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我院博士生庆亚敏在《Nature Communications》发表论文

日期:2022/4/7 10:32:54 阅读:697

理大在读博士庆亚敏在我院王硕教授的指导下于《自然·通讯》(Nature Communications)杂志上发表了最新研究成果:《Accelerating flash droughts induced by the joint influence of soil moisture depletion and atmospheric aridity》。这项工作探究了全球骤旱的演变速度及其驱动机制,识别了全球骤旱的热点区域,以帮助决策者制定缓解骤旱和风险管理战略。此外,对骤旱发展时间尺度的综合评估为骤旱预报和预警系统的实施提供了见解。


第一作者:庆亚敏

通讯作者:王硕

通讯单位:香港理工大学、香港理工大学深圳研究院


研究内容


1. 2000年至2020年期间大约33.64−46.18% 的骤旱事件在5天内形成,全球范围内这些5日尺度的骤旱事件比例呈现持续上升趋势。


2. 骤旱最有可能发生在潮湿和半湿润地区,包括东南亚、东亚、亚马逊盆地、北美东部和南美南部。


3. 大气干旱为骤旱的发生创造了适宜的条件,而土壤水分枯竭和大气干旱的共同影响进一步加剧了骤旱的快速发生。


图1 基于强度和持续时间的不同骤旱定义下,骤旱发生时的土壤湿度变化和发生频率的对比。a, b. 土壤湿度变化对比。c, d. 骤旱发生频率对比。基于强度的骤旱定义:土壤湿度从40th以上下降到低于20th,相邻两候间的土壤湿度下降速率不低于5th,并且土壤湿度在20th以下持续时间不小于3候。如果土壤湿度恢复到20th以上,则骤旱结束。基于持续时间的骤旱定义:候均地表温度异常大于一个标准偏差,蒸散发异常大于0,降水异常小于0,以及土壤湿度小于40th (高温型骤旱)。候均地表温度异常大于一个标准偏差,蒸散发异常小于0,土壤湿度小于40th,以及降水小于40th(缺降水型骤旱)。d. 高温型骤旱和缺降水型骤旱发生的总数。


图2 不同发生时间的骤旱事件占总骤旱事件的比例分布及变化。a. 全球不同发生时间的骤旱事件占比。红色虚线表示基于三套不同数据集的不确定性范围。b. 21个地区的不同发生时间的骤旱事件占比。c,d,e. 发生时间分别为1、2-3和4-5候的骤旱事件占比的年际变化及趋势。阴影区域表示基于三套不同数据集的不确定性范围。


图3 2000−2020年NEU-MEU地区受骤旱影响的面积及其相关变量的年际变化。a, e. NEU-MEU地区受骤旱影响的面积和相对土壤湿度变化的异常。相对土壤湿度变化定义为相邻候之间土壤湿度之差,正值表示土壤湿度下降。b, c, d. NEU-MEU地区的年平均地表温度、年总降水和年平均饱和水汽压差异常的年际变化。



图4 土壤湿度和饱和水气压差之间的关系。a. 2000−2020年土壤干旱(土壤湿度低于30th)和大气干旱(饱和水汽压差高于90th)的PMF值分布。b. 不同百分位数的土壤湿度和饱和水气压差耦合的平均概率(%)。c. 骤旱发生频率与土壤干旱和大气干旱的PMF值的空间关系(土壤湿度低于30th和饱和水气压差高于90th)。d. 骤旱发生频率与土壤干旱和大气干旱的PMF值的空间关系(土壤湿度低于20th和饱和水气压差高于90th)。c和d中的每个点是三套数据集结果的平均值。


图5 识别骤旱事件的示意图。a. 骤旱事件完整发展阶段的示意图。土壤湿度从40th以上下降到20th以下,相邻两候的下降率不低于5th,土壤湿度低于20th应持续不少于3候。蓝色实线表示该网格点的候均土壤湿度的变化。橙色和绿色虚线表示40th和20th的土壤湿度的变化。紫色阴影区域代表骤旱的开始形成阶段。b. 骤旱事件在开始形成阶段的土壤湿度变化示意图。



来源: https://www.nature.com/articles/s41467-022-28752-4


第一作者:庆亚敏


庆亚敏博士(左三)与王硕导师(左四)及团队合影


庆亚敏博士自2020年9月加入理大土地测量及地理资讯学系王硕老师课题组开展博士研究。在全球变暖背景下,骤旱现象可能会成为干旱的一种“新常态”,已成为当前水文气候学研究的热点,亟须进行深入探索。因此,庆博士便投入到骤旱的研究中,并在博士一年级完成了该篇有关骤旱研究的论文,经过近20版的反复修改后,与导师决定向《自然·通讯》投稿。历时一年,经历了三轮修改,最终三位审稿人对该成果给予了高度评价并推荐发表。