气象干旱作为破坏性最强的自然灾害之一，由降水亏缺与蒸发需求加剧共同驱动，对全球水资源安全、生态系统稳定及社会经济发展构成严峻威胁。传统观点认为降水亏缺是气象干旱的主导驱动因子，然而近年来，一些区域性研究发现蒸发需求加剧已取代降水亏缺，成为驱动当地干旱事件发生的主导因子。这种干旱主导驱动因子的转变究竟是区域性的偶发现象，还是已在全球范围内普遍发生，目前仍不明确。进一步而言，若这一转变已成为全球性趋势，不同区域的转折时间是否存在时空差异，同样有待深入探究。针对上述科学问题，研究构建了一套基于标准化降水蒸散指数（SPEI）控制变量实验的归因框架，并将其应用于全球292个主要流域。该框架首先利用历史观测数据，系统解析了降水与蒸发需求对干旱的相对贡献及其动态演变特征，旨在揭示全球流域尺度干旱驱动机制从降水主导向蒸发需求主导转变的时空格局，并使用偏差校正后的CMIP6气候模式对未来演变趋势进行预估。

研究设计了一套基于标准化降水蒸散指数（SPEI）的控制变量实验框架。通过将实际观测数据与气候态数据（多年月均值）进行组合，构建了三组SPEI实验：“仅考虑降水变化的SPEI”（采用实际降水与气候态潜在蒸散发计算）、“仅考虑蒸发需求变化的SPEI”（采用气候态降水与实际潜在蒸散发计算），以及“实际SPEI”（采用降水和潜在蒸散发的实际值计算）。通过比较三组实验中SPEI的相对大小判定干旱主导因子，其中数值最低者（代表干旱程度最严重）对应的变量即为主导因子。在此基础上，以5年为窗口，根据各窗口内的主导干旱类型，识别从“降水主导干旱”向“蒸发需求主导干旱”转变的流域及其转折时间。图1为示意图。

图1 干旱主导因子及其转折期识别方法示意图。（a）基于三组SPEI实验的干旱主导因子识别；（b）基于5年窗口的转折期判定

研究基于1970–2024年历史观测数据，将该归因框架应用于全球292个主要流域。结果显示，已有117个流域（占流域总面积的48.1%）的干旱主导因子从降水亏缺转变为蒸发需求加剧，这些流域主要分布于亚欧大陆和非洲大陆（图2）。这一转变自2000年后明显加速，起源于干旱的大陆内部流域并向外围流域扩展，使得近期全球降水主导型流域面积已经缩减至蒸发需求主导型的约十分之一。进一步机制分析表明，不同流域转折时间的差异主要受其干湿气候背景的影响。这一发现揭示，蒸发需求加剧取代降水亏缺成为干旱主导因子的现象已经在全球广泛发生。

图2 全球流域从降水主导型干旱向蒸发需求主导型干旱转变的转折时间

未来干旱驱动机制将如何演变？研究利用经偏差校正的16个CMIP6气候模式，结合三种共享社会经济路径情景（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5）进行未来预估。结果表明，对于已从降水主导型转变为蒸发需求主导型干旱的流域，这一转变几乎不可逆转——在三种情景下，均有超过80%已发生转变的流域预计将维持蒸发需求主导干旱状态直至2100年（图3）。尚未发生转变的流域同样预计将向蒸发需求主导型或降水与蒸发需求共同主导型干旱状态演变。在SSP5-8.5情景下，到2100年全球蒸发需求主导型干旱的流域面积预计将比SSP1-2.6情景高出17.6%（图4）。

图3 历史已发生转折流域的未来预估

图4 历史未发生转折流域的未来预估

研究揭示了全球性的干旱新机制，即使降水量未减少，大气高蒸发需求本身也会导致水资源短缺。研究强调，一方面需要积极减缓气候变化以延缓干旱机制的转变，另一方面应通过纳入蒸发需求指标完善干旱早期预警系统、提高农业系统韧性、加强国际气候合作等措施，主动适应蒸发需求驱动干旱的新现实。

该研究成果以“Transition in global basins from precipitation-dominated to evaporative demand-dominated meteorological drought: past patterns and future projections”为题，发表于《Earth’s Future》（IF = 8.2）。北京师范大学硕士一年级学生计嘉晨为论文第一作者，缪驰远教授为论文通讯作者。研究得到国家自然科学基金（U24A20572）、国家重点研发计划（2024YFF0809301）的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1029/2025EF007492