解析亞洲夏季干旱：不同時(shí)間尺度下的分布特征與成因探究一、引言1.1研究背景與意義亞洲作為世界上面積最大、人口最多的大洲，其夏季干旱的變化對生態(tài)、農(nóng)業(yè)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多個(gè)方面都產(chǎn)生著深遠(yuǎn)影響。亞洲地區(qū)擁有大面積的干旱半干旱區(qū)，且居住著世界上約61%的人口，海-陸-氣相互作用過程復(fù)雜，對氣候變化十分敏感，是受干旱災(zāi)害影響的重災(zāi)區(qū)。干旱不僅影響農(nóng)作物的生長和發(fā)育，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)減產(chǎn)甚至絕收，還會(huì)引發(fā)水資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化等一系列問題，嚴(yán)重威脅著人類的生存和發(fā)展。從生態(tài)角度來看，亞洲許多地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱，夏季干旱的加劇可能導(dǎo)致植被退化、土地沙漠化等問題。例如，亞洲中部干旱區(qū)（包括中亞五國和我國新疆）常年干旱少雨，是地球上最大的非地帶性干旱區(qū)之一，也屬于水資源和生態(tài)系統(tǒng)最脆弱的地區(qū)。該地區(qū)過去幾十年來雖存在著顯著的變濕趨勢，但多種觀測資料顯示，干旱對其生態(tài)系統(tǒng)的威脅依然存在，一旦干旱加劇，生態(tài)平衡將被打破，生物多樣性也會(huì)受到損害。在農(nóng)業(yè)方面，夏季是農(nóng)作物生長的關(guān)鍵時(shí)期，干旱會(huì)導(dǎo)致土壤水分不足，影響農(nóng)作物的正常生長，造成作物減產(chǎn)甚至絕收。據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，干旱災(zāi)害在農(nóng)作物生產(chǎn)損失中高達(dá)62％，如2013年6月下旬以來，中國長江以南大部地區(qū)出現(xiàn)了歷史罕見的持續(xù)高溫少雨天氣，高溫干旱對一季稻、玉米等秋收作物所造成的危害已無法挽回，造成南方湘、黔、渝、浙、贛、鄂、皖等7?。ㄊ校┺r(nóng)作物受災(zāi)8021千公頃、絕收1123千公頃。2024年，受厄爾尼諾的持續(xù)影響，東南亞多國同時(shí)遭受旱災(zāi)，印度多地遭熱浪襲擊，發(fā)布高溫干旱預(yù)警，1400萬民眾遭受缺水危機(jī)，泰國、柬埔寨的農(nóng)作物及水果種植也受到影響，兩國榴蓮產(chǎn)量受到嚴(yán)重影響。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)層面，干旱引發(fā)的水資源短缺問題會(huì)影響工業(yè)生產(chǎn)、居民生活用水等，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)發(fā)展受阻，社會(huì)不穩(wěn)定因素增加。2024年夏天，歐洲、亞洲、北美洲和非洲均出現(xiàn)嚴(yán)重干旱，這在一定程度上加劇了全球能源短缺和糧食安全問題。歐洲部分國家因干旱導(dǎo)致河流水位降低，影響了能源運(yùn)輸和工業(yè)生產(chǎn)，如德國萊茵河水位下降，運(yùn)送煤炭的船只無法在淺水河流中安全航行，內(nèi)河船運(yùn)公司的運(yùn)輸成本大幅增加，使得本來已陷入困境的德國經(jīng)濟(jì)雪上加霜。不同時(shí)間尺度的干旱，其形成機(jī)制、影響范圍和程度都存在差異。短期干旱可能由局部的氣象條件異常導(dǎo)致，對當(dāng)季農(nóng)作物和短期水資源供應(yīng)產(chǎn)生影響；而長期干旱，如年代際尺度的干旱，往往與大氣環(huán)流的長期變化、海洋溫度的異常波動(dòng)等因素有關(guān)，其影響更為深遠(yuǎn)，可能改變一個(gè)地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局。因此，研究亞洲不同時(shí)間尺度夏季干旱的分布型和成因，有助于我們深入理解干旱的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，提前做好干旱預(yù)警和應(yīng)對措施，減輕干旱對生態(tài)、農(nóng)業(yè)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不利影響，具有重要的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)意義。它可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局調(diào)整、水資源合理配置、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等提供科學(xué)依據(jù)，促進(jìn)亞洲地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來，國內(nèi)外學(xué)者針對亞洲夏季干旱開展了大量研究，在干旱的監(jiān)測、分布特征、形成機(jī)制等方面取得了豐碩成果。在干旱監(jiān)測與指標(biāo)研究方面，國內(nèi)外學(xué)者不斷探索和改進(jìn)干旱監(jiān)測方法與指標(biāo)體系。傳統(tǒng)的干旱監(jiān)測指標(biāo)如降水距平百分率、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）等被廣泛應(yīng)用。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，基于植被指數(shù)、土壤濕度等的遙感干旱指數(shù)，如歸一化植被指數(shù)（NDVI）、溫度植被干旱指數(shù)（TVDI）等，為干旱監(jiān)測提供了更豐富的數(shù)據(jù)來源和更廣闊的監(jiān)測范圍。這些指標(biāo)能夠從不同角度反映干旱狀況，為干旱研究提供了多維度的信息。關(guān)于亞洲夏季干旱的分布特征，眾多研究表明，亞洲夏季干旱在空間上呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異。在中亞地區(qū)，由于深居內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，受大陸性氣候影響顯著，常年干旱少雨，是亞洲主要的干旱區(qū)之一。東亞地區(qū)，干旱分布則與季風(fēng)活動(dòng)密切相關(guān)，如中國華北地區(qū)，在夏季風(fēng)勢力較弱的年份，降水偏少，易發(fā)生干旱。東南亞地區(qū)的干旱分布與熱帶季風(fēng)氣候的異常變化有關(guān)，當(dāng)季風(fēng)異常偏弱或降水異常減少時(shí)，會(huì)出現(xiàn)干旱現(xiàn)象。不同區(qū)域的干旱分布還存在一定的季節(jié)變化，如在某些地區(qū)，夏季干旱可能更為頻繁和嚴(yán)重，而在另一些地區(qū)，干旱的發(fā)生可能在其他季節(jié)更為突出。在干旱形成機(jī)制研究方面，大氣環(huán)流異常被認(rèn)為是亞洲夏季干旱形成的重要原因之一。例如，西太平洋副熱帶高壓的位置和強(qiáng)度變化對東亞地區(qū)的降水和干旱有著重要影響。當(dāng)西太平洋副熱帶高壓位置偏南或強(qiáng)度偏弱時(shí)，東亞地區(qū)夏季降水減少，容易出現(xiàn)干旱。此外，南亞高壓、歐亞中高緯環(huán)流等大氣環(huán)流系統(tǒng)的異常變化也會(huì)影響亞洲地區(qū)的水汽輸送和降水分布，進(jìn)而導(dǎo)致干旱的發(fā)生。海洋因素對亞洲夏季干旱的影響也備受關(guān)注，厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）是影響亞洲夏季氣候的重要海洋信號。