第一節??干旱概念與時空特征

一、干旱內涵及其表征指標

（一）干旱特性與表現

干旱是全球主要的自然災害之一（Wilhite,?2000）。與其他自然災害（如洪水、臺風、地震、海嘯）相比，干旱具有明顯的獨特性。首先，由于干旱是區域水資源狀況發生變化的結果，而水可以存儲于河道、土壤、植物或地下裂隙等大量載體中，也可通過水分輸送在區域之間轉移，因此水的減少及其影響往往在相當長的一段時間內緩慢累積，是一種較為漸進的災害。其事件本身可能持續數月甚至數年，并可能在事件結束后持續產生很長一段時間的影響，因此很難確定干旱的發生和結束。第二，由于干旱的發生、表現和影響復雜而多樣，因此對干旱的理解也難以形成一個精確和普遍接受的定義，使人們對干旱事件的判斷存在分歧，對干旱的嚴重程度等特征的表達也存在爭議。干旱的定義應著眼于對特定區域的含義或影響。第三，與其他自然災害造成的損害相比，干旱的影響是難以被完全觀察和評估的，并且在更大的地理區域內蔓延。

干旱事件的影響廣泛而深刻，威脅人類社會的生存與發展，所以人們一直以來都對干旱保持高度關注的態度。干旱影響主要是非結構性的，在大面積上廣泛存在，而且往往與干旱事件的開始有關而延遲發生，因此，正確定義、量化和管理干旱是一項挑戰（Mishra?and?Singh,?2010）。其中，干旱定義的標準化和干旱強度的測量規范化是首要挑戰（Jordi?et?al.,?2012）。在氣象觀測、衛星遙感等現代觀測手段發展之前，人們對干旱的認識主要來自于對林草、作物、土壤、水體和氣候環境等發生水分短缺現象的觀測記錄和推理總結，多把干旱理解為是在季節或更長的一段時期內，降水量自然減少的結果，所以多用降水的負距平來指示和表達干旱事件。但是這種理解不能解釋為什么同樣的降水不足在不同區域產生的干旱程度卻存在差異，并發現這些區域之間的植被、土壤、水資源等環境有所差別。隨著科學研究的深入和觀測手段的發展，人們發現高溫、大風、低相對濕度等其他氣候因素也可通過影響蒸散環節與干旱產生關聯，可顯著加重干旱事件的嚴重性。此外，干旱也與降雨發生的主要季節、雨季開始的延遲等時間以及降雨強度與次數等有效性有關（Wilhite,?2000）。因此通常來講，降水和蒸散是決定干旱的重要因子。干旱問題就歸結為研究降水和蒸發收支大小的問題。所以，認識干旱事件的本質、研究干旱的特征雖然具體來說是一個復雜的問題，但若抓住降水（入）和蒸發（出）兩個方面進行綜合考慮則問題會明確很多（馬柱國等，2003）。綜合目前較為普遍接受的觀點，干旱是一種在某時段內的區域暫時性缺水現象，是受多種物理和生物過程影響反饋、具有多時空尺度特征的極端事件（AghaKouchak?et?al.,?2014;?Cook?et?al.,?2018）。與用干濕數值指示的干旱氣候區的長期氣候干燥狀態不同，干旱特指與平常的水分狀況相比，較為干旱的暫時性狀態，盡管這個狀態的持續時間可能以天或以月計。因此，干旱的發生不局限于某些干濕氣候區（張強等，2014）。此外，干旱的影響不是線性的，例如影響植被和地表通量的離散土壤濕度閾值（Koster?et?al.,?2004;?Seneviratne?et?al.,?2010）。這意味著相同的降水短缺對不同地區的影響并不一致。例如，由于土壤水分供應充足，在極濕潤地區的短期降水缺乏可能并不會對農業產生負面影響。

