气候变化下的干旱传播综述研究：特征、方法、过程、控制因素

干旱是一种对农业、生态、社会经济具有严重破坏性的自然灾害。干旱一般最早由降水亏缺（气象干旱）引发，在水循环过程中会转换成不同类型的干旱，如气象干旱发生一段时间后，土壤水分不足导致农作物受旱（农业干旱），同时可能导致江河径流减少及湖泊、水库、地下水水位下降（水文干旱），严重的水资源供给短缺会进一步影响人类生活用水和社会经济（社会经济干旱）。由于气候、下垫面以及人类活动的影响，干旱信号在不同类型干旱的传播过程中往往存在时空滞后，以及频率、强度等特征的改变，对水文、生态系统等产生广泛的影响，这一过程一般称为干旱传播（或者干旱传递）。厘清自然过程和人类社会中的干旱传播特征及影响机制对于气候变化下干旱预警及水资源管理具有重要意义。

干旱作为一种影响巨大的灾害类型，监测指标多样，演变过程和控制因素较为复杂。近几年干旱传播研究逐步得到关注，但是对该研究方向的系统评述相对缺乏。本文首先阐述了干旱传播的特征和主要研究方法，然后讨论了干旱在水文循环中的传播过程及影响因素，最后总结了干旱传播研究中存在的挑战，并提出了未来研究方向的建议。

干旱传播过程的主要特征包括响应时间尺度、滞后时间和传播率等。响应时间尺度体现了农业、水文、生态干旱对累积气象变量的响应特征，一般基于最大相关系数法进行研究；滞后时间反映了不同类型干旱事件的时序特征，通常采用基于游程理论匹配干旱事件的方法进行研究；传播率反映干旱特征传播的敏感性，可通过干旱事件特征的比值等方法确定。干旱传播过程的研究方法包括统计学方法（最大相关系数，游程理论等）和水文模型法等，不同方法的研究侧重点不同，各有其利弊，使用时要根据研究目的谨慎选择。

气象干旱信号通过在水循环和能量循环过程中传播，触发不同类型的干旱，这一过程物理机制非常复杂，尤其在受到人类活动干扰下更加难以量化。文章总结了气象干旱到农业干旱、水文干旱、生态（环境）干旱传播的相关研究，并论述了其基本物理过程。干旱传播的影响因素复杂，其中自然因素主要是气候和下垫面条件；除此以外，人类活动（如水库运行、灌溉、取用水等）也会影响干旱的传播过程。目前许多研究分析了区域干旱传播的影响因素，但不同地区、季节的影响因素各异且对干旱传播的驱动机制复杂，本文基于已有相关文献，阐述了气候、下垫面、人类活动因素在干旱传播过程中的作用机制（图1）。

图1 水文循环中影响干旱传播的主要过程

文章还总结了目前干旱传播研究中面临的诸多挑战，比如干旱指标以及干旱传播计算方法的选择均会影响干旱传播的结果；复杂水文过程以及气候变化背景下，干旱的完整传播过程难以厘清；不同影响因素的作用也难以量化区分等。针对当前研究的不足，文章提出了未来研究方向的建议（图2），包括考虑多种干旱指标、综合驱动因素、不同干旱类型之间的反馈机制、影响的传播以及变化环境下的非平稳性分析等。

图2 干旱传播的未来研究方向

本论文第一作者为北京师范大学张璇副教授，通讯作者为郝增超教授。

Zhang, X., Hao, Z., Singh, V. P., et al., 2022. Drought propagation under global warming: Characteristics, approaches, processes, and controlling factors. Sci. Total. Environ., in press.