一种定量评估干旱-热浪复合事件的方法技术

本发明专利技术公开一种定量评估干旱

【技术实现步骤摘要】
一种定量评估干旱
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热浪复合事件的方法


[0001]本专利技术涉及气候变化评估
，特别是涉及一种定量评估干旱
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热浪复合事件的方法。

技术介绍

[0002]联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)气候科学报告《气候变化2021：自然科学基础》单独设立了“气候变化中的极端天气事件”一章，首次凸显极端天气事件是全球变暖的重要威胁。相比于第五次评估报告，此次报告以更多的证据和更高的信度，指出人类活动引起的气候变化已经影响了全球各个地区的极端天气与气候事件，未来任何的持续增暖都会引起愈加频繁和严重的极端事件(IPCC AR6)。干旱和热浪是世界各地两个最重要的气象灾害，对社会和环境有着深远的影响(Fink等，2004)，近年来，干旱热浪的复合事件引起了人们的关注，通常这种复合事件比单一的事件发生致灾更为严重(Shi等,2021c)。
[0003]由于热力学关系，热浪和干旱之间存在着密切的正相关性(Shi等,2021c)。此外，当干旱和热浪同时发生时，个别灾害的强度可以通过土壤湿度
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大气耦合加强。高温可以大大增强蒸发(Rodrigues等,2019)，从而加剧干旱的严重程度；干燥的地表有利于大气更加明显的加热，因此空气温度升高，加快了土壤的蒸发速度，加大了土壤水分和植株水分的散失(Mukherjee等,2020)，这种关系在夏季更为显著，进而使干旱更加严重。而持续的高温会导致热浪的发生，给生态、社会经济及人类健康构成了极大的威胁(Ye等,2019)。干旱热浪复合事件由地表通量控制，这种事件的发生本质上是温度和降水的异常导致的。高温干旱的协同作用会导致更为严重的致灾水平，定量评估这种复合事件的发生及影响范围就显得至关重要(Shi等,2021a)。
[0004]热浪通常被认为是一种气象事件(Campbell等,2018)，但应考虑其对人类健康的影响的情况下对其进行评估。鉴于这一事实，由于不同地区的人口适应和适应情况不同，因此很难就如何定义热浪达成广泛共识(Shi等,2021b)。前人量化热浪对健康影响的研究使用了热浪的各种定义，其中大部分采用结合热量的强度和持续时间来定义热浪。一些研究使用不同的热浪定义比较了热浪对健康的影响(或进行了敏感性分析)，发现即使热浪定义的微小变化也会对估计的健康影响产生明显的影响(Zhang等,2021)。热浪的定义主要有相对阈值法和绝对阈值法(Cheng等,2019)。基于绝对温度与百分位数的定义。绝对温度(以及平均值的异常)对于许多社会和环境影响至关重要，例如，哺乳动物的生物物理耐热性或基础设施的弹性。考虑到当模式和观测气候学不同时，相对于当地气候学的百分位数有助于在不同地点和不同时间进行比较。(Perkins
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Kirkpatrick和Lewis,2020)。
[0005]常见的复合事件大体可以分为四类：前期影响型，例如春季干旱会加剧夏季热浪；同时发生型，如酷热干旱事件；接连发生型，如持续的日间和夜间热浪事件；空间关联型，即空间上具有共同影响效应的多个事件(IPCC AR6)。复合事件对气候变化更为敏感，具有突发性强、不易防范和不可预见性，对自然环境和人类社会产生了巨大而深远的影响，极端气候因其对社会和生态的巨大影响而备受关注(Tavakol等,2020；Ye等,2019；李双双等,
2016)。最大的影响往往来自各种气候事件的组合，政府间气候变化专门委员会(IPCC)称之为“复合事件”，这些事件不一定是单个极端的，单个极端事件也可能在物理上与潜在的反馈相互关联，从而放大影响。因此，传统的单变量极端分析可能会严重低估同时极端的影响。本研究干旱和热浪的依赖是指两个个体事件在发生、持续时间或强度方面相互促进(正依赖)的趋势，同时发生即干旱和热浪复合，称为复合事件(孙艺杰等,2020；Mazdiyasni和AghaKouchak，2015)。
[0006]目前，极端气候事件并发研究已得到了学界和公众的高度关注(孙艺杰等,2020；Mazdiyasni和AghaKouchak 2015)，(Mazdiyasni和AghaKouchak,2015)利用联合概率分布函数研究发现美国地区干旱和热浪同时发生概率呈显著增加趋势；(Sun等,2020)等采用CRU和UD地表观测气象数值以及CMIP5模拟数值对比分析全球同时发生极端降水和极端高温事件的变化趋势；张强等则探讨了中国夏季降水不足与极端高温之间的相关关系，定量分析了土壤含水量对降水亏缺与极端高温两者关系的影响；(Lyon,2009)等研究发现2014年加利福尼亚州极端干旱事件的发生与区域降水减少和极端高温有关；(Sun等,2020)发现了21世纪末中国大部分地区同时发生干旱和热浪事件的可能性逐渐增加。(Mukherjee和Mishra,2021)等通过整合1983年至2016年期间每周自校准的帕尔默干旱严重指数(sc_PDSI)和每日最高温度，量化了复合干旱和热浪复合事件的时空变化。使用多个数据产品来检验复合事件分析中sc_PDSI的稳健性。结果一致表明，在最近(较暖)时期，与干旱相关的热浪显著增加，影响了全球陆地面积。全球几个地区的复合事件频率(一至三次/年)、持续时间(2