由于干旱的表現復雜，且影響到許多經濟和社會部門，在多種學科發展起來許多定義。干旱按類型可總結為氣象干旱、水文干旱、農業干旱和社會經濟干旱（Wilhite?and?Glantz,?1985），而更具體地還包括類似于農業干旱的生態干旱（袁文平和周廣勝，2004）。圖1–1解釋了這些不同類型的干旱與干旱持續時間之間的關系。各類干旱之間是鏈狀傳遞的，氣象干旱的發展可引發農業干旱、生態干旱與水文干旱，同時后三者間也存在明顯的傳遞現象，發展到一定程度會引發社會經濟干旱（張強等，2014）。這些干旱類型可以理解為干旱事件在發展過程中先后在不同領域出現了相關表現。其中，氣象干旱是因氣候周期性變化或異常變化等導致降水和蒸散發不平衡，進而引發區域水分短缺；農業干旱時期土壤含水量不足，無法滿足植物需水量，導致植物生物量和產量下降；水文干旱時期河川、湖泊、池塘和水庫等水體的水位低于正常時期，地下水位下降；社會經濟干旱時期生產、經營、消費、管理等社會經濟活動因水分短缺受到影響。根據各類型干旱間的傳遞關系，對于氣象干旱的研究和監測是監測和評估其他類型干旱的前提與基礎，因此顯得尤其重要。當然，如果氣象干旱強度較低或時間較短，則后續可能有充足的水資源補充以填補氣象干旱造成的水資源虧缺，干旱可能就不會往下傳遞。其他干旱之間的傳遞也是同樣的道理。干旱通常需要三個月或更長的時間才能發展，但這一時間段可能有很大的不同，這取決于水分不足開始的時間。例如，在冬季的一個明顯的干旱期對許多地區可能沒有什么影響。但是，如果這種不足持續到生長季節，影響可能會迅速擴大，因為秋冬季節降水量少導致土壤水分補給率低，導致春季種植時土壤水分不足。事實上，異常干旱對生態系統和社會的影響并不一定立即停止。隨著干旱的結束，環境要從異常干旱的影響中恢復需要時間（Heim?and?Richard,?2002）。而且有時異常干旱的影響是不可逆轉的。

圖1–1??不同類型的干旱與干旱持續時間之間的關系（Wilhite,?2000）

（二）干旱產生的原因

認識干旱現象不僅要從區域和靜態的角度出發，也要從全球的系統性動態出發。由于受太陽輻射蒸發、地球重力、大氣環流等驅動，水以固、液、氣等形式循環于海洋與陸地之間、海洋內部、陸地內部，分別稱為海陸間循環、海上內循環、陸上內循環（圖1–2）。水循環過程所包含的主要環節有蒸散、降水、徑流、大氣水汽輸送等。因此，水分從海洋或陸地因蒸散上升至大氣，或在當地以降水的形式回落，或經大氣水汽輸送在其他地區形成降水。若由海洋蒸散的水又落于海洋，則循環往復蒸散、降水過程而形成海上內循環。同理有陸上內循環。與海洋上的降水去向不同的是，陸地上的降水除蒸散外，還可通過下滲、徑流等過程補給土壤水、地下水與江河湖海。陸地水分狀況與人類社會的生存與發展息息相關。然而，在全球水循環過程中，由于行星風帶、海陸距離等影響，水分的空間分布存在明顯差異，使陸地出現干濕區域分異。此外，陸氣間水分收支關系可能在氣候或人類活動的影響下在某段時間內脫離平衡狀態，產生暫時性的偏移，導致旱澇事件。