在厄爾尼諾事件發(fā)生時(shí)，熱帶太平洋海溫異常增暖，通過大氣環(huán)流的遙相關(guān)作用，改變亞洲地區(qū)的降水分布，引發(fā)干旱。印度洋海溫異常、北大西洋濤動(dòng)（NAO）等海洋-大氣系統(tǒng)的變化也與亞洲夏季干旱存在密切聯(lián)系。陸面過程如土壤濕度、植被覆蓋等對亞洲夏季干旱也有一定的反饋?zhàn)饔谩Ｍ寥罎穸鹊淖兓瘯?huì)影響地表蒸發(fā)和能量平衡，進(jìn)而影響大氣環(huán)流和降水；植被覆蓋的減少會(huì)導(dǎo)致地表反照率增加，影響地氣之間的熱量和水分交換，加劇干旱的發(fā)展。然而，已有研究仍存在一些不足之處。在干旱監(jiān)測方面，不同干旱指標(biāo)之間的融合和對比研究還不夠深入，如何綜合利用多種指標(biāo)更準(zhǔn)確地監(jiān)測和評估干旱狀況，仍是需要進(jìn)一步研究的問題。對于不同時(shí)間尺度干旱的研究，目前主要集中在年際尺度，對年代際、百年尺度等更長時(shí)間尺度干旱的研究相對較少，且不同時(shí)間尺度干旱之間的相互關(guān)系和影響機(jī)制尚不清楚。在干旱形成機(jī)制研究中，雖然大氣環(huán)流、海洋等因素對干旱的影響已得到一定認(rèn)識，但各因素之間的相互作用和協(xié)同影響機(jī)制還需進(jìn)一步深入探究。此外，現(xiàn)有研究多側(cè)重于單一區(qū)域或國家的干旱研究，缺乏對整個(gè)亞洲大陸不同區(qū)域干旱的系統(tǒng)性對比和綜合分析。本文將針對已有研究的不足，深入分析亞洲不同時(shí)間尺度夏季干旱的分布型，全面探究其形成原因，綜合考慮大氣環(huán)流、海洋、陸面過程等多方面因素的影響，以及不同因素之間的相互作用，以期為亞洲夏季干旱的研究提供更全面、深入的認(rèn)識。1.3研究方法與數(shù)據(jù)來源為深入探究亞洲不同時(shí)間尺度夏季干旱的分布型和成因，本研究綜合運(yùn)用多種數(shù)據(jù)資料與研究方法，確保研究的全面性與準(zhǔn)確性。在數(shù)據(jù)資料方面，主要涵蓋氣象數(shù)據(jù)和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。氣象數(shù)據(jù)選取亞洲地區(qū)多個(gè)氣象站點(diǎn)的長期觀測資料，時(shí)間跨度從[起始年份]至[結(jié)束年份]，這些站點(diǎn)分布廣泛，涵蓋了亞洲的各個(gè)氣候區(qū)，包括干旱半干旱區(qū)、季風(fēng)區(qū)等，以全面反映亞洲不同區(qū)域的氣象特征。數(shù)據(jù)內(nèi)容包含降水、氣溫、氣壓、風(fēng)速等常規(guī)氣象要素，其中降水?dāng)?shù)據(jù)用于計(jì)算干旱指標(biāo)，如降水距平百分率、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）等，以衡量不同地區(qū)的干旱程度；氣溫?cái)?shù)據(jù)則可輔助分析干旱與溫度變化的關(guān)系。此外，還收集了再分析資料，如歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）的ERA5再分析數(shù)據(jù)，其具有高時(shí)空分辨率，能提供更為全面和詳細(xì)的大氣環(huán)流信息，包括位勢高度、風(fēng)場、水汽輸送等，用于分析大氣環(huán)流對干旱的影響。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)方面，采用了多種衛(wèi)星傳感器獲取的數(shù)據(jù)。例如，利用美國國家航空航天局（NASA）的Terra和Aqua衛(wèi)星搭載的中分辨率成像光譜儀（MODIS）獲取的歸一化植被指數(shù)（NDVI）數(shù)據(jù)，NDVI能夠反映植被的生長狀況和覆蓋度，通過分析NDVI的變化可間接判斷干旱對植被的影響，進(jìn)而推斷干旱的發(fā)生和發(fā)展。同時(shí)，還使用了土壤濕度衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，如歐洲空間局（ESA）的土壤濕度和海洋鹽度衛(wèi)星（SMOS）數(shù)據(jù)，土壤濕度是衡量干旱的重要指標(biāo)之一，SMOS數(shù)據(jù)可提供全球范圍內(nèi)的土壤濕度信息，有助于了解土壤水分狀況與干旱的關(guān)系。在研究方法上，運(yùn)用了統(tǒng)計(jì)分析方法。通過計(jì)算各種統(tǒng)計(jì)參數(shù)，如均值、標(biāo)準(zhǔn)差、相關(guān)系數(shù)等，對氣象數(shù)據(jù)和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以揭示亞洲夏季干旱的時(shí)空分布特征。例如，利用相關(guān)分析方法研究干旱指標(biāo)與大氣環(huán)流指數(shù)（如西太平洋副熱帶高壓指數(shù)、南亞高壓指數(shù)等）、海洋指數(shù)（如厄爾尼諾-南方濤動(dòng)指數(shù)ENSO、印度洋偶極子指數(shù)IOD等）之間的關(guān)系，找出影響亞洲夏季干旱的關(guān)鍵因素。還采用了經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解（EOF）方法，對降水、氣溫等氣象要素場進(jìn)行分解，提取主要的空間分布模態(tài)和時(shí)間變化特征，從而更清晰地了解亞洲夏季干旱的空間分布型及其隨時(shí)間的變化規(guī)律。模式模擬也是本研究的重要方法之一。利用全球氣候模式（GCMs），如參與耦合模式比較計(jì)劃第六階段（CMIP6）的模式，進(jìn)行數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)。通過設(shè)置不同的試驗(yàn)方案，如控制試驗(yàn)、敏感性試驗(yàn)等，模擬在不同氣候強(qiáng)迫條件下亞洲夏季干旱的變化情況，探究大氣環(huán)流、海洋等因素對干旱的影響機(jī)制。在模式模擬過程中，對模式的模擬結(jié)果進(jìn)行評估和驗(yàn)證，與觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，確保模式能夠較好地模擬出亞洲夏季干旱的時(shí)空分布特征和變化趨勢。此外，還利用區(qū)域氣候模式（RCMs），如WeatherResearchandForecasting（WRF）模式，對亞洲重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行高分辨率的模擬，進(jìn)一步研究區(qū)域尺度上干旱的形成機(jī)制和影響因素。通過綜合運(yùn)用上述數(shù)據(jù)資料和研究方法，本研究能夠全面、深入地分析亞洲不同時(shí)間尺度夏季干旱的分布型和成因，為亞洲干旱研究提供更豐富、準(zhǔn)確的信息和科學(xué)依據(jù)。二、亞洲夏季干旱研究的相關(guān)理論基礎(chǔ)2.1干旱的定義與度量方法干旱作為一種復(fù)雜的氣候現(xiàn)象，其定義因研究領(lǐng)域和應(yīng)用目的的不同而存在差異。從氣象學(xué)角度來看，干旱通常被定義為某一時(shí)段內(nèi)，由于蒸發(fā)量和降水量的收支不平衡，水分支出大于水分收入，導(dǎo)致水分短缺的現(xiàn)象。世界氣象組織將干旱描述為一種長期降水量不足的現(xiàn)象，是自然氣候循環(huán)系統(tǒng)中正常變化的一部分。而在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，干旱則主要指作物生長過程中，因水分不足而阻礙作物正常生長，發(fā)生水量供需不平衡的情況。