特大氣象幹旱事件是一類具有大範圍👮🏼♀️、長歷時🙇🏼🦻🏼、高強度特點的災害性事件，近七十年給我國帶來較大的社會經濟影響。盡管前人對這些事件的時空特征和機理已有一定研究🂠，但仍有兩個重要問題亟待解決👳🏻♂️：一是幹旱領域尚缺一套長時間跨度且能精準刻畫復雜時空變化的事件集👨🏼🦰；二是對於它們的復雜空間演進特征和溫度極值多樣性缺乏系統性的定量認識。
本研究中的特大氣象幹旱事件具有高強度、大範圍、長歷時三個要點👫🏻。本研究借助高密點簇聚類算法（3D DBSCAN）進行事件體識別🎿，它需要同時滿足如下三個條件：①高強度。3D DBSCAN算法僅對標準化降水距平指數小於-1.5的受旱離散格點進行點簇聚類🎷。②大範圍。識別的幹旱點簇在我國的影響面積需要超過2×105km2。③長歷時。對我國影響面積達到1×105km2的幹旱點簇，其累計影響天數需要超過60天🧑🏿⚕️。
本研究中生產這套特大氣象幹旱事件集有兩個顯著特征：①事件識別方法充分考慮了復雜時空演變🏒🚍。特大氣象幹旱事件不僅強度大👩🏼🔬、歷時長、影響範圍廣，而且往往還具有時空運動多變🤸🏻♀️、季節跨度大、強度變率高等復雜特征。依靠這套精準識別幹旱信號的事件集，不僅能夠精準識別西南地區2019年春夏秋連旱的幹旱中心位於雲南邊境地區📂🙆🏼♂️，也能精確捕捉到2011年冬春夏秋華北-長江中下遊-西南跨區域特大幹旱事件發生期間東海上空出現的降水負異常，還能有效重現我國西南地區2009-2010年秋冬春特大幹旱被短時強降水迅速緩解的過程👩🏼🦰📜。②綜合利用多種歷史文獻進行事件驗證。本研究在事件識別的基礎上，參考了《20世紀中國水旱災害警示錄》💠、《中國重大幹旱事件分析（1961-2020年）》、《中國氣象幹旱圖集（1956-2009年）》、《中國歷史幹旱（1949-2000年）》等四本專著及部分歷史新聞資料🥮，對該算法識別出的幹旱事件進行逐場校核🙋🏽♂️、比對，結果表明😞：識別出的幹旱事件與歷史事實相符，可靠性高👨🏿✈️。總之，這套特大氣象幹旱事件集👹，既是致旱機理診斷的可靠基礎😜，也為幹旱預測模型的構建提供了完備的訓練樣本。
圖1 我國特大氣象幹旱事件集（1949—2023）列表
進一步地→，通過累積質心移動距離AccDis和局地發展比率LCR兩個指標，定量識別並分析了幹旱空間演進模式（即準靜止/傳播型），並充分考慮它們在沿海/內陸類型、緯度帶分布上的差異🧠。一方面，氣象幹旱的“沿海/內陸”類型劃分的必要性源自致旱機理的地理差異🧁🫷🏽。內陸型氣象幹旱發展與陸氣耦合反饋作用有關，而沿海型氣象幹旱則有所不同。以我國為例🔱🧑🏻🦳，沿海型氣象幹旱既可以受到暖池激發的遙相關波列影響（如2013年江南伏旱期間的西太副高增強與西太暖池海溫偏高導致的負EAP/PJ遙相關型增強有關）🔝，也可以受到臨近海域海洋熱浪的影響（如2022年長江全域伏秋熱旱也與東海海洋熱浪事件有關）😒。另一方面，認識三維幹旱事件的空間演進模式（即準靜止/傳播型）🤾🏼，是後續機理診斷與預報技巧分類分析的重要基礎。我們在研究中發現👩🏻，特大氣象幹旱事件既可以在局地出現準靜止式生消（如華北1977年冬春旱）👬🏻，也可以出現空間傳播（如2010/2011年冬春夏秋華北-長江中下遊-西南跨區域幹旱）。雖然以往研究分析過幹旱事件的空間傳播特征，但較少對上述兩種特征進行定量識別🧑🏻🌾。由此，本研究借助課題組先前提出的兩個度量指標（局地發展比率LCR和質心累積移動距離AccDis），對我國歷史特大氣象幹旱事件的空間傳播特征進行定量分析，為揭示幹旱空間傳播的多波列調製作用提供分析基礎。
特別地，特大氣象幹旱的“溫度極值多樣性”，也是本研究關註的重要內容🥦。我們的前期研究發現，全球氣象幹旱事件中🥿，高溫熱浪型只占約40%⚀，正常溫度波動型、偏冷型約占30%和10%。“復合型高溫幹旱”是溫度異常特征中占比最高的類別👩🚒。然而👩🏿🍳🧗🏻♂️，為了全面認識幹旱同期的溫度極值多樣性，本研究利用三維格點溫度異常加權累積指數👷🏽♂️，對我國特大氣象幹旱事件的溫度極值特征進行定量描述，系統考察了我國特大氣象幹旱事件演變過程中的溫度異常多樣性🫶🏼🪢。研究表明，在我國30°N以南和40°N以北地區，復合型高溫幹旱事件從上世紀90年代以來即呈增加趨勢。在過去的70年裏🗾，2022年長江全域夏秋旱是最為典型的高溫幹旱🦽，而1983/84年華北冬春旱則是典型的偏冷型幹旱事件🐀。
圖2 我國特大氣象幹旱事件類型劃分
本研究第一作者劉臻晨是沐鸣2平台博士後🟧，現任河海大學水文水資源學院副研究員🍓，通訊作者為沐鸣2周文教授，我系2023級碩士生汪鑫同學為第三作者🍲。本研究受國家重點研發計劃專項(編號: 2022YFC3002801)🚞、國家自然科學青年基金(批準號: 42205191)、國家自然科學基金(批準號: 42192563, 42120104001)的共同資助✒️。
論文信息：
Liu, Z. C., W. Zhou, and X. Wang, 2024: Extreme meteorological drought events over China (1951–2022): Migration pattern, diversity of temperature extremes, and decadal variations. Adv. Atmos. Sci., 41(12), 2313−2336, https://doi.org/10.1007/s00376-024-4004-2.