圖1–2??水循環示意圖（Oki?and?Kanae,?2006）

自然因素和人為因素均可能導致干旱事件。在自然因素方面，水分指標的動態是太陽輻射、地形、風速、土地覆被和海洋表面溫度等多要素綜合作用的結果（Allen?et?al.,?1998;?Houze,?2012;?Khan?et?al.,?2017;?Perugini?et?al.,?2017）。這些作用的驅動力主要來源于全球氣候變化和大氣環流異常。其中前者是全球整體的氣候系統大趨勢變化，使其與水分相關聯的自然因子（如降水、溫度、輻射、風速）發生變化，全球的水分時空分布因而受到影響。從近百年氣候變化的主要表現來看，則是以增暖為背景的全球變化使得全球水循環過程的速率加快，降水的空間分配不均一性增加，水循環系統的穩定性降低，導致陸地生態系統遭受的干旱和洪水等極值天氣過程頻繁發生（IPCC,?2013）。例如，伴隨著20世紀下半葉全球氣候變化帶來的溫度升高和降水格局變化，以溫帶為主的許多地區趨于干旱化（馬柱國和符淙斌，2007），同時干旱事件的頻率、持續時間和強度增加（Dai,?2013;?Dai?and?Zhao,?2017）。從熱力學理論推演和全球氣候模式的海洋數據表現來看，20世紀中葉以來，全球表面氣溫每升溫1攝氏度，全球水循環將加速8%±5%（Durack?et?al.,?2012）。由此，一個關于氣候變化對干旱影響的觀點是，隨著氣候變暖，干旱的地方變得越干旱，濕潤的地方變得越濕潤。然而自20世紀中葉以來，陸地干旱指標的變化卻少有出現上述規律，僅有約10.8%的地區表現出偏干旱區域干旱化、偏濕潤地區濕潤化的趨勢，且有9.5%的地區表現出偏干旱區域濕潤化、偏濕潤區域干旱化的趨勢（Greve?et?al.,?2014）。因此，氣候變化對干旱的影響具有不確定性，且大尺度的趨勢分析容易掩蓋短時間內的氣候驅動變化對局部區域水分狀況的顯著影響。大氣環流異常是另一個導致干旱事件產生的重要自然因素，主要是指對某些區域的降水變化中起重要作用的大尺度氣候振蕩。相關驅動事件有厄爾尼諾—南方濤動（El?Ni?o-Southern?Oscillation,?ENSO）（Curtis,?2010;?Meque?and?Abiodun,?2015）、太平洋年代際濤動（Pacific?Decadal?Oscillation,?PDO）（Qian?and?Zhou,?2014;?Dong?and?Dai,?2015）、北大西洋濤動（North?Atlantic?Oscillation,?NAO）（Hurrell?and?Loon,?1997;?Welker?et?al.,?2010），等等。

從人為因素的角度看，人類對水資源和土地資源的不合理利用是可能引發干旱的行為。人類耗水可能會大幅減少地表水或地下水，若未經控制而過度用水，則會對區域水分狀況產生重要影響，促使干旱發生或加劇干旱（Wada?et?al.,?2013）。水資源污染問題也進一步加劇了區域水資源短缺。此外，隨著人口增長和社會發展，地表歷經著人類活動的快速改造進程，隨之產生的土地退化和荒漠化等也會導致干旱的發生，或使其嚴重化（Cook?et?al.,?2009;?Nicholson?et?al.,?2010）。然而，氣候變化和人類活動分別對干旱產生的影響是很難完全區分開來的。而且若想全面地認識干旱事件的形成和發展過程，需對其中復雜的能量、物質流動機制進行探索和驗證，不僅過程數據難以測算和模擬，相關原理涉及的學科知識也較廣、較深，要求具備與之有關的物理、化學和生物等多學科領域知識，并可能需要多學科團隊的共同協作。所以干旱形成與發展過程研究一直以來在國際國內均是難以攻克的領域，還有很多待解決的難題（張強等，2015）。

（三）干旱的表征

干旱問題的研究困難在于，它不僅是大環境背景和區域環境狀況綜合作用的產物，還受到人類活動等難以評估但不可忽視的干擾，因而要求有多學科知識的交叉和綜合多系統的充足數據。雖然相關的知識、資料與技術隨著學科的發展得到了長久的累積與進步，但還存在一些關于干旱事件認知上的不確定或不統一，其中干旱的表征就是相關研究首先要解決的難題之一。干旱指數對于描述干旱危害的性質和嚴重程度至關重要，目前科學家們在尋求最適合干旱監測和風險評估的干旱指數方面做出了廣泛努力，但很難說明哪一個指數（或多個指數）最能代表干旱對各部門的影響。研究干旱的發生原理和影響，可以給在干旱監測活動中使用什么樣的指標提供重要的基本真實信息。