為了準(zhǔn)確地監(jiān)測和評估干旱狀況，眾多干旱指標(biāo)應(yīng)運(yùn)而生，其中標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）和帕爾默干旱指數(shù)（PDSI）是較為常用的兩個(gè)指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）由McKee等人于1993年提出，它是基于降水量的概率分布函數(shù)來計(jì)算的。該指數(shù)的計(jì)算過程相對復(fù)雜，首先需要確定一個(gè)基準(zhǔn)期，一般選擇長期的降水?dāng)?shù)據(jù)作為基準(zhǔn)期。然后，對降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行概率分布函數(shù)的擬合，得出累積概率，再通過累積概率計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)的數(shù)值。SPI能夠反映降水量與正常降水量的偏離程度，其數(shù)值可以用來表示降水量的偏離情況，當(dāng)SPI為正值時(shí)，表示降水偏多；為負(fù)值時(shí)，表示降水偏少。SPI的優(yōu)勢在于可以計(jì)算不同時(shí)間尺度的干旱情況，如1個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月、12個(gè)月等，不同時(shí)間尺度的SPI能夠反映不同時(shí)間長度的干旱對不同領(lǐng)域的影響，例如3個(gè)月尺度的SPI可反映農(nóng)業(yè)、土壤干旱情況，6個(gè)月尺度的SPI能反映水文干旱情況。這使得SPI在氣象學(xué)、農(nóng)業(yè)、水資源管理等多個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，能夠幫助相關(guān)人員對降水情況進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)測，從而更好地應(yīng)對氣候變化帶來的影響。帕爾默干旱指數(shù)（PDSI）是以桑斯威特的可能蒸發(fā)概念為基礎(chǔ)構(gòu)建的，它包含了降水量、蒸散量、徑流量和土壤有效水分儲存量等在內(nèi)的水分平衡模式。PDSI不僅考慮了當(dāng)時(shí)的水分條件，還充分考慮了前期水分狀況以及干旱的持續(xù)時(shí)間。其基本要點(diǎn)在于，干旱是水分持續(xù)虧缺的結(jié)果，干旱強(qiáng)度是水分虧缺和持續(xù)時(shí)間的函數(shù)；水分虧缺以本月降水量與本月氣候適宜降水量之差的修正值來表示，而持續(xù)時(shí)間因子則以在前月旱度基礎(chǔ)上再加上本月水分狀況對旱度的貢獻(xiàn)來體現(xiàn)。PDSI在水文、氣象、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，由于其全面考慮了多種水分因素和時(shí)間因素，能夠更綜合地反映干旱的嚴(yán)重程度，為干旱研究和應(yīng)對提供了重要的參考依據(jù)。例如，在分析長期干旱對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響時(shí)，PDSI可以通過對土壤水分儲存量和蒸散量的考量，更準(zhǔn)確地評估干旱對農(nóng)作物生長的影響程度。2.2影響干旱形成的主要因素干旱的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程，受到多種因素的綜合影響，其中大氣環(huán)流、海洋溫度、地形地貌等因素在亞洲夏季干旱的形成中起著關(guān)鍵作用。大氣環(huán)流作為影響干旱形成的重要因素之一，通過對水汽輸送和降水分布的調(diào)控，深刻影響著干旱的發(fā)生與發(fā)展。在亞洲地區(qū)，西太平洋副熱帶高壓（副高）的位置和強(qiáng)度變化對夏季干旱有著顯著影響。當(dāng)副高位置偏南或強(qiáng)度偏弱時(shí)，其對水汽的引導(dǎo)作用減弱，使得東亞地區(qū)夏季降水減少，易發(fā)生干旱。例如，在某些年份，副高長時(shí)間維持在較低緯度，導(dǎo)致中國長江中下游地區(qū)夏季降水明顯偏少，出現(xiàn)伏旱天氣。南亞高壓作為亞洲夏季大氣環(huán)流的重要成員，其異常變化也會(huì)影響亞洲地區(qū)的干旱狀況。南亞高壓偏強(qiáng)時(shí)，會(huì)增強(qiáng)南亞地區(qū)的下沉氣流，抑制降水的產(chǎn)生，導(dǎo)致該地區(qū)干旱加劇。此外，歐亞中高緯環(huán)流的異常也會(huì)影響亞洲夏季干旱。當(dāng)歐亞中高緯地區(qū)出現(xiàn)阻塞高壓時(shí)，會(huì)改變大氣環(huán)流的正常路徑，使得冷空氣南下受阻，暖濕氣流無法正常輸送到亞洲大陸，從而導(dǎo)致降水減少，引發(fā)干旱。大氣環(huán)流還通過影響風(fēng)場和氣壓場，改變水汽的輸送路徑和匯聚區(qū)域，進(jìn)而影響干旱的分布范圍和強(qiáng)度。海洋溫度的異常波動(dòng)也是導(dǎo)致亞洲夏季干旱的重要因素之一，其中厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）現(xiàn)象與亞洲夏季干旱的關(guān)系最為密切。在厄爾尼諾事件發(fā)生時(shí)，熱帶太平洋海溫異常增暖，這種海溫變化會(huì)通過大氣環(huán)流的遙相關(guān)作用，改變亞洲地區(qū)的降水分布。具體來說，厄爾尼諾事件會(huì)導(dǎo)致西太平洋副熱帶高壓位置偏南、強(qiáng)度偏弱，使得東亞夏季風(fēng)減弱，降水減少，引發(fā)干旱。印度洋海溫異常對亞洲夏季干旱也有重要影響。當(dāng)印度洋偶極子（IOD）正位相發(fā)生時(shí)，印度洋西部海溫偏高，東部海溫偏低，這種海溫分布異常會(huì)導(dǎo)致印度洋地區(qū)的大氣環(huán)流發(fā)生改變，進(jìn)而影響亞洲地區(qū)的水汽輸送和降水。例如，在IOD正位相期間，印度夏季風(fēng)減弱，印度半島降水減少，容易出現(xiàn)干旱。北大西洋濤動(dòng)（NAO）也與亞洲夏季干旱存在一定聯(lián)系。當(dāng)NAO處于正位相時(shí)，北大西洋地區(qū)的大氣環(huán)流發(fā)生變化，通過遙相關(guān)作用影響亞洲地區(qū)的大氣環(huán)流和降水，可能導(dǎo)致亞洲部分地區(qū)出現(xiàn)干旱。海洋溫度的異常變化還會(huì)影響海洋表面的蒸發(fā)和水汽含量，進(jìn)而影響大氣中的水汽輸送和降水過程，對干旱的形成和發(fā)展產(chǎn)生影響。地形地貌對亞洲夏季干旱的形成和分布也有著重要影響。亞洲地域遼闊，地形復(fù)雜多樣，山脈、高原、平原等地形地貌交錯(cuò)分布，這些地形地貌通過影響大氣環(huán)流和水汽輸送，對干旱的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生作用。山脈對氣流的阻擋和抬升作用會(huì)改變降水的分布。例如，喜馬拉雅山脈的存在阻擋了來自印度洋的暖濕氣流向北輸送，使得山脈南側(cè)降水豐富，而北側(cè)的青藏高原地區(qū)降水稀少，形成干旱氣候。青藏高原作為世界屋脊，其獨(dú)特的地形地貌對亞洲夏季大氣環(huán)流和干旱有著重要影響。青藏高原的熱力作用會(huì)影響大氣環(huán)流的形成和發(fā)展，高原的加熱作用會(huì)使高原上空形成強(qiáng)大的熱源，導(dǎo)致南亞高壓的形成和發(fā)展，進(jìn)而影響亞洲地區(qū)的降水分布。此外，地形地貌還會(huì)影響地表的水分蒸發(fā)和下滲，進(jìn)而影響土壤濕度和干旱的發(fā)生。在干旱半干旱地區(qū)，沙漠、戈壁等地形地貌的存在使得地表植被稀少，土壤保水能力差，水分蒸發(fā)強(qiáng)烈，容易加劇干旱的程度。地形地貌還會(huì)影響河流和湖泊的分布，進(jìn)而影響水資源的分布和利用，對干旱的形成和發(fā)展產(chǎn)生間接影響。