿润度指数；SPI₉₀、SPI₁₅₀分别为90 d、150 d内的标准化降水指数；a、b、c、d为权重系数。

根据《区域性干旱过程监测评估方法：QX/T 597—2021》（全国气候与气候变化标准化技术委员会，2021）判定湖北省区域性干旱事件。当研究区内的平均干旱强度为轻旱及以上、且至少1站记录到中旱及以上等级的干旱（表3），该日为区域性干旱日；当区域性干旱持续日数大于等于15 d，且至少1站达中旱及以上等级，则为1次区域性干旱事件；区域性干旱过程发生后，当连续5 d干旱等级为无旱，则认为区域性干旱过程已结束；区域性干旱事件的开始日和结束日分别为事件期间首次出现轻旱的日期及最后一次出现轻旱及以上等级的日期。

滑动计算区域性干旱过程中持续干旱天数的累积干旱强度，最大累积干旱强度为区域性干旱过程强度Z_i，计算公式（李瑞英等，2024）如下：

式中：G（i）为持续i天的干旱过程的累积干旱强度；i（d）为当Z_i达到最大值时的干旱过程持续日数；MCI_f为第f天的干旱指数；φ为权重系数，取值为0.5（全国气候与气候变化标准化技术委员会，2021）；n（d）为单次区域性干旱过程的总日数。

将1994—2023年湖北省区域性干旱过程各站干旱强度Z_i值升序排列，运用百分位数法将Z_i划分为4个等级（表4）。

利用综合区域性干旱事件的强度和发生概率来评估干旱事件对农业的危险性，区域性干旱事件中单站农业致灾危险性计算公式（李瑞英等，2024）如下：

式中：W_i为区域性干旱事件中单站干旱强度对应等级的发生概率，由信息扩散方法确定。

当区域性高温和干旱事件同时发生，且重合日数至少为1 d时，定义为1次区域性高温干旱复合事件（徐慧等，2024）；年内区域性高温事件持续10 d以上为高温年；区域性干旱事件持续20 d以上为干旱年；区域性高温和干旱事件重合日数在10 d以上为高温干旱复合年。若同时符合高温年和干旱年标准，但重合日数小于10 d，则该年份被判定为高温干旱并发年，并同时计入高温、干旱年的统计中。

区域性高温干旱复合事件农业致灾危险性的评估需综合考虑高温和干旱事件对农业的影响程度，计算公式（李瑞英等，2024）如下：

式中：α、β分别为高温和干旱事件农业致灾危险性的权重，即高温、干旱强度分别与农作物受灾率的系数之比。

气象灾害是导致农作物受灾的重要因素，其影响程度多采用受灾率来表示，计算公式（高歌等，2023）如下：

式中：D_r为农作物受灾率；D_s、D（m²）分别为农作物受灾面积和播种面积。

根据1994—2023年的高温和干旱灾情数据，建立农作物受灾率与高温、干旱强度的回归方程，分别为D_r=0.448Z_k+20.62和D_r=0.336Z_i+6.98，由此计算得到的高温和干旱农业致灾危险性权重比值为1.33，而α+β=1，因此α=0.57、β=0.43。

湖北省1994—2023年年平均高温和干旱日数显示出明显区域性差异（图2）。高温日数东南部和西北部多、西南部少。东南部和西北部高温频发，日数为26~45 d，大于33 d的区域主要位于咸宁东南部；中部地区高温日数略少，为10~25 d。湖北省年平均干旱日数北部多、南部少，干旱日数大值区位于西北部的十堰和襄阳的北部，达130~142 d；西南部和东南部的干旱日数相对较少，为69~98 d。十堰北部地区同时为高温日数和干旱日数的大值区，应重点关注该区域高温和干旱事件的叠加影响。

