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14 可认知的罕见历史干旱:知识框架与未来展望

期刊:Journal of HydrologyDOI:10.1016/j.jhydrol.2025.134579

类型b:学术报告

作者及机构
本论文由Shangdong Liu(长安大学水与环境学院)、Hongbo Zhang(长安大学水与环境学院/水利部干旱半干旱地区生态水文与水资源安全重点实验室)、Vijay P. Singh(德州农工大学)、Fengguang Lyu、Congcong Yao、Xiaowei Zhao及Yu Zhang(均来自长安大学)合作完成,发表于*Journal of Hydrology*第664卷(2026年),标题为《Cognizable rare historical droughts: knowledge framework and future insights》。

主题与背景
本文系统梳理了公元以来全球范围内可辨识的罕见历史干旱(Cognizable Rare Historical Droughts, CRHD),结合文献计量分析(bibliometric analysis)与传统综述方法,整合2000–2024年的文献,提出了CRHD研究的知识框架,并展望未来研究方向。CRHD被定义为具有严重缺水、持续时间长、发生概率低的干旱灾害,常伴随重大社会变革(如明朝灭亡、玛雅文明衰落)。当前研究缺乏对CRHD系统性总结与统一认知,本文旨在填补这一空白。

主要观点与论据

  1. CRHD的定义与分类争议
    干旱类型通常分为气象、水文、农业和社会经济干旱,但极端干旱(如mega drought、extreme drought)的定义尚无统一标准。论文通过分析历史文献,指出术语如“extreme drought”最早见于1820年气象摘要,而“mega drought”在20世纪末被用于描述美国西部持续干旱。不同研究采用固定阈值法(如SPI ≤ -2.0)或百分位法(如事件概率<10%)界定极端事件,但主观性与语言歧义导致分类混乱。本文提出CRHD作为统一定义框架,涵盖“极端”“特大”“严重”“异常”等历史干旱事件,并通过文献计量筛选建立数据库。

  2. 全球CRHD研究的时空分布特征

    • 时间趋势:2000–2024年CRHD文献量持续增长,分为四个阶段:萌芽期(2000–2006,年均<10篇)、探索期(2007–2012,年均12篇)、稳定期(2013–2021,年均19篇)和爆发期(2022–2024,年均41篇)。这一趋势与IPCC评估报告(AR4–AR6)发布时间吻合,显示气候变化关注度提升推动CRHD研究。
    • 空间分布:65个国家参与研究,北半球(东亚、北美、欧洲)研究强度显著高于南半球。中国和美国贡献了65%的文献,英国、德国、瑞士次之。经济发达地区(如欧洲南部)虽干旱灾害较少,但研究投入高;而非洲、拉美等干旱频发地区研究薄弱,反映社会经济水平对科研投入的影响。
  3. 研究热点与知识框架
    通过关键词共现分析(co-occurrence analysis)识别出10个聚类,归纳为三大核心板块:

    • 历史气候重建与模拟:基于自然代用指标(如树轮、冰芯、珊瑚)和文献记录(如中国《晴雨录》、欧洲教会档案)重建干旱序列,结合气候模型(如CESM、PMIP)进行数据同化与风险评估。例如,树轮宽度重建中国东部温度序列(1610–2009),冰芯δ18O同位素揭示局部气候过程。
    • CRHD机制与环境背景:分析气候变率(如ENSO、亚洲季风)与全球变暖的协同作用。例如,太平洋沃克环流(PWC)千年变化研究显示外部强迫对干旱的驱动作用。
    • 区域CRHD评估与重现:探讨干旱对社会生态的级联效应。如中国崇祯干旱(1637–1643)引发饥荒与政权更迭,玛雅文明因公元750–950年干旱衰败。
  4. 方法论进展与挑战

    • 文献计量工具:使用CiteSpace分析关键词突现(burst analysis),发现“tree rings”“soil moisture”等关键词在2017年后突增,反映研究从单一气候重建转向多源数据融合。
    • 不确定性:代用指标的空间覆盖不均(如珊瑚仅限热带)、历史文献的主观性(如记载偏差)及模型误差(如区域降尺度不确定性)是主要瓶颈。

论文价值与意义
1. 学术价值:首次构建CRHD知识框架,整合自然科学与人文社科视角,为极端干旱研究提供系统性方法论。
2. 应用价值:提出需建立历史气候重建产品的标准化校准框架,加强多源数据融合与跨学科合作,以应对未来灾害风险。例如,通过CRHD案例优化当代防灾策略(如水资源储备、社会韧性提升)。

亮点
- 创新性:首次将文献计量学引入CRHD领域,定量揭示研究热点演变。
- 综合性:涵盖从古气候重建到社会影响的完整链条,提出“数据-机制-评估”三维框架。
- 前瞻性:强调灾害与社会响应的交互作用,呼吁关注中低收入国家的干旱脆弱性。

其他要点
论文指出,未来需加强国际合作以弥补区域研究空白,并开发AI与大语言模型(LLMs)在干旱模拟中的应用,例如提升历史文献的自动化分析能力。

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