明確表征干旱的指標是什么，是科學監測干旱事件的必要前提。干旱監測從興起至今已有上百年歷程，監測的基本原理是某個指標的狀態是否達到了形成干旱事件的閾值。從一開始僅考慮降水的簡單方法，到后來利用多源數據的多要素綜合方法，發展出了上百個用于監測干旱的指標（Zargar?et?al.,?2011），目前已經有一些研究對它們進行了比較。這些干旱指標可按觀測手段分為站點觀測、遙感監測和綜合氣象與遙感的監測三大類，往下還可依據具體方法或技術層層細分（劉憲鋒等，2015）。在這些干旱指標中，有的是對水分條件一般異常的描述，有的是根據能反映干旱影響的相關要素狀態的描述，還有的是根據觀測到的干旱影響數據制定的綜合指標。不同指標監測出來的干旱，可被用于彼此間的對比檢驗。指標的豐富有助于更全面地理解干旱的發生過程和機理特征，各使用者可以根據自己的研究需要進行選用。其中，基于站點觀測的多為氣象干旱指標，常用的有帕爾默干旱強度指數（Palmer?Drought?Severity?Index,?PDSI）、標準降水指數（Standard?Precipitation?Index,?SPI）和標準降水蒸散指數（Standard?Precipitation?Evapotranspiration?Index,?SPEI）等（Palmer,?1965;?Vicente-Serrano?et?al.,?2010;?Wang?et?al.,?2018）。SPI是基于降水數據的指標，表征某時段降水量概率，可用于監測多個時間尺度上的干旱事件，但針對潛在蒸散變化對水平衡的影響缺乏考慮；SPEI是在SPI的基礎上，為補充水分平衡中的支出項而發展起來的，表征某時段降水量與潛在蒸散量之差出現的概率，同樣可監測多個時間尺度的干旱事件；PDSI則是基于土壤水分平衡原理，表征區域實際水分低于適宜水分的虧缺程度，也是對區域水分收入與支出均有考慮的指標，具體涉及要素除降水和蒸散外還有徑流和土壤有效儲水量等（《中華人民共和國國家標準：氣象干旱等級》（GB/T?20481—2017））。PDSI的計算涉及較多的經驗參數，導致其在不同區域的表現不一致，所以依據區域觀測資料對其中經驗參數進行動態校正的自校正PDSI（self-calibrating?PDSI,?sc-PDSI）會有更好的空間可比性（Wells?et?al.,?2004）。觀測對比驗證表明，sc-PDSI在中國明顯比PDSI有更好的適用性；SPI由于缺乏對氣溫影響的考慮而只在中國的濕潤地區適用；采用桑斯維特（Thornthwaite）方法估算潛在蒸散的SPEI會高估氣溫的影響，所以可能存在和SPI相似的適用性問題（楊慶等，2017）。

