利用基于copula的标准化指数对复合农业气象干旱和高温事件进行评估

《Irrigation Science》：Evaluation of compound agrometeorological drought and hot events using a copula-based standardized index

复合干旱与高温事件联合分析及新指数SADHI构建：基于1955-2020年喀拉拉邦的SPI、SSI和STI联合分布，D- vine copula最优拟合（AIC-555.51，BIC-541.48）揭示1980年后CADHE频率显著增加，2016年全州SADHI

　　

摘要

由于气候变化的影响，复合极端事件的频率和强度不断增加，这对各个社会领域都带来了严重的后果。有效的缓解策略需要深入理解这些复合极端事件的时空分布特征，而这无法通过单一指数评估来充分反映。为了解决这一局限性，本研究引入了一个标准化农业气象干旱和高温指数（SADHI），用于分析1955年至2020年间喀拉拉邦的复合农业气象干旱和高温事件（CADHE）。SADHI是一种新颖的指数，它通过标准化标准化降水指数（SPI）、标准化土壤湿度指数（SSI）和标准化温度指数（STI）的联合分布来构建。D-vinecopula模型能够最好地拟合气象干旱、农业干旱和高温事件的联合分布，其Aicke信息量准则（AIC）值（-292.12至-555.51）和贝叶斯信息量准则（BIC）值（-278.1至-541.48）均处于较低水平。研究结果表明，1980年后CADHE的频率显著增加，其中1983年、1988年、2002年、2012年、2016年和2019年的极端事件尤为严重。其中，2016年的事件影响范围最广、强度最大，喀拉拉邦所有网格点的SADHI值均低于-2。此外，修正后的Mann-Kendall趋势分析显示SADHI值呈显著下降趋势，进一步证实了喀拉拉邦CADHE的严重性日益加剧。对CADHE特征进行的联合重现期分析表明，该州南部地区在所有超越情景下均面临较短的重现期，表明其脆弱性较高：50%重现期小于2.5年，75%重现期介于3至4.5年之间。该指数在捕捉CADHE方面表现优异，因此可作为早期预警指标，为农业规划和干旱管理提供支持。