湖北省1994—2023年平均高温和干旱日数年际差异较大（图3），但均随等级的升高而明显减少。年平均高温日数最多为48.3 d（2022年），最少仅9.1 d（2015年）。多年平均高温日数为22.9 d，其中1、2、3级高温日数分别为16.2、6.4、0.3 d。近30 a共有15 a年平均高温日数大于22.9 d，其中13 a出现在2000年后，且2016—2023年的多年平均高温日数为28.4 d，明显高于1994—2015年的20.7 d。多年平均干旱日数为107.9 d，轻旱、中旱、重旱、特旱日数占比分别为53%、30%、13%、5%；近30 a有4 a（1997、2011、2019、2022年）年平均干旱日数超过150 d，其中2011年最多，达198.2 d；2020年最少，仅29.6 d。年重旱及以上等级干旱日数超过50 d的年份均出现在2010年之后，分别为2011、2019、2022年。

1994—2023年湖北省共发生129次区域性高温事件（图4），平均每年发生4.3次，总体呈以0.47次·（10 a）^-1的速率增加，但增速并不明显。此外，2014—2020年增加趋势有所减缓。区域性高温事件发生次数最多的年份为2005、2006、2022年，均为7次；最少的年份为1995、2014、2015、2020年，仅2次。2004—2006、2009—2013及2021—2023年为区域性高温事件的高发期，年均发生4~7次，高温过程年累计日数为25~65 d。

1994—2023年，不同强度的区域性高温事件发生次数随强度等级增强而减少。其中，特强、强、中等强度高温事件分别为1次、48次和80次，无弱等级高温事件发生。特强和强高温事件中有53.1%发生在2010年之后，主要集中在6—9月，尤以7—8月发生次数最多，达30次，占61.2%。单次区域性高温事件的持续时间为2~39 d，其中4次持续天数超过25 d，均发生在2013年之后，分别为2013、2018、2019、2022年的7—8月。由此可见，湖北省区域性高温事件的强度和持续时间自2010年后明显增加，未来应重点防范7—8月高温天气的潜在风险。

与区域性高温事件相比，湖北省区域性干旱事件的发生次数明显减少（图5），但单次过程的最长持续时间明显增加。1994—2023年共有19 a发生29次区域性干旱事件，年均发生频次为1.5次，总体呈以0.19·（10 a）^-1的速率缓慢减少的趋势，这一减少趋势主要出现在1995—2010年，而2010年后呈增加趋势。年平均区域性干旱日数为71.1 d，有4 a（2001、2011、2019、2022年）超过100.0 d，2011年最多，达154.0 d，2012年最少，为14.0 d。湖北省区域性干旱事件具有连续发生的特征，1995—2001、2011—2014年为干旱频发期，共发生16次干旱过程，占总次数的55.2%。

1994—2023年，湖北省特强、强、中等、弱区域性干旱事件分别出现1次、4次、7次和17次。特强和强干旱事件的持续时间普遍较长，为62~154 d，其中有2次为冬春连旱，2次为夏秋连旱，1次为春季干旱。研究时段内，冬春季共发生区域性干旱事件15次，占干旱事件总次数的51.7%。2011年1—6月持续154 d的冬春连旱为研究时段内强度最大的区域性干旱事件。此次干旱过程的累计降水量较常年同期偏少37.8%，为1961年以来同期累计降水量最低，旱情异常严重。

1994—2023年，湖北省有7 a共发生18次区域性高温干旱复合事件，发生频次为0.6次·a^-1，且多发生于6—8月，共计13次，占总次数的72.0%。2010年后高温干旱复合事件明显增多，共发生11次，占总次数的61.0%，年发生次数为2~3次。研究时段内湖北省共出现13个高温年、12个干旱年（图6），33.3%的高温年伴随干旱事件，43.8%的干旱年伴随高温事件。1996—2000年干旱年呈连发特征，2000年后明显减少。高温干旱复合年共5 a，均发生在2000年之后，分别为2001、2006、2018、2019、2022年，且2018年后高温干旱复合事件的发生日数呈逐年增加趋势。