隨著遙感技術的發展，基于下墊面土壤或植被含水量變化等狀況的遙感監測指標在表征農業干旱和生態干旱方面取得了廣泛應用，比較典型的有歸一化差值水分指數（Normalized?Difference?Water?Index,?NDWI）、條件植被溫度指數（Vegetation-Temperature?Condition?Index,?VTCI）和溫度植被干旱指數（Temperature?Vegetation?Drought?Index,?TVDI）等（孫灝等，2012;?Zhang?et?al.,?2013;?Park?et?al.,?2016）。其中，NDWI是根據植被水分對不同波長光輻射的吸收差異特征構建的植被水含量測定指標，可通過利用太空遙感的近紅外通道反射數據計算（Gao,?1996）；VTCI是在條件植被指數（Vegetation?Condition?Index,?VCI）、條件溫度指數（Temperature?Condition?Index,?TCI）和距平植被指數（Anomaly?Vegetation?Index,?AVI）這三個干旱指標的基礎上提出的，其監測干旱的基本原理是歸一化植被指數（Normalized?Difference?Vegetation?Index,?NDVI）對應的土地表面溫度相對于相同NDVI值下區域土地表面溫度極值的差異，是同時考慮區域內NDVI變化和NDVI相同狀況下土地表面溫度變化的指標（王鵬新等，2001）；TVDI則是基于不同干濕狀況下地表溫度與NDVI之間的經驗參數關系構建干濕狀況邊界，以被監測目標地表溫度與NDVI的關系相對于邊界位置的距離來描述土壤水分狀況的指數，可以直接通過衛星遙感信息換算（Sandholt?et?al.,?2002）。

水文干旱則多基于徑流量變化狀況進行識別，發展出了帕默爾水文干旱指數（Palmer?Hydrologic?Drought?Index,?PHDI）、地表供水指數（Surface?Water?Supply?Index,?SWSI）、標準化徑流指數（Standardized?Runoff?Index,?SRI）、徑流干旱指數（Streamflow?Drought?Index,?SDI）等指標（Richard?et?al.,?2002;?Vicente-Serrano?et?al.,?2012b）。其中，PHDI和PDSI一樣，都是帕默爾提出的干旱指標，均考慮了水分的供給與需求。二者主要區別在于PDSI是用于評估天氣相關的氣象干旱指標，而PHDI則是用于評估區域長期水分供給狀況的水文干旱指標（Palmer,?1965）。SWSI是對PDSI的補充，將PDSI未考慮到的水庫儲水、徑流和高海拔降水的歷史數據與現狀集成在一起的指標（Wilhite?and?Glantz,?1985）。SRI和SDI是參考SPI的概念和算法發展出來的指標。通過把SPI計算公式中的一定時期內累積降水替換為一定時期內累積徑流的思路實現算法構建，可用于監測不同持續時間的水文干旱（Shukla?and?Wood,?2008;?Nalbantis?and?Tsakiris,?2009），但這兩個指標還需通過測驗選用最適合的概率密度函數（區別于SPI的概率密度函數）來提高準確性（Vicente-Serrano?et?al.,?2012b）。除了采用指標識別水文干旱外，水文模型在徑流量模擬方面起到關鍵作用，可有效監測預警水文干旱，其中具有代表性的有HEC-HMS（the?Hydrologic?Engineering?Center's-Hydrologic?Modeling?System）、SWAT（Soil?and?Water?Assessment?Tool）、VIC（Variable?Infiltration?Capacity）等分布式流域水文模型（王中根等，2003;?Halwatura?and?MMM,?2013;?Shukla?et?al.,?2014）。此外，基于GRACE（Gravity?Recovery?and?Climate?Experiment）衛星估算的地下水變化數據在水文干旱監測方面也起到重要作用（Houborg?et?al.,?2012）。

干旱的表征中還有一個問題存在爭議和不確定性，即對于某干旱指標，其低于或高于哪個特定閾值時被認為發生了干旱事件。在目前已發展的眾多干旱指標中，該閾值通常是在經過觀測統計與測算檢驗后得出來的一個估算值，而為了方便計算往往設計為整數或五倍數，含有人為經驗判斷的成分。干旱的等級劃分也存在同樣的問題，各級閾值之間常呈等差數列。實際上，閾值的設置需要與影響聯系在一起。而當前與干旱事件相關的觀測資料有限，通常不超過百年，由此估算的閾值存在統計上的不確定性，為達到期望的精度水平還需在未來繼續補充相關的記錄數據（Link?et?al.,?2020）。