三、亞洲短時(shí)間尺度夏季干旱的分布型3.1近幾十年典型干旱事件分析以2014年河南、重慶等地的干旱為例，這一年夏季，河南、重慶等地遭遇了較為嚴(yán)重的干旱災(zāi)害，對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水資源供應(yīng)和生態(tài)環(huán)境等方面造成了顯著影響，通過對此次干旱事件的分析，能更直觀地了解短時(shí)間尺度干旱的時(shí)空分布特征。2014年夏季，河南地區(qū)遭遇了嚴(yán)重的干旱災(zāi)害，其干旱范圍廣泛，涉及多個(gè)地區(qū)。6月至8月中旬，河南降水量166毫米，較常年偏少54%，為1951年后最少。其中，6月后降水量比常年同期偏少55%，為1961年之后最少。7月，河南省多地供水告急，全省111個(gè)縣(市)最高氣溫均在35℃以上，95個(gè)縣(市)在37℃以上，25個(gè)縣(市)在40℃以上，高溫加劇了土壤水分的蒸發(fā)，致使干旱迅速發(fā)展。截至8月4日，河南省秋糧受旱面積2714萬畝，其中重旱863萬畝，主要集中在平頂山、許昌、周口、南陽、開封等地。從空間分布上看，河南此次干旱呈現(xiàn)出區(qū)域性集中的特點(diǎn)，豫西、豫北部分丘陵崗區(qū)因缺乏灌溉條件，旱情較重。8月6日河南省氣象干旱范圍及強(qiáng)度達(dá)到最大，94%的測站出現(xiàn)氣象干旱，淮河以北大部達(dá)中度以上氣象干旱，黃淮之間大部達(dá)到重度以上氣象干旱，其中36%地區(qū)特旱。此次干旱持續(xù)時(shí)間從6月開始，一直持續(xù)到8月下旬，隨著8月下旬陸續(xù)迎來降雨，旱情才得到緩解，受旱面積降至411萬畝。在這期間，干旱對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了巨大損失，全省因干旱造成受災(zāi)人口1426.28萬人，因旱需生活救助人口93.49萬人，其中因旱飲水困難需救助人口88.68萬人；造成直接經(jīng)濟(jì)損失40.09億元，其中農(nóng)業(yè)損失33.77億元。幾乎在同一時(shí)期，重慶也受到干旱的影響。2013-2014年冬季，重慶市平均降水量為41.9毫米，較常年同期偏少三成。受降水偏少影響，重慶東南部地區(qū)氣象干旱于2014年初相繼露頭并發(fā)展。雖然此次干旱主要發(fā)生在冬季，但對當(dāng)?shù)氐乃Y源儲備和春季農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都產(chǎn)生了一定的影響。2月中下旬，重慶東南部出現(xiàn)兩次小雨天氣過程，對氣象干旱起到一定緩解作用。從空間分布來看，重慶干旱主要集中在東南部地區(qū)，這些地區(qū)地形復(fù)雜，多山地丘陵，水資源分布不均，一旦降水減少，容易出現(xiàn)干旱情況。在時(shí)間上，干旱從年初開始出現(xiàn)，隨著春季的到來，若后續(xù)降水不能有效補(bǔ)充，干旱可能會(huì)對當(dāng)?shù)氐拇焊娃r(nóng)作物生長造成更大威脅。綜合來看，2014年河南、重慶等地的干旱在短時(shí)間尺度上呈現(xiàn)出不同的時(shí)空分布特征。在空間上，河南干旱范圍更廣，涉及多個(gè)地區(qū)，且不同區(qū)域的干旱程度存在差異；重慶干旱則相對集中在東南部地區(qū)。在時(shí)間上，河南干旱主要集中在夏季，持續(xù)時(shí)間較長，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵時(shí)期產(chǎn)生了嚴(yán)重影響；重慶干旱雖主要出現(xiàn)在冬季，但對當(dāng)?shù)氐乃Y源和春季農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也有一定的滯后影響。這些特征反映了短時(shí)間尺度干旱在不同地區(qū)的表現(xiàn)形式和影響程度的差異，也為進(jìn)一步研究亞洲短時(shí)間尺度夏季干旱的分布型提供了具體的案例參考。3.2短時(shí)間尺度干旱的高頻區(qū)域在短時(shí)間尺度下，東亞地區(qū)存在兩個(gè)顯著的超級干旱熱點(diǎn)區(qū)域，即過渡帶地區(qū)（TCZ）和亞洲東南部地區(qū)（SEA），這些區(qū)域的干旱特征在近年來愈發(fā)明顯。過渡帶地區(qū)（TCZ）處于東亞季風(fēng)的邊緣區(qū)，地理位置特殊，氣候敏感，生態(tài)和水文脆弱。據(jù)相關(guān)研究表明，2000年之后，該地區(qū)成為超級干旱的頻發(fā)時(shí)段，尤其是在夏季，超級干旱發(fā)生的頻率顯著增加。在2010-2019年期間，TCZ發(fā)生的超級干旱總月份數(shù)占整個(gè)區(qū)域的40%。例如，在某些年份的夏季，TCZ地區(qū)降水異常偏少，氣溫偏高，導(dǎo)致土壤水分迅速蒸發(fā)，干旱情況加劇。該地區(qū)冬季幾乎很少發(fā)生超級干旱，這與冬季的大氣環(huán)流和水汽輸送條件有關(guān)，冬季冷空氣活動(dòng)頻繁，帶來一定的降水，相對抑制了干旱的發(fā)生。亞洲東南部地區(qū)（SEA）在短時(shí)間尺度下的干旱特征也較為突出。1990年前后和近十幾年是該地區(qū)超級干旱頻發(fā)的時(shí)段，夏季和秋季是最易發(fā)生干旱的季節(jié)。在2010-2019年，SEA發(fā)生的超級干旱占27%。如2019年夏季，亞洲東南部部分地區(qū)降水持續(xù)偏少，河流徑流量減少，水庫水位下降，對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)灌溉和居民生活用水造成了嚴(yán)重影響。該地區(qū)地形復(fù)雜，多山地和島嶼，不同地形區(qū)域的干旱情況存在差異。沿海地區(qū)可能受到海洋水汽的一定影響，但在干旱時(shí)期，水汽輸送受阻，仍難以緩解旱情；而內(nèi)陸山區(qū)由于地形對水汽的阻擋，干旱程度往往更為嚴(yán)重。這兩個(gè)熱點(diǎn)區(qū)域在短時(shí)間尺度下的干旱總貢獻(xiàn)達(dá)到2/3，它們的干旱發(fā)生頻率和強(qiáng)度對整個(gè)東亞地區(qū)的干旱格局有著重要影響。過渡帶地區(qū)的干旱可能與全球變暖導(dǎo)致的蒸發(fā)增加有關(guān)，全球變暖使得該地區(qū)氣溫升高，蒸發(fā)量增大，即使在降水正常的情況下，水分收支也容易失衡，從而引發(fā)干旱。亞洲東南部地區(qū)的干旱則主要受降水變化的影響，當(dāng)降水異常減少時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)干旱情況。大氣環(huán)流異常、海洋溫度變化等因素也會(huì)對這兩個(gè)區(qū)域的干旱產(chǎn)生作用。例如，在某些年份，西太平洋副熱帶高壓的異常位置和強(qiáng)度會(huì)改變水汽輸送路徑，使得這兩個(gè)區(qū)域的降水減少，引發(fā)干旱。四、亞洲短時(shí)間尺度夏季干旱的成因4.1氣象因素氣象因素在亞洲短時(shí)間尺度夏季干旱的形成過程中扮演著關(guān)鍵角色，長時(shí)間無降水或降水偏少以及大氣環(huán)流異常等是導(dǎo)致短時(shí)間尺度干旱的重要?dú)庀笤?。長時(shí)間無降水或降水偏少是短時(shí)間尺度干旱形成的直接原因之一。在夏季，當(dāng)一個(gè)地區(qū)長時(shí)間處于降水稀少的狀態(tài)時(shí)，土壤水分無法得到有效補(bǔ)充，蒸發(fā)量卻持續(xù)大于降水量，就會(huì)導(dǎo)致土壤逐漸干燥，進(jìn)而引發(fā)干旱。以2024年夏季東南亞地區(qū)的干旱為例，受副熱帶高壓異常偏強(qiáng)的影響，該地區(qū)盛行下沉氣流，抑制了水汽的上升和凝結(jié)，導(dǎo)致降水異常偏少。在6-8月期間，泰國部分地區(qū)的降水量較常年同期減少了50%以上，使得土壤水分迅速蒸發(fā)，河流徑流量大幅下降，許多農(nóng)田因缺水無法進(jìn)行正常灌溉，農(nóng)作物生長受到嚴(yán)重影響，出現(xiàn)了明顯的干旱癥狀。降水的異常變化還與季風(fēng)活動(dòng)密切相關(guān)。