湖北省区域性高温、干旱及高温干旱复合事件中使用ArcGIS自然断点法对各事件的农业致灾危险性进行分区，可分为低危险区、中危险区、高危险区和极高危险区。1994—2023年湖北省区域性高温事件的强度和致灾危险性的空间分布较为相似（图7）。高温强度大值区和致灾极高危险区主要位于湖北省东部，致灾极高危险区包括武汉、黄冈大部、鄂州、黄石、咸宁、孝感西部和北部、随州南部、荆门东北部、荆州西南部及宜昌东南部，占全省总面积的32.0%，比高温强度大值区面积多17.4%。西部的十堰和宜昌地区高温强度略低于东部，但致灾危险性明显下降，其中宜昌大部为高危险区，十堰大部为中危险区；恩施西部为高温强度低值区，其致灾危险性明显低于其他地区，低危险区主要分布在恩施西部和神农架北部，约占全省面积的5.4%；湖北省中部的高温强度略低于西部的十堰和宜昌地区，但致灾危险性明显增加，大部为高危险区，仅襄阳西北部和荆门西南部为中危险区。高危险区面积约占37.6%，分布最广，主要包括孝感南部至荆州中东部区域、随州北部、襄阳东部和南部、荆门中部及宜昌大部。

1994—2023年湖北省区域性干旱事件强度较大区域与致灾极高和高危险区的空间分布相似，但范围偏大（图8）。干旱强度较大区域主要位于湖北省中东部以及西北部偏北区域，其中荆州以北至荆门东部、荆州西北部、孝感西部、咸宁南部为致灾极高危险区，约占全省总面积的10.4%，较干旱强度最强区域面积少12.1%。高危险区分布在极高危险区的周边，主要包括孝感东部、黄冈北部、武汉西部、荆州东部、宜昌东南部、荆门西部、襄阳东南部和随州大部，面积约占29.4%。西部地区的干旱强度明显低于中东部，其中恩施地区强度最低，恩施西部和十堰西部为致灾低危险区，面积仅占6.4%。分布最广的致灾中危险区主要包括西部的十堰、襄阳大部、神农架、宜昌西部和北部、恩施东部，以及东部的武汉东部、黄冈南部、鄂州、黄石和咸宁北部，面积约占53.8%。

1994—2023年湖北省区域性高温干旱复合事件的致灾危险性东强西弱、由东部向西部递减（图9）。致灾极高危险区主要分布在中东部地区，包括襄阳东南部、荆门西部、宜昌东部一线以东区域。该区域同时为高温事件的极高危险区、高危险区，以及干旱事件的极高和高危险区的叠加区，占全省总面积的46.6%。在高温干旱多发季节，应加强上述区域的水资源调度，做好蓄水保水，并关注高温天气预报，降低高温条件下土壤失墒导致干旱加剧的风险；同时，可通过灌溉或调整播期降低对农业的不利影响。

致灾高危险区位于极高危险区以西，主要包括襄阳中西部、荆门西部、宜昌中西部、恩施东部、十堰东北部，以及荆州东部、黄冈南部和黄石东南部，面积约占35.8%。这些区域为高温事件部分中、高危险区与干旱事件部分中危险区的重合区域。由于部分地区地形影响，夏季局地短时强降水多发，因此复合事件的危险性相对中东部略低。但仍应加强降水资源的有效利用，以进一步降低复合事件的危险性。

致灾中危险区分布在西部的十堰西部和南部、襄阳西北部、神农架大部及恩施中部，仅恩施西部和神农架东北部为低危险区。中、低危险区面积较小，约占17.6%。这些区域地处西部高山区，受复杂地形影响，夏季易出现极端高温，且耕种条件有限，应选择耐高温、干旱的作物进行种植，以保障农业收入。

全球气温的不断上升加剧了地-气耦合作用，直接导致多个国家的高温、干旱及其复合事件发生频次不同程度增加（俞昕等，2023）。研究表明，1961—2017年中国8个子分区的高温事件发生频次均呈上升趋势（姜颖迪等，2022）；1961—2014年长江流域的高温干旱复合事件也呈增加趋势（姜雨彤等，2023b）；而1949—2014年华中地区由于土壤湿度的增加导致区域性干旱事件的发生频次有所下降（Zhang et al.，2022）。本文分析了湖北省1994—2023年高温、干旱及其复合事件的演变趋势及农业致灾危险性，旨在为区域农业风险评估及气候变化适应策略提供科学依据。研究结果表明，1994—2023年湖北省区域性高温事件呈增加趋势，区域性干旱事件在1995—2010年呈减少趋势，区域性高温干旱复合事件在2010年后明显增多，与前人研究结论基本一致。统计气温和降水资料发现，1995—2010年湖北省年平均降水量较2011—2023年偏多19 mm，降水量的增加降低了干旱事件的发生概率；2011—2023年的年平均高温日数较1994—2010年偏多5.34 d，高温日数的增多和降水量的减少共同导致区域性高温干旱复合事件的增加。