（四）干旱特征的描述

干旱特征是認識干旱的重要載體，是在監測出干旱事件后用于賦予該事件獨特性的各項屬性。干旱的特征一般綜合三個維度來進行描述：時間、空間、表現。由此產生了許多的表征變量，其中得到較為廣泛應用的有干旱的持續時間、空間范圍、強度、程度和頻率等（Sheffield?et?al.,?2009;?Reddy?and?Ganguli,?2012;?Xu?et?al.,?2015）。時間尺度也在一些研究中得以采用。其中，持續時間和時間尺度之間較容易混淆。干旱的持續時間是干旱存在的時間長度，以干旱事件的開始時間和終止時間之間的時間間隔計算。干旱的時間尺度則指該干旱事件是用多長時間的水分狀況判斷出來的，如用三個月的總水分狀況判斷的干旱，其時間尺度為三個月。通常在越長的時間尺度上，干旱的頻率越低，干旱強度、面積等的時間序列曲線越平滑。不同的時間尺度對于不同受影響系統的干旱狀況監測很有幫助（Vicenteserrano?et?al.,?2010）。干旱強度和干旱程度也是容易引起誤會的兩個變量。前者指的是在一個干旱事件中，某單位時間內的水分狀況偏移正常狀態的量。后者指的是前者在整個干旱持續時間內的累積。因此，一個干旱事件對應一個干旱程度和一系列的干旱強度。

通過測算干旱事件的這些特征，可對干旱事件進行區分，從而對干旱的研究、管理或應對更有目的性和科學性。也可通過構造不同干旱特征之間的變化曲線，深入研究特征與特征之間的相互規律，如某區域的干旱程度隨持續時間的延長而指數級增長（Xu?et?al.,?2015），單位面積上的干旱程度隨干旱面積的增加而減少（Sheffield?et?al.,?2009），等等。

二、干旱的時空變化特征

（一）氣候干濕狀況趨勢

全球水循環變得較不穩定已成為不爭的事實。全球干旱事件受到的影響表現出明顯的區域差異。氣候變化影響全球的水分時空分布，而陸地表層氣候格局對氣候變化的響應是適應氣候變化的重要參考，在全球普遍受到關注（Grundstein,?2008;?Bailey,?2009;?鄭度等，2016）。重建和模擬的降水數據顯示，20世紀初至今，全球陸表降水增加，但變化規律呈現區域差異，其中北半球中緯度地區降水量顯著增加（IPCC,?2013;?Ren?et?al.,?2013）。20世紀下半葉，全球陸地表層系統總體呈暖干化趨勢，表現出溫帶氣候、大陸性氣候和極地氣候向高緯度地區的移動趨勢（Chan?and?Wu,?2015）。依據濕潤指數（降水與潛在蒸散的比值，P/ETO）的變化特征，全球的干旱地區有濕潤化趨勢，濕潤地區有干旱化趨勢（Zarch?et?al.,?2015）。從區域上看，亞、歐、非、澳和南美主要往干旱化方向發展，尤其是在前三個區域（馬柱國和符淙斌，2007;?Spinoni?et?al.,?2013;?Huang?et?al.,?2016b）。依據濕潤指數劃分干濕區則顯示，1948年以來全球大部分地區的干濕區在往更干的類型轉變（Huang?et?al.,?2016b），其中半干旱區（0.2≤P/ETO＜0.5）在美洲和東半球大陸均發生擴張。前者主要來自干旱區（P/ETO＜0.2）的濕化轉變，后者主要來自半濕潤/濕潤區（P/ETO≥0.5）的干化轉變（Huang?et?al.,?2016a）。從1951～1980年到1981～2010年，除美洲以外全球各地的干旱區面積增加，特別是在歐洲和非洲（Spinoni?et?al.,?2015）。北半球大陸的干旱/半干旱區所占面積從28.3%擴大到29.6%（Spinoni?et?al.,?2013）。