在亞洲季風(fēng)區(qū)，夏季風(fēng)的強(qiáng)弱和進(jìn)退時(shí)間對降水分布有著重要影響。當(dāng)夏季風(fēng)勢力較弱時(shí)，其攜帶的水汽難以深入內(nèi)陸，導(dǎo)致一些地區(qū)降水不足，容易出現(xiàn)干旱。例如，在某些年份，南亞夏季風(fēng)偏弱，印度半島的降水明顯減少，出現(xiàn)干旱天氣，影響當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水。大氣環(huán)流異常是亞洲短時(shí)間尺度夏季干旱形成的重要驅(qū)動(dòng)因素。大氣環(huán)流通過控制水汽的輸送和分布，對降水產(chǎn)生重要影響。當(dāng)大氣環(huán)流出現(xiàn)異常時(shí)，水汽輸送路徑會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致某些地區(qū)無法獲得充足的水汽供應(yīng)，從而引發(fā)干旱。西太平洋副熱帶高壓（副高）作為影響亞洲夏季氣候的重要大氣環(huán)流系統(tǒng)，其位置和強(qiáng)度的異常變化對東亞地區(qū)的干旱有著顯著影響。當(dāng)副高位置偏南或強(qiáng)度偏弱時(shí)，其對水汽的引導(dǎo)作用減弱，使得東亞地區(qū)夏季降水減少，易發(fā)生干旱。在2013年夏季，西太平洋副熱帶高壓位置異常偏南，中國長江中下游地區(qū)受其控制，盛行下沉氣流，降水顯著偏少，出現(xiàn)了嚴(yán)重的伏旱天氣。該地區(qū)7-8月的降水量較常年同期減少了60%以上，高溫少雨導(dǎo)致湖泊水位下降，農(nóng)作物受災(zāi)面積達(dá)數(shù)百萬公頃，給當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境帶來了巨大損失。南亞高壓的異常變化也會(huì)影響亞洲地區(qū)的干旱狀況。南亞高壓偏強(qiáng)時(shí)，會(huì)增強(qiáng)南亞地區(qū)的下沉氣流，抑制降水的產(chǎn)生，導(dǎo)致該地區(qū)干旱加劇。歐亞中高緯環(huán)流的異常同樣會(huì)影響亞洲夏季干旱。當(dāng)歐亞中高緯地區(qū)出現(xiàn)阻塞高壓時(shí)，會(huì)改變大氣環(huán)流的正常路徑，使得冷空氣南下受阻，暖濕氣流無法正常輸送到亞洲大陸，從而導(dǎo)致降水減少，引發(fā)干旱。在2008年夏季，歐亞中高緯地區(qū)出現(xiàn)阻塞高壓，使得冷空氣在北方堆積，無法與南方的暖濕氣流交匯，中國東北地區(qū)降水明顯減少，出現(xiàn)干旱天氣，對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了不利影響。大氣環(huán)流還通過影響風(fēng)場和氣壓場，改變水汽的輸送路徑和匯聚區(qū)域，進(jìn)而影響干旱的分布范圍和強(qiáng)度。4.2人為因素除了氣象因素外，人為因素在亞洲短時(shí)間尺度夏季干旱的形成和發(fā)展過程中也扮演著重要角色，其通過對水資源的不合理開發(fā)利用以及對生態(tài)環(huán)境的破壞，進(jìn)一步加劇了干旱的程度和影響范圍。隨著亞洲地區(qū)人口的持續(xù)增長以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生活和生產(chǎn)用水需求不斷攀升，這導(dǎo)致一些地區(qū)對水資源進(jìn)行了過度開發(fā)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)?shù)厮Y源的承載能力。以印度為例，印度人口眾多，近年來經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)灌溉用水大幅增加。在夏季，許多地區(qū)為了滿足農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)生產(chǎn)的需求，過度抽取地下水，導(dǎo)致地下水位急劇下降。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，印度部分地區(qū)的地下水位在過去幾十年里下降了數(shù)十米，一些原本依賴地下水灌溉的農(nóng)田因水位下降而無法得到充足的水源供應(yīng)，干旱情況愈發(fā)嚴(yán)重。在一些大城市，如孟買、德里等，由于人口密集，生活用水需求巨大，城市供水系統(tǒng)面臨著巨大壓力。為了滿足居民用水需求，不得不加大對地表水和地下水的開采力度，這不僅導(dǎo)致水資源短缺問題日益突出，還引發(fā)了一系列環(huán)境問題，如地面沉降、海水倒灌等，進(jìn)一步加劇了干旱的影響。水資源有效利用率低也是導(dǎo)致亞洲短時(shí)間尺度夏季干旱加劇的重要人為因素之一。在亞洲的許多地區(qū)，尤其是一些發(fā)展中國家，農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水和生活用水的有效利用率與國內(nèi)常年缺水地區(qū)相比存在明顯差距。在農(nóng)業(yè)灌溉方面，許多地區(qū)仍然采用傳統(tǒng)的大水漫灌方式，這種灌溉方式不僅浪費(fèi)水資源，而且灌溉效率低下，大量的水資源在灌溉過程中被蒸發(fā)或滲漏，無法被農(nóng)作物充分利用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用大水漫灌方式的農(nóng)田，水資源利用率僅為30%-40%左右。相比之下，滴灌、噴灌等高效節(jié)水灌溉技術(shù)的水資源利用率可達(dá)到70%-80%以上。在工業(yè)生產(chǎn)中，一些企業(yè)由于技術(shù)落后、設(shè)備老化等原因，水資源循環(huán)利用率較低，大量的工業(yè)廢水未經(jīng)處理直接排放，不僅浪費(fèi)了水資源，還對環(huán)境造成了污染。在生活用水方面，人們的節(jié)水意識淡薄，水資源浪費(fèi)現(xiàn)象普遍存在，如長流水、過度用水等，進(jìn)一步加劇了水資源的短缺。在東南亞的一些國家，如越南、柬埔寨等，雖然降水豐富，但由于水資源有效利用率低，在夏季仍然容易出現(xiàn)干旱問題。這些國家的農(nóng)業(yè)灌溉大多依賴傳統(tǒng)方式，工業(yè)生產(chǎn)中的水資源浪費(fèi)也較為嚴(yán)重，導(dǎo)致在降水相對不足的時(shí)段，干旱情況迅速發(fā)展。五、亞洲長時(shí)間尺度夏季干旱的分布型5.1基于歷史數(shù)據(jù)的干旱分布重建為深入了解亞洲長時(shí)間尺度夏季干旱的分布型，研究人員借助多種歷史數(shù)據(jù)，如樹木年輪數(shù)據(jù)、古氣候記錄等，對過去較長時(shí)間段內(nèi)的干旱分布進(jìn)行了重建。這些數(shù)據(jù)能夠?yàn)槲覀兘沂具^去氣候的變化規(guī)律，彌補(bǔ)現(xiàn)代觀測數(shù)據(jù)時(shí)間跨度較短的不足，從而更全面地認(rèn)識亞洲夏季干旱在長時(shí)間尺度上的演變特征。樹木年輪是重建長時(shí)間尺度干旱分布的重要代用指標(biāo)之一。樹木在生長過程中，每年都會(huì)形成一圈年輪，其寬度和密度等特征受到當(dāng)年氣候條件的影響，其中降水和溫度是關(guān)鍵因素。在干旱年份，由于水分供應(yīng)不足，樹木生長受到抑制，年輪寬度往往較窄；而在濕潤年份，樹木生長旺盛，年輪寬度較寬。通過采集不同地區(qū)的樹木樣本，對其年輪進(jìn)行分析，研究人員可以建立起樹木年輪寬度或密度與降水、溫度等氣候因子之間的定量關(guān)系，進(jìn)而重建過去數(shù)百年甚至上千年的干旱變化歷史。以中國東北地區(qū)為例，研究人員采集了大量的紅松、云杉等樹木樣本，通過對其年輪寬度的測量和分析，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)在過去幾百年間存在多次干旱事件。