前人对区域性高温、干旱及其复合事件的研究多集中于发生频次、时空变化、成因分析及灾害影响范围和程度等方面（王昀等，2023；何慧根等，2023；梅梅等，2023；张玮煊等，2023；刘文英等，2024）。本研究通过构建高温、干旱及其复合事件致灾危险性评估公式，对湖北省上述事件的农业致灾危险性进行了评估，并按照致灾危险性大小对全省进行分区。这一方法不仅直观展现了不同区域高温、干旱及其复合事件的危险性，还清晰反映了单一高温、干旱事件与高温干旱复合事件危险等级的区域差异，为合理灌溉农田、科学调控水资源和保障粮食安全提供了重要指导。研究表明，区域性高温、干旱事件的强度与其致灾危险等级的空间分布基本一致，事件强度是影响致灾程度的主要因子，强度越大，致灾影响越明显，应重点关注极端高温、干旱事件的危害。高温干旱复合事件的极高危险区为单一高温或干旱事件不同等级危险区的叠加区域，这表明复合事件的危险性高于单一事件，这与前人的研究结论（钱潭锐等，2024）一致。

1994—2023年，湖北省有33.3%的高温年伴随区域性干旱事件，43.8%的干旱年伴随区域性高温事件。这表明高温与干旱过程高度相关，高温天气加剧地表蒸散，导致土壤失墒，促进干旱的发生并加剧其严重程度，进而增加高温干旱复合事件的发生概率和危险性。湖北省夏季受副热带高压影响，东部较中部更易出现高温天气，在全球变暖和极端事件多发的气候背景下，未来湖北省东部发生极端高温事件的可能性将进一步增加，进而增大区域性干旱及高温干旱复合事件的发生概率和危险性。

本研究在农业致灾危险性评估中对影响因子的选取存在一定局限，仅考虑了高温、干旱事件的强度及其强度等级出现的概率，而其他影响因子（如最大不连续降水日数、高温的极端性等）尚未纳入。未来研究可选取更全面的影响因子，以提高危险性评估的准确性。高温和干旱是导致农作物减产的重要气象灾害，未来可进一步加强农业承灾体的气候适应性研究和风险评估工作。

本文基于对湖北省高温和干旱日数的空间分布及年变化的分析，评估了高温、干旱及其复合事件的变化特征和农业致灾危险性，得到以下主要结论。

1994—2023年湖北省区域性高温事件发生频次为4.3次·a^-1，总体以0.47次·（10 a）^-1的速率增加，且2014—2020年增加趋势略有减弱。单次区域性高温事件持续时间为2~39 d，年总日数小于65 d；61.2%的特强和强高温事件发生于7—8月。区域性干旱事件发生频次为1.5次·a^-1，1995—2010年呈减少趋势，2010后转为增加趋势；年干旱日数为14~154 d，特强和强干旱事件为62~154 d；冬春季干旱事件发生频次略高于夏秋季。高温干旱复合事件发生频次为0.6次·a^-1，其中72.0%发生于6—8月，2010年后发生频次明显增加。60.0%的高温干旱复合年发生于2018年后，其发生日数呈逐年增加趋势。

1994—2023年湖北省区域性高温和干旱事件的强度分别与其农业致灾危险性空间分布基本一致。高温事件强度和致灾危险性大值区主要位于东部，低值区位于西南部，极高、高、低危险区面积分别占总面积的32.0%、37.6%、5.4%。干旱事件强度和致灾危险性大值区主要位于中部偏东区域，呈由中心向周围递减的空间分布，极高、高、中、低危险区面积分别占10.4%、29.4%、53.8%、6.4%。高温干旱复合事件致灾危险性东强西弱、由东部向西部递减，极高、高危险区面积分别占46.6%和35.8%，中、低危险区面积占17.6%。