在中國，東部季風區在20世紀整體趨干，表現為濕潤指數下降（姜姍姍等，2016）。21世紀初期，全國大部分地區濕潤指數下降，以西南地區最為顯著（黃亮等，2013）。2011年后，全國大范圍降水增多，濕潤程度增加（朱耿睿和李育，2015）。因此在全球地域系統格局變化的同時，中國干濕區發生了區域性較強的變動，在界線整體移動的同時表現出東西、南北相異的波動（楊建平等，2002）。依據干濕指數的分區結果顯示，北方的半干旱（1.5＜ETO/P≤4.0）—半濕潤（1.0＜ETO/P≤1.5）分界線呈現整體往東南移動的明顯趨勢（鄭景云等，2013）。依據濕潤指數的分區結果也顯示出類似規律（馬柱國和符淙斌，2005;?Dong?et?al.,?2013），主要表現為半干旱（0.5≤P/ETO＜1.0）—半濕潤（1.0≤P/ETO＜1.5）分界線在華北南部和陜西南部呈波動式南擴、在東北中部呈波動式東移，以及干旱（P/ETO＜0.5）—半干旱分界線在內蒙中部呈明顯東擴。氣候聚類分區的結果也顯示出北方干濕界線的東移規律（Zhang?and?Yan,?2014）。在西北和青藏高原，則發生了干濕區的濕化轉變（黃亮等，2013;?鄭景云等，2013;?鄭然和李棟梁，2016）。

進入21世紀后，隨著國際上氣候模式研究的深入，地域動態研究開始通過氣候模式和排放情景展開，并普遍預估了全球地域系統類型將往暖干化變化的趨勢，其中干化趨勢的面積比例將可能達到50%（Alessandri?et?al.,?2014;?Feng?et?al.,?2014;?Sylla?et?al.,?2015;?Belda?et?al.,?2016;?Huang?et?al.,?2016b）。在耦合模式比較計劃第五階段（Coupled?Model?Intercomparison?Project?Phase?5，CMIP5）模擬的典型濃度路徑（Representative?Concentration?Pathways,?RCPs）情景中，21世紀全球及其典型干旱半干旱區的降水，預計將在降水少的地區減少，在降水多的地區增多（趙天保等，2014;?胡婷等，2017）。全球陸表及海洋的降水變率增大（Pendergrass?et?al.,?2017）。其中，中國大部分地區的降水量將增多，尤其是在塔里木盆地（Hui?et?al.,?2018）。整體來看，21世紀的全球陸表區域可能趨于干旱化，以熱帶、亞熱帶和中緯度地區為主，表現為因潛在蒸散增加而導致的濕潤指數下降（Scheff?and?Frierson,?2015）。在RCP8.5下，2060～2080年的濕潤指數預計比1985～2005年低6.4%±0.8%；在RCP4.5下濕潤指數變化較為緩和，但降低比也預計達到3.7%±0.6%（Lin?et?al.,?2018）。

在RCPs下，預計21世紀中國的潛在蒸散將普遍增加，但對濕潤指數的預估存在爭議（姜姍姍等，2016;?姜江等，2017）。在RCP4.5情景下，中國的干濕區可能將發生濕潤區和干旱區縮小、半濕潤和半干旱區擴大的格局變化（姜江等，2017）。此外，RCP8.5下的氣候變化也給中國的氣候類型格局帶來沖擊。過半陸表區域可能將在21世紀末發生氣候類型轉變。具體表現為熱夏干冬溫暖型氣候和草原氣候的大幅擴張、苔原和沙漠氣候的縮減（程志剛等，2015），以及青藏高原的高山氣候和東北地區的亞極低大陸干冬氣候的大幅收縮直至消失（Chan?et?al.,?2016）。