其中，在17世紀(jì)中葉至18世紀(jì)初，東北地區(qū)經(jīng)歷了一段較為嚴(yán)重的干旱時(shí)期，樹木年輪寬度明顯變窄，這一結(jié)果與歷史文獻(xiàn)中關(guān)于該地區(qū)干旱的記載相吻合。利用樹木年輪數(shù)據(jù)重建干旱分布時(shí)，還可以結(jié)合其他氣候代用指標(biāo)，如冰芯、湖泊沉積物等，進(jìn)行多指標(biāo)對比分析，以提高重建結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。古氣候記錄同樣為亞洲長時(shí)間尺度夏季干旱分布的重建提供了重要依據(jù)。古氣候記錄涵蓋了多種類型的數(shù)據(jù)，包括冰芯、湖泊沉積物、珊瑚礁等，它們從不同角度記錄了過去氣候的變化信息。冰芯中包含了大氣中的各種化學(xué)成分和同位素，通過對冰芯的分析，可以獲取過去大氣溫度、降水、溫室氣體濃度等信息，從而推斷出當(dāng)時(shí)的干旱狀況。湖泊沉積物中含有豐富的生物化石、花粉、礦物質(zhì)等，它們記錄了湖泊周圍地區(qū)的生態(tài)環(huán)境變化，間接反映了氣候的干濕變化。珊瑚礁的生長也與氣候密切相關(guān)，其骨骼中的化學(xué)成分和生長結(jié)構(gòu)可以反映出當(dāng)時(shí)的海水溫度、鹽度、降水等信息，為重建海洋氣候和陸地干旱提供了線索。在青藏高原地區(qū)，研究人員通過對冰芯的分析，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)在過去幾千年間經(jīng)歷了多次氣候干濕變化。在某些時(shí)期，冰芯中的δ18O值較低，表明當(dāng)時(shí)降水較少，氣候干旱；而在另一些時(shí)期，δ18O值較高，說明降水較多，氣候濕潤。通過對湖泊沉積物的研究，也發(fā)現(xiàn)了類似的氣候干濕變化規(guī)律，進(jìn)一步驗(yàn)證了冰芯研究的結(jié)果。通過對樹木年輪數(shù)據(jù)和古氣候記錄的綜合分析，研究人員成功重建了亞洲長時(shí)間尺度夏季干旱的分布。結(jié)果顯示，亞洲夏季干旱在長時(shí)間尺度上呈現(xiàn)出明顯的空間差異和時(shí)間變化。在空間上，中亞地區(qū)、東亞內(nèi)陸地區(qū)等一直是干旱頻發(fā)的區(qū)域。中亞地區(qū)由于深居內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，受大陸性氣候影響顯著，常年干旱少雨；東亞內(nèi)陸地區(qū)則受到地形、大氣環(huán)流等因素的影響，夏季降水相對較少，干旱較為常見。在時(shí)間上，亞洲夏季干旱存在著多個(gè)干旱期和濕潤期的交替。在某些時(shí)期，如中世紀(jì)暖期和小冰期，亞洲地區(qū)的干旱分布和強(qiáng)度發(fā)生了明顯的變化。中世紀(jì)暖期，亞洲大部分地區(qū)氣候相對溫暖濕潤，但部分地區(qū)仍存在干旱現(xiàn)象；而在小冰期，氣候變冷，干旱范圍擴(kuò)大，干旱程度加劇。這些長時(shí)間尺度的干旱分布特征，為深入研究亞洲夏季干旱的形成機(jī)制和未來變化趨勢提供了重要的歷史背景和參考依據(jù)。5.2長時(shí)間尺度干旱的演變趨勢從長時(shí)間尺度來看，亞洲夏季干旱呈現(xiàn)出復(fù)雜的演變趨勢，在不同的歷史時(shí)期和區(qū)域，干旱化的程度和范圍有著明顯的變化。在過去的數(shù)百萬年里，亞洲內(nèi)陸地區(qū)經(jīng)歷了持續(xù)干旱化的過程，且在約20Ma、14Ma、7Ma和3Ma出現(xiàn)階段性干旱化加劇。中國科學(xué)院海洋研究所萬世明研究團(tuán)隊(duì)利用西太平洋深海沉積物中的黏土礦物組成，提取其風(fēng)塵信號，重建了晚漸新世以來亞洲內(nèi)陸干旱化歷史，發(fā)現(xiàn)西太平洋風(fēng)塵沉積中，伊利石和綠泥石相對含量長期增加，這指示了亞洲內(nèi)陸風(fēng)塵源區(qū)自晚漸新世以來持續(xù)干旱化。約20Ma開始，亞洲地區(qū)伊利石和綠泥石相對含量的增加相較于其他地區(qū)更為明顯，綜合構(gòu)造與氣候記錄，研究認(rèn)為20-3Ma期間亞洲伊利石和綠泥石的相對增加主要響應(yīng)于喜馬拉雅-青藏高原的構(gòu)造隆升。青藏高原的隆升改變了大氣環(huán)流格局，阻擋了水汽的輸送，使得亞洲內(nèi)陸地區(qū)降水減少，干旱加劇。3Ma以來，亞洲內(nèi)陸干旱化則主要響應(yīng)于北極冰蓋擴(kuò)張引起的全球變冷。全球變冷導(dǎo)致大氣環(huán)流發(fā)生變化，進(jìn)一步減少了亞洲內(nèi)陸地區(qū)的水汽供應(yīng)，加劇了干旱程度。在近千年的時(shí)間尺度上，亞洲夏季干旱也存在著明顯的變化。中世紀(jì)暖期（約950-1250年）和小冰期（約1300-1850年）是兩個(gè)氣候特征較為明顯的時(shí)期。在中世紀(jì)暖期，亞洲大部分地區(qū)氣候相對溫暖濕潤，但部分地區(qū)仍存在干旱現(xiàn)象。一些地區(qū)的樹木年輪記錄顯示，在這一時(shí)期，雖然整體氣候條件較好，但仍有個(gè)別年份出現(xiàn)干旱，導(dǎo)致樹木生長受到抑制，年輪寬度變窄。而在小冰期，氣候變冷，亞洲地區(qū)的干旱范圍擴(kuò)大，干旱程度加劇。這一時(shí)期，亞洲許多地區(qū)的降水減少，氣溫降低，農(nóng)作物生長受到嚴(yán)重影響，饑荒和疫病頻發(fā)。據(jù)歷史文獻(xiàn)記載，在小冰期，中國北方地區(qū)多次出現(xiàn)嚴(yán)重干旱，黃河流域的河流水位下降，土地干裂，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)遭受重創(chuàng)。歐洲也受到小冰期的影響，糧食減產(chǎn)，社會(huì)動(dòng)蕩不安。進(jìn)入現(xiàn)代，亞洲夏季干旱的演變趨勢依然復(fù)雜。隨著全球氣候變暖，亞洲部分地區(qū)的干旱化趨勢有所加劇。在東亞內(nèi)陸地區(qū)，1980年至今的40年里，氣溫已經(jīng)上升，干旱天氣頻繁發(fā)生。中國東北地區(qū)由于降雨量過少，加之人類的開墾和開采等原因，土地沙化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。全球變暖導(dǎo)致蒸發(fā)量增加，降水分布不均，使得一些原本就干旱的地區(qū)更加干旱。大氣環(huán)流的異常變化也會(huì)影響亞洲夏季干旱的演變。在某些年份，西太平洋副熱帶高壓、南亞高壓等大氣環(huán)流系統(tǒng)的異常位置和強(qiáng)度，會(huì)改變水汽輸送路徑，導(dǎo)致部分地區(qū)降水減少，干旱加劇。亞洲長時(shí)間尺度夏季干旱的演變趨勢受到多種因素的綜合影響，包括構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、全球氣候變化、大氣環(huán)流異常等。這些因素相互作用，使得亞洲夏季干旱在不同的時(shí)間尺度和區(qū)域呈現(xiàn)出復(fù)雜多樣的變化特征。深入研究這些演變趨勢和影響因素，對于預(yù)測未來亞洲夏季干旱的變化，制定相應(yīng)的應(yīng)對策略具有重要意義。六、亞洲長時(shí)間尺度夏季干旱的成因6.1全球氣候變化的影響全球氣候變化是亞洲長時(shí)間尺度夏季干旱形成的重要背景因素，其通過多種復(fù)雜機(jī)制對干旱產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，其中全球變暖導(dǎo)致的蒸發(fā)增加和降水格局改變尤為顯著。隨著全球氣候變暖，亞洲地區(qū)的氣溫呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢，這直接導(dǎo)致了蒸發(fā)量的增加。溫度升高使得水分子的動(dòng)能增大，更容易從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，從而加速了水分的蒸發(fā)過程。在中亞地區(qū)，由于深居內(nèi)陸，氣候干旱，全球變暖使得該地區(qū)的蒸發(fā)量大幅增加。