论文标题：Assessment of Precipitation and Hydrological Droughts in South America through Statistically Downscaled CMIP6 Projections

论文链接：https://www.mdpi.com/2225-1154/11/8/166

期刊名：Climate

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/climate

干旱事件是严重的环境威胁，会产生多种经济社会影响，这种影响对南美洲尤为显著。在气候变化背景下，降水和干旱事件的变化对该地区的农业生产和能源供应等社会经济活动产生了深远的影响。为了更好地理解和预测这些变化，巴西伊塔茹巴联邦大学自然资源研究所的研究人员开展了一项研究，旨在通过CMIP6气候模型的气候预测，评估南美洲未来的降水变化和水文干旱发生情况。为水资源管理提供科学依据。

研究区域示意图。资料来源：美国地质调查局地球资源观测系统 (EROS) 中心。

研究过程与结果

研究采用了八个多分辨率的CMIP6全球气候模型，涵盖了1995-2014年的历史时期以及两种温室气体排放情景（SSP2-4.5和SSP5-8.5）下的未来时期（2020-2099）。使用基于Cannon等人开发的量化的三角映射（QDM）技术的统计降尺度方法。利用再分析数据将历史投影插值到参考数据集的空间分辨率，并通过传递函数对未来的预测进行相同的校正。并采用标准化降水指数（SPI）来量化不同时间尺度上的降水盈亏情况。通过分析SPI-12指数（12个月时间尺度的SPI），研究评估了干旱事件的频率、持续时间、严重程度、强度和峰值等特征。

本研究通过将统计降尺度方法应用于CMIP6降水投影数据，评估了南美洲未来降水和水文干旱的变化情况。研究涵盖1995-2014年的历史时期及2020-2099年的未来时期（基于SSP2-4.5和SSP5-8.5两种排放情景）。结果显示，南美洲大部分地区降水将显著减少，尤其在南半球春季，且SSP5-8.5情景下变化更显著。模型对干旱事件频率和强度预测差异大，但一致认为干旱持续时间和严重程度将加剧。巴西亚马逊、东北部、中西部和东南部等地区的中度和重度干旱事件发生频率较高。

研究指出，南美洲降水模式将显著变化，SPI-12指数分析表明，尽管模型对未来干旱事件的频率、强度和峰值预测存在差异，但在干旱事件的持续时间和严重程度方面，模型间表现出较大的一致性。研究还发现，所有南美洲分析子区域在未来都可能出现持续时间长达10个月或更久的干旱事件。此外，研究还发现，在巴西亚马逊地区、东北部、中西部和东南部等地区，中度和重度干旱事件的发生频率相当高。

在SSP5-8.5情景下，偏差校正的CMIP6-GCM和BCSD集合为 研究区预测的干旱频率(a)和持续时间(b)热图

研究总结

尽管本研究提供了一些有价值的见解，但也存在一些局限性。首先，SPI-12分析仅使用降水信息，忽略了与温度和蒸散发过程相关的干旱关键方面。其次，尽管统计降尺度技术可以减少模型偏差，但仍存在显著的系统误差，这些误差可能会传播到未来的预测中。此外，气候模型的降水模拟面临许多挑战，因为许多过程是参数化的，并在不同的时间和空间尺度上相互作用。研究还指出，数据来源的不确定性和南美洲观测降水网络的缺乏也增加了模型的不确定性。

鉴于当前研究的局限性，未来的研究应使用更多的气候模型和强迫情景来限制预测的不确定性。此外，为了确保结果的准确性，未来的研究应考虑更高空间分辨率的气候预测，结合温度和蒸散发过程等因素，并考虑土地利用和土地覆盖变化的详细情景。

总之，尽管存在不确定性，本研究的结果可以为未来几十年南美洲大陆的水资源管理提供有价值的参考，帮助决策者和能源规划人员更好地应对气候变化带来的挑战。