（二）干旱事件變化特征

氣候變化在影響全球干濕狀況特征發生變化的同時，還使全球的干旱事件的頻次、持續時間和強度增加（Dai,?2013;?Dai?and?Zhao,?2017）。21世紀以來，嚴重程度超過幾十年一遇的特大干旱事件常有發生。例如，2003年歐洲夏季高溫干旱事件，盡管不是歐洲記錄以來最嚴重的干旱事件，但熱浪與干旱的聯合作用遠超以往干旱災害單獨造成的影響，使歐洲當年的總初級生產力減少約30%（Ciais?et?al.,?2005）。2005年亞馬孫森林干旱事件，是過去百年嚴重的干旱事件之一，由熱帶北大西洋海面溫度上升引起，造成生物量顯著減少，導致長期的碳匯發生逆轉（Phillips?et?al.,?2009）。2009年冬至2010年春，因繞高原路徑的冷空氣偏弱等原因（黃榮輝等，2012），中國西南地區發生百年一遇的特大干旱事件，造成中國西南五省直接經濟損失982.01億元，糧食減產43.62億公斤，尤其是在云南?。▏曳姥纯购悼傊笓]部，2011）。受印度洋正偶極子（positive?Indian?Ocean?Dipole,?pIOP）和中太平洋厄爾尼諾（Central?Pacifc?El?Ni?o,?CP-El?Ni?o）的影響，澳大利亞在2019年經歷了100多年來最炎熱干旱的一年，其中年降雨量低至277毫米，創1900年來的最低值，引發持續數月的災難性森林大火（Wang?and?Cai,?2020）?；跉夂蚯榫澳Ｊ筋A估等數據，預計干旱事件的發生范圍和嚴重程度可能在未來全球的許多區域進一步增加，干旱影響可能更加嚴重（Touma?et?al.,?2015;?丁一匯和王會軍，2016;?Ahmadalipour?et?al.,?2017;?Sharma?and?Mujumdar,?2017;?Ahmadalipour?et?al.,?2019），而修復干旱損傷所擁有的時間將被進一步壓縮（Schwalm?et?al.,?2017）。

中國是近百年來氣候發生顯著變化的國家之一（《第三次氣候變化國家評估報告》編寫委員會，2015）。氣候變化對中國干旱的發生頻次和嚴重程度等特征產生了顯著影響（Ayantobo?et?al.,?2017），且表現出明顯的空間異質性?；?月尺度的標準化降水蒸散指數（SPEI1）監測的干旱事件表明，自20世紀中葉以來，中國大部分地區存在干旱化的趨勢，全國干旱頻次增加，尤其是在北方地區（李偉光等，2012）。北方大部分地區的干旱化后果主要表現為輕度干旱和中度干旱的頻次增加，二者的頻次在1981年以來發生顯著增加的區域分別高達78%和81%（史尚渝等，2019）。從12月尺度（SPEI12）的干旱特征來看，西北地區的干旱嚴重程度最高、持續時間最長、發生頻次最高；東北地區的干旱特征不亞于西北地區；東南地區的干旱則均是最低值；華北地區的這三個干旱特征則介于西北地區和東南地區之間（Zhang?et?al.,?2015）。綜上，西北地區可能受到了最為嚴重的干旱化問題，受干旱災害的制約在不斷加重，尤其是在西北的東部地區，需在監測干旱發生、評估干旱影響和應對旱災措施上給予高度關注和大力發展（張強等，2015）。

在除西北干旱區外的其他地區，3月尺度的標準化降水指數（SPI3）、偵察干旱指數（RDI3）和SPEI3均顯示，華北平原西部、黃土高原、四川盆地和云貴高原由于降水的顯著減少，都表現出顯著變干趨勢。大規模的干旱事件往往集中發生在從華北平原延伸到長江中下游的區域（Xu?et?al.,?2015）。1988年左右是一個氣候干旱序列的分界點，在一條從西南向東北西部的延伸帶上，極端干旱事件的發生頻率在1988年之后明顯較1987年之前增多，且極端干旱事件的增加多發生于春季，冬季次之（Zhang?and?Shen,?2019）?？傊?，除高度重視西北地區突出的干旱事件表現外，也需顧全干旱事件連片增加的重點區域，因地制宜地采取防旱抗旱救旱措施。