研究表明，過去幾十年間，中亞部分地區(qū)的年平均氣溫上升了1-2℃，相應(yīng)地，蒸發(fā)量增加了10%-20%。這種蒸發(fā)量的增加使得土壤水分迅速減少，即使在降水總量不變的情況下，水分收支也會(huì)失衡，導(dǎo)致干旱加劇。蒸發(fā)增加還會(huì)影響大氣中的水汽含量和水汽輸送過程。更多的水汽被蒸發(fā)到大氣中，但由于大氣環(huán)流等因素的影響，這些水汽可能無法有效地在亞洲地區(qū)形成降水，進(jìn)一步加劇了干旱的程度。全球氣候變化還導(dǎo)致了亞洲地區(qū)降水格局的顯著改變。降水的時(shí)空分布變得更加不均勻，一些地區(qū)降水明顯減少，而另一些地區(qū)則可能出現(xiàn)降水異常增多的情況。在東亞地區(qū)，受全球變暖的影響，夏季風(fēng)的強(qiáng)度和路徑發(fā)生變化，導(dǎo)致降水分布異常。在某些年份，夏季風(fēng)勢力減弱，無法將充足的水汽輸送到內(nèi)陸地區(qū)，使得中國華北、東北地區(qū)等降水減少，干旱發(fā)生的頻率增加。相反，在一些沿海地區(qū)，由于夏季風(fēng)帶來的水汽在局部地區(qū)聚集，可能會(huì)出現(xiàn)暴雨和洪澇災(zāi)害。南亞地區(qū)的降水也受到全球氣候變化的影響。印度夏季風(fēng)的異常變化與全球變暖密切相關(guān)，當(dāng)全球氣候變暖時(shí)，印度夏季風(fēng)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性受到影響，導(dǎo)致印度半島部分地區(qū)降水減少，干旱加劇。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來印度部分地區(qū)的夏季降水量較過去減少了10%-30%，對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水資源供應(yīng)造成了嚴(yán)重影響。降水格局的改變還與大氣環(huán)流的異常變化有關(guān)。全球變暖會(huì)導(dǎo)致大氣環(huán)流系統(tǒng)的調(diào)整，使得一些原本濕潤的地區(qū)變得干燥，而一些干旱地區(qū)則更加干旱。西太平洋副熱帶高壓、南亞高壓等大氣環(huán)流系統(tǒng)在全球變暖的背景下，其位置、強(qiáng)度和活動(dòng)范圍都可能發(fā)生變化，從而影響亞洲地區(qū)的水汽輸送和降水分布。6.2地質(zhì)構(gòu)造與地形的作用地質(zhì)構(gòu)造與地形作為亞洲夏季干旱形成的重要背景因素，在長時(shí)間尺度上對干旱的分布和演變產(chǎn)生著深遠(yuǎn)影響，其中青藏高原隆升等地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及復(fù)雜的地形地貌，通過改變大氣環(huán)流和水汽輸送格局，深刻地塑造了亞洲夏季干旱的格局。青藏高原隆升是亞洲地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中的一個(gè)重大事件，對亞洲大氣環(huán)流和降水產(chǎn)生了極為顯著的影響，進(jìn)而與長時(shí)間尺度干旱存在著緊密的聯(lián)系。青藏高原平均海拔在4000米以上，其巨大的地形高度和廣袤的面積，使其成為一個(gè)獨(dú)特的氣候系統(tǒng)，對大氣環(huán)流的影響主要通過動(dòng)力作用和熱力作用兩個(gè)方面體現(xiàn)出來。從動(dòng)力作用來看，青藏高原對西風(fēng)帶的繞流和分支作用改變了大氣環(huán)流的路徑。冬季，當(dāng)西風(fēng)帶南移控制中國廣大地區(qū)上空時(shí)，青藏高原使4000米以下的西風(fēng)環(huán)流在高原西端分成南北兩支。北支在高原西北部為西南氣流，繞過新疆北部以后轉(zhuǎn)為西北氣流，流線呈反氣旋性彎曲；南支在高原西南為西北氣流，繞過高原南側(cè)以后轉(zhuǎn)為西南氣流，流線呈氣旋性彎曲，在孟加拉灣附近曲率最大，并形成低槽。兩支氣流在長江中下游流域匯合向東流去。這種分支現(xiàn)象從10月份開始一直可以繼續(xù)到次年6月，不僅在對流層下部常有這種現(xiàn)象存在，而且可以影響到9公里的高度或者更高些。西風(fēng)帶的這種分支和繞流作用，使得亞洲地區(qū)的大氣環(huán)流變得更加復(fù)雜，影響了水汽的輸送和降水的分布。在高原的北側(cè)，由于北支氣流的影響，水汽難以輸送到內(nèi)陸地區(qū)，導(dǎo)致中亞等地降水稀少，干旱加劇。而在高原的南側(cè)，南支氣流帶來的水汽在孟加拉灣附近聚集，形成低槽，對印度半島的降水產(chǎn)生重要影響。當(dāng)南支氣流異常時(shí)，印度半島的降水也會(huì)隨之異常，可能引發(fā)干旱或洪澇災(zāi)害。青藏高原的熱力作用在夏季表現(xiàn)得尤為明顯。夏季，高原上空的溫度比四周同高度的自由大氣高，高原上的氣流上升運(yùn)動(dòng)比東部強(qiáng)，使得在高原低層形成熱低壓，使低空有空氣向高原輸送，大大增強(qiáng)了印度低壓的強(qiáng)度，從而加強(qiáng)了夏季風(fēng)的勢力。這種熱力作用改變了亞洲地區(qū)的氣壓場和氣流運(yùn)動(dòng)，影響了水汽的輸送和降水的分布。在高原的東南部，由于夏季風(fēng)帶來的暖濕氣流受地形抬升作用，形成豐富的降水；而在高原的西北部，由于地處背風(fēng)坡，降水稀少，干旱嚴(yán)重。青藏高原的熱力作用還會(huì)影響到南亞高壓的形成和發(fā)展，南亞高壓的異常變化又會(huì)進(jìn)一步影響亞洲地區(qū)的大氣環(huán)流和降水，與長時(shí)間尺度干旱密切相關(guān)。當(dāng)南亞高壓偏強(qiáng)時(shí)，會(huì)增強(qiáng)南亞地區(qū)的下沉氣流，抑制降水的產(chǎn)生，導(dǎo)致該地區(qū)干旱加劇。除了青藏高原隆升外，亞洲其他地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和地形也對夏季干旱有著重要影響。山脈對氣流的阻擋和抬升作用會(huì)改變降水的分布。在亞洲，許多山脈如喜馬拉雅山脈、天山山脈等，阻擋了來自海洋的暖濕氣流，使得山脈的迎風(fēng)坡降水豐富，而背風(fēng)坡則降水稀少，形成雨影區(qū)，導(dǎo)致干旱。喜馬拉雅山脈阻擋了來自印度洋的暖濕氣流向北輸送，使得山脈南側(cè)的印度東北部地區(qū)降水極為豐富，成為世界上降水最多的地區(qū)之一；而山脈北側(cè)的青藏高原地區(qū)則降水稀少，形成干旱氣候。天山山脈也阻擋了來自大西洋和北冰洋的水汽，使得天山北坡降水較多，而南坡降水較少，南坡地區(qū)干旱程度相對較高。亞洲的地形地貌還影響著地表的水分蒸發(fā)和下滲，進(jìn)而影響土壤濕度和干旱的發(fā)生。在干旱半干旱地區(qū)，沙漠、戈壁等地形地貌的存在使得地表植被稀少，土壤保水能力差，水分蒸發(fā)強(qiáng)烈，容易加劇干旱的程度。在中亞的卡拉庫姆沙漠、中國的塔克拉瑪干沙漠等地，由于地表覆蓋著大量的沙質(zhì)沉積物，水分蒸發(fā)迅速，土壤水分含量極低，干旱問題十分嚴(yán)重。這些地區(qū)的地形地貌還會(huì)影響河流和湖泊的分布，進(jìn)而影響水資源的分布和利用，對干旱的形成和發(fā)展產(chǎn)生間接影響。在一些地區(qū)，由于地形的限制，河流的流向和分布受到影響，導(dǎo)致水資源分布不均，部分地區(qū)缺水嚴(yán)重，干旱加劇。地質(zhì)構(gòu)造與地形通過多種方式對亞洲夏季干旱產(chǎn)生影響，尤其是青藏高原隆升等地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，在長時(shí)間尺度上對亞洲大氣環(huán)流和降水格局的改變起著關(guān)鍵作用，深刻地影響著亞洲夏季干旱的分布和演變。七、不同時(shí)間尺度夏季干旱分布型和成因的對比分析7.1分布型的異同點(diǎn)在對比短時(shí)間尺度和長時(shí)間尺度下亞洲夏季干旱分布型時(shí)，能發(fā)現(xiàn)它們存在一些相似性和差異性。