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10天/年)和严重程度都有所上升。这种增加的模式在空间上是不对称的，并且由于最近的变暖，在整个北半球观察到了更大的放大。此外，背景干旱影响复合事件的时空演化。研究结果可用于最大限度地减少复合事件对关键地理区域的影响。
[0007]近百年来，全球干旱区增温显著，对全球陆地变暖的贡献达到40％(Huang等,2017)，干旱区约占地球陆地面积的41％，养育着世界上约38％的人口，是全球生态系统和水资源系统最脆弱的地区之一。随着全球变暖的加剧，全球极端干旱区的面积扩大了约一倍，且极端干旱事件频发，未来有进一步扩大的趋势(Dai等,2017)。中亚干旱区是全球最大的非地带性干旱区之一，该区域既是气候变化敏感区，也是全球水资源系统和生态系统最脆弱的地区之一。在全球变暖的大背景下，中亚干旱区极端气候事件受到越来越多的关注(戴新刚等，2020；孙从建等，2019；李均力等，2013)。研究中亚地区干热复合事件的气候变化特征，对该地区水资源安全、生态系统适应和社会经济发展等具有十分重要的意义。同时，中亚干旱区作为我国天气上游关键区，对我国西北及东部地区的灾害性天气发生和区域气候变化具有重要影响，对中亚干旱区气候变化特征的认识和把握，有利于为防灾减灾、合理应对气候变化提供科学依据。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种定量评估干旱
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热浪复合事件的方法，以解决上述现有技术存在的问题，该方法可推广到全球区域，为气候变化评价、检测、预估提供一定的科学参考。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种定量评估干旱
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热浪复合事件的方法，包括以下步骤：
[0010]基于SPEI指数，获得干旱事件；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定量评估干旱
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热浪复合事件的方法,其特征在于，包括：基于SPEI指数，获得干旱事件；基于ERA5
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land和CPC日气温数据，获得热浪事件；对所述干旱事件和所述热浪事件进行复合，获得干旱
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热浪复合事件；基于Mann
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Kendall检验、Theil
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Sens斜率计算和经验正交函数，获得所述干旱
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热浪复合事件定量评估结果。2.根据权利要求1所述的定量评估干旱
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热浪复合事件的方法，其特征在于，获得干旱事件的方法为：设定干旱阈值为SPEI指数小于
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0.5，当所述SPEI指数超过所述干旱阈值时，记作干旱事件。3.根据权利要求1所述的定量评估干旱
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热浪复合事件的方法，其特征在于，获得热浪事件的方法为：获取ERA5
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land和CPC日气温数据，当所述日气温数据大于90％分位数阈值时，记作热浪事件。4.根据权利要求3所述的定量评估干旱
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热浪复合事件的方法，其特征在于，所述热浪事件包括热浪频率、最大持续时间、年累计热量和热浪日的气温异常。5.根据权利要求4所述的定量评估干旱
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热浪复合事件的方法，其特征在于，所述热浪频率包括弱高温热浪、中强高温热浪和强高温热浪；所述弱高温热浪为：所述日气温数据连续超过90...

【专利技术属性】
技术研发人员：李稚，王川，方功焕，陈亚宁，段伟利，
申请(专利权)人：中国科学院新疆生态与地理研究所，
类型：发明
国别省市：