亚洲中部干旱区极端干旱事件变化的模拟、归因和预估研究

Based on the observational, reanalysis datasets and proxy data, the appropriate drought index and climate model will be selected to examine the changes of extreme drought events in the arid central Asia (ACA) during the last millennium and the twenty-first century. This proposed study addresses the spatiotemporal variations of extreme drought events (e.g. intensity, frequency, impact area and duration) during the last millennium, deciphers the contribution of different individual forcing and estimates the characteristics of extreme drought events in 1.5 and 2˚C futures in this study region. Furthermore, the changes of extreme drought events in the mid-latitude monsoon-dominated Asia during the last millennium and the twenty-first century will also be analyzed and compared to that in the ACA. Specifically, we will 1) compare the extreme drought events caused by natural and anthropogenic forcing between the two regions, and 2) identify the response of drought variability in arid region to global warming, and 3) assess the climatic-environmental risks due to the human activities in a future warmer world.

选择亚洲中部干旱区核心区域（中亚干旱区和我国新疆）为研究区，以极端干旱事件作为研究对象，利用现代观测和再分析资料，遴选出能够准确表征亚洲中部干旱区核心区域极端干旱事件特征的干旱指数，并通过气候代用资料和气候模式的有机结合，检验多个气候模式在研究区的模拟能力；查明研究区整体和内部不同区域过去千年以来极端干旱事件的强度、频率、影响面积和持续时长等时空变化特征，归因分析不同影响因子的贡献，预估未来全球变暖1.5˚C和2˚C背景下极端干旱事件的特征；综合中纬度东亚季风区过去千年、现在及未来极端事件的特征，对比探讨在自然气候变率和未来全球变暖1.5˚C和2˚C背景下，极端干旱事件在亚洲中部干旱区与中纬度东亚季风区的异同，清晰辨识干旱区气候变化对全球变暖的响应敏感性和在人类活动影响加剧背景下的气候环境风险。

选择亚洲中部干旱区核心区域（中亚干旱区和我国新疆）为研究区，以极端干旱事件作为研究对象，利用现代观测和再分析资料，遴选出能够准确表征亚洲中部干旱区核心区域极端干旱事件特征的干旱指数，并通过气候代用资料和气候模式的有机结合，检验多个气候模式在研究区的模拟能力；查明研究区整体和内部不同区域过去千年以来极端干旱事件的强度、频率、影响面积和持续时长等时空变化特征，归因分析不同影响因子的贡献，预估未来全球变暖1.5˚C和2˚C背景下极端干旱事件的特征，主要研究结果如下：.认识到不同指数由于所需变量和参数化方法的差异，其在区域适用性有所不同，因此干旱指数的选择关系到其能否准确反映区域干湿特征和表征干旱事件的变化。通过指数评估结果发现，相较于降水，SPEI对潜在蒸散发变化更为敏感，使其高估区域实际干旱状况，不适用于表征研究区的干湿变化和极端干旱事件的发生，而scPDSI和SZI均能更好地表征区域干湿变化，scPDSI在重现区域极端干旱事件方面优于SZI。另外，利用CMIP5计划中具有过去千年模拟特征的模式与现代观测数据进行对比，结果发现MRI-CGCM3模式模拟历史时期1961-2005年区域干湿变化的时空变化特征和气候态特征均与现代观测较为一致。进一步利用MRI-CGCM3模式模拟过去千年干湿变化特征和重现三个较为典型的干旱事件：明朝崇祯大旱（1637~1643年）、Strange Parallels大旱（1756~1768年）和East India大旱（1790~1796），并与树轮重建序列结果对比后发现，除了明朝崇祯大旱结果对应较好之外，其余的干旱事件均表现出明显的差异，这可能与模式模拟结果存在不确定性和代用重建序列的时空分辨率较低有关。