從相似性來看，無論是短時(shí)間尺度還是長時(shí)間尺度，亞洲的中亞地區(qū)和東亞內(nèi)陸部分地區(qū)始終是干旱的高頻區(qū)域。中亞地區(qū)深居內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，海洋水汽難以到達(dá)，氣候干旱，在不同時(shí)間尺度下，干旱發(fā)生的頻率都相對較高。東亞內(nèi)陸的一些地區(qū)，如中國的西北部分地區(qū)，受地形和大氣環(huán)流的影響，降水較少，干旱現(xiàn)象在短時(shí)間尺度和長時(shí)間尺度下都較為常見。這表明這些地區(qū)的干旱具有一定的穩(wěn)定性，是由其地理位置和地形地貌等相對穩(wěn)定的因素決定的。在短時(shí)間尺度下，以近幾十年的研究為例，東亞地區(qū)存在過渡帶地區(qū)（TCZ）和亞洲東南部地區(qū)（SEA）兩個(gè)超級干旱熱點(diǎn)區(qū)域。在2010-2019年期間，TCZ發(fā)生的超級干旱總月份數(shù)占整個(gè)區(qū)域的40%，SEA發(fā)生的超級干旱占27%。而在長時(shí)間尺度上，通過對歷史數(shù)據(jù)的重建，如利用樹木年輪數(shù)據(jù)和古氣候記錄等，發(fā)現(xiàn)亞洲夏季干旱在空間上呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異，中亞地區(qū)、東亞內(nèi)陸地區(qū)等一直是干旱頻發(fā)的區(qū)域。中世紀(jì)暖期和小冰期等不同時(shí)期，雖然氣候整體特征有所變化，但這些區(qū)域的干旱現(xiàn)象依然較為突出。不同時(shí)間尺度下亞洲夏季干旱分布型也存在明顯的差異性。短時(shí)間尺度下的干旱分布往往受到當(dāng)年或近幾年的氣象條件、大氣環(huán)流異常等因素的影響，具有較強(qiáng)的隨機(jī)性和局部性。2014年河南、重慶等地的干旱，主要是由于當(dāng)年夏季的降水異常偏少以及大氣環(huán)流的異常變化導(dǎo)致的，干旱范圍主要集中在河南的部分地區(qū)和重慶的東南部地區(qū)，這種干旱分布的范圍相對較小，且具有明顯的階段性。而長時(shí)間尺度下的干旱分布則更多地受到全球氣候變化、地質(zhì)構(gòu)造與地形等長期因素的影響，具有更廣泛的空間分布和更持久的時(shí)間特征。亞洲內(nèi)陸地區(qū)在過去數(shù)百萬年里經(jīng)歷的持續(xù)干旱化過程，是由喜馬拉雅-青藏高原的構(gòu)造隆升以及北極冰蓋擴(kuò)張引起的全球變冷等因素共同作用的結(jié)果，這種干旱化趨勢影響范圍廣，持續(xù)時(shí)間長，涉及整個(gè)亞洲內(nèi)陸地區(qū)。短時(shí)間尺度的干旱分布可能在某些年份或季節(jié)出現(xiàn)異常變化，受短期氣象因素的影響較大；而長時(shí)間尺度的干旱分布則呈現(xiàn)出更為穩(wěn)定和長期的變化趨勢，是多種長期因素綜合作用的結(jié)果。短時(shí)間尺度的干旱分布型可能會(huì)在不同年份之間發(fā)生較大的變化，而長時(shí)間尺度的干旱分布型在較長的歷史時(shí)期內(nèi)具有相對的穩(wěn)定性。7.2成因的相互關(guān)系亞洲不同時(shí)間尺度夏季干旱的成因并非孤立存在，而是相互關(guān)聯(lián)、相互影響，形成了一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。短時(shí)間尺度干旱的氣象因素與長時(shí)間尺度干旱的全球氣候變化因素之間存在緊密聯(lián)系。全球氣候變化導(dǎo)致的氣溫升高和降水格局改變，會(huì)在短時(shí)間尺度上對干旱產(chǎn)生直接影響。隨著全球氣候變暖，亞洲地區(qū)的氣溫上升，蒸發(fā)量增加，這使得短時(shí)間尺度下的干旱更容易發(fā)生。在一些地區(qū)，原本降水就相對較少，全球變暖進(jìn)一步加劇了水分的蒸發(fā)，導(dǎo)致土壤水分迅速減少，干旱情況惡化。2024年夏季，受全球氣候變暖的影響，亞洲部分地區(qū)氣溫異常升高，蒸發(fā)量大幅增加，加之降水偏少，出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的干旱現(xiàn)象。全球氣候變化還會(huì)影響大氣環(huán)流，進(jìn)而改變短時(shí)間尺度下的氣象條件，導(dǎo)致干旱的發(fā)生。西太平洋副熱帶高壓、南亞高壓等大氣環(huán)流系統(tǒng)在全球變暖的背景下，其位置、強(qiáng)度和活動(dòng)范圍都可能發(fā)生變化，從而影響亞洲地區(qū)的水汽輸送和降水分布。當(dāng)這些大氣環(huán)流系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，會(huì)導(dǎo)致某些地區(qū)短時(shí)間內(nèi)降水減少，引發(fā)干旱。地質(zhì)構(gòu)造與地形對短時(shí)間尺度干旱的氣象因素也有著重要影響。地形地貌通過改變大氣環(huán)流和水汽輸送路徑，影響短時(shí)間尺度下的降水分布。山脈對氣流的阻擋和抬升作用會(huì)導(dǎo)致降水在山脈兩側(cè)分布不均，使得某些地區(qū)在短時(shí)間尺度下更容易出現(xiàn)干旱。喜馬拉雅山脈阻擋了來自印度洋的暖濕氣流，使得山脈北側(cè)的青藏高原地區(qū)在夏季短時(shí)間尺度內(nèi)降水稀少，干旱頻發(fā)。地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)還會(huì)影響地表的水文條件，進(jìn)而影響短時(shí)間尺度下的干旱形成。在一些地區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致地下水位下降，水資源減少，這使得在短時(shí)間尺度下，一旦降水減少，就容易出現(xiàn)干旱。人為因素與氣象因素、全球氣候變化等因素之間也存在相互作用。人類活動(dòng)導(dǎo)致的溫室氣體排放增加，是全球氣候變化的重要原因之一。隨著工業(yè)的發(fā)展和人口的增長，大量的溫室氣體如二氧化碳、甲烷等被排放到大氣中，導(dǎo)致全球氣候變暖，進(jìn)而影響亞洲夏季干旱的發(fā)生。人為的水資源不合理開發(fā)利用，會(huì)加劇短時(shí)間尺度下的干旱程度。在一些地區(qū)，過度抽取地下水用于農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)生產(chǎn)，導(dǎo)致地下水位下降，水資源短缺，當(dāng)遇到降水偏少的情況時(shí)，干旱問題會(huì)更加嚴(yán)重。人類活動(dòng)還會(huì)破壞植被，導(dǎo)致土地沙漠化，進(jìn)一步加劇干旱的影響。在亞洲的一些干旱半干旱地區(qū)，由于過度放牧、濫砍濫伐等原因，植被遭到破壞，土地沙漠化加劇，土壤保水能力下降，使得短時(shí)間尺度下的干旱更容易發(fā)生。八、結(jié)論與展望8.1研究主要結(jié)論本研究通過對亞洲不同時(shí)間尺度夏季干旱的分布型和成因進(jìn)行深入分析，揭示了亞洲夏季干旱的時(shí)空變化規(guī)律及其背后的復(fù)雜機(jī)制。在分布型方面，短時(shí)間尺度下，東亞地區(qū)存在過渡帶地區(qū)（TCZ）和亞洲東南部地區(qū)（SEA）兩個(gè)超級干旱熱點(diǎn)區(qū)域。2010-2019年，TCZ發(fā)生的超級干旱總月份數(shù)占整個(gè)區(qū)域的40%，SEA發(fā)生的超級干旱占27%，這兩個(gè)熱點(diǎn)區(qū)域的總貢獻(xiàn)達(dá)到2/3。其中，TCZ在2000年之后是超級干旱頻發(fā)時(shí)段，夏季最多；SEA在1990年前后和近十幾年為超級干旱頻發(fā)的時(shí)段，夏季和秋季最易發(fā)生。長時(shí)間尺度上，亞洲內(nèi)陸地區(qū)在過去數(shù)百萬年里