干旱作为极端气候事件之一，因具有缓慢的发展速度、长历史的影响时间、广泛的影响范围及难以识别等特征显示出高危害性。科学研判旱情并准确掌握其演化规律，对有效调控并保障区域供水安全具有实际意义。近日，水文与水资源工程学院吴杰峰副教授与国内外相关研究机构展开合作，在干旱演化规律、干旱恢复需水量、复合型干旱风险及大型水库调控响应等方面取得系列研究成果，先后在水文领域Top期刊Journal of Hydrology (IF=5.722)在线发表3篇学术论文。主要成果如下：
（1）在水文干旱发展和恢复过程驱动机理方面，构建了基于径流系数法及“降水-径流”非线性响应关系法的定量化表征指标（Effective streamflow-precipitation ratio, ESPR），并将指标应用于包括中国、美国和澳大利亚等不同流域，发现干旱期降水转换成有效值径流量的大小是驱动水文干旱演化过程的关键要素。该研究对揭示干旱演化过程驱动机理提供指标方法。
图1：水文干旱演化过程驱动机制及ESPR指标构建原理
（2）在水文干旱恢复需水量与干旱特征响应关系方面，构建了历史时期水文干旱事件与对应的干旱特征（干旱严重性与干旱历时）响应关系模型，发现水文干旱恢复需水量受控于干旱严重程度而非干旱历时，而大型水库调控干扰了水文干旱恢复需水量与干旱特征响应关系，使其由线性向非线性转变。研究成果对深入认识变化环境下水文干旱恢复需水量动态变化及水库调控优化具有重要意义。
图2：水文干旱恢复需水量对干旱特征的响应关系构建（左）及水库调控响应（右）
（3）在水文气象复合型干旱评估与风险调控方面，提出了水文气象复合型干旱的定义、识别及风险调控研究框架。将提出的研究框架应用于华南湿润地区的东江流域，发现多维Gaussian-copula函数可以较好地表征水文气象复合型干旱历时和严重性及其联合重现期特征，大型水库的调控可有效降低复合型干旱风险。该研究为水文气象复合型干旱识别与风险调控等提供了理论与方法支撑。
图3：水文气象复合型干旱定义、识别与风险评估框架（左）和水文气象复合型干旱历时和严重性关系（右）
以上成果吴杰峰副教授均为第一作者，南京信息工程大学为第一单位，合作单位包括中山大学、加拿大安大略省环保部Dorset环境科学中心、美国加州大学尔湾分校、南京水利科学研究院、广东工业大学、厦门理工学院等。研究得到科技部国家重点研发计划、国家自然科学青年基金和江苏省自然科学青年基金等项目的支持。
论文列表：
[1] Wu, J.F.,Chen, X.H., Yuan, X., Yao, H.X., Zhao, Y.X., AghaKouchak, A., (2021). The interactions between hydrological drought evolution and precipitation-streamflow relaltionship., Journal of Hydrology., doi:10.1016/j.jhydrol.2021.126210
[2] Wu, J.F., Yuan, X., Yao, H.X., Chen, X.H., Wang, G.X., (2021). Reservoirs regulate the relationship between hydrological drought recovery water and drought characteristics., Journal of Hydrology., doi: 10.1016/j.jhydrol.2021.127127
[3] Wu, J.F., Yao, H.X., Chen, X.H., Wang, G.X., Bai, X.Y., Zhang, D.J., (2021). A framework for assessing compound drought events from a drought propagation perspective., Journal of Hydrology., (Accepted)