近日，史培军教授团队在《Earth’s Future》发表题为“Multi-Indicator Assessment to Assess the Increasing Impacts of Compound Dry and Hot Events on Global Wheat Yield”的研究论文。该研究基于多指标评估框架，系统分析了1981–2020年全球主要小麦种植区生长季复合干热事件的时空演变特征，并比较了不同干旱—高温指标组合对小麦产量异常的刻画能力。研究表明，全球小麦生长季复合干热事件的发生频率、持续时间和强度均呈显著增加趋势，不同指标组合在事件识别和农业影响表征方面存在明显差异。
随着全球气候持续变暖，干旱和高温极端事件复合发生的情况在全球农业区日益增加。相较于单一干旱或单一高温事件，复合干热事件往往通过水分亏缺与热胁迫的协同作用，对作物生长发育造成更强影响。小麦作为全球最重要的粮食作物之一，对干旱和高温均高度敏感，复合干热事件已成为影响其生长季生产稳定性的重要气候因素。然而，干旱和高温过程本身具有多种刻画方式，不同指标组合对复合干热事件的识别结果及其农业意义可能并不相同。围绕这一科学问题，厘清全球小麦生长季复合干热事件的变化特征，并比较不同指标组合对事件识别和产量影响表征的差异，对于深化认识气候变化背景下复合干热事件演变及其对小麦产量影响的形成机制具有重要意义。
研究团队基于ERA5逐日再分析资料，选取标准化降水指数（SPI）、标准化降水蒸散指数（SPEI）和标准化土壤湿度指数（SSI）三类干旱指标，以及标准化气温指数（STI）和标准化土壤温度指数（SSTI）两类高温指标，构建了六种复合干热识别组合，对全球主要小麦种植区生长季内的复合干热事件进行了系统识别与比较，并结合全球小麦产量资料分析其与产量异常之间的关系。
图1. 1981–2020年全球小麦种植区复合干热事件的空间分布及多指标识别差异
研究发现，1981–2020年间，复合干热事件广泛发生于全球主要小麦种植区，并呈现显著空间差异。全球平均来看，小麦生长季中约有3.63%的日数受到复合干热事件影响，单次事件平均持续约3天，平均强度约为9.47。从空间分布看，美国中西部、东欧—西亚粮食带、中亚、华北平原以及澳大利亚部分地区的复合干热暴露相对更高，而西欧等湿润地区整体较低。从时间趋势看，全球小麦生长季复合干热事件在过去40年间持续增强，不同指标组合下发生频率、持续时间和强度均表现出上升趋势，其中频率增幅约为0.82%–1.14%/10年，持续时间增幅约为0.14–0.24天/10年，强度增幅约为0.34–1.28单位/10年。
不同指标组合对复合干热事件的识别结果存在明显差异。其中，SSI–SSTI对事件发生频率变化最为敏感，SPEI–SSTI在持续时间和强度表征方面表现更突出，而SPI–STI给出的结果整体相对保守。研究表明，在复合干热识别中，引入蒸散需求、土壤湿度和土壤热状况等信息，有助于更全面反映作物生长过程中经历的实际复合胁迫，也使得多指标比较成为理解复合干热过程差异的重要途径。
图2. 1981–2020年全球小麦种植区复合干热事件特征的变化趋势
复合干热事件增强已对全球小麦生产产生显著影响。研究发现，当复合干热日数占整个小麦生长季比例超过10%时，全球约73%的小麦种植区出现减产异常，平均减产幅度约为6.3%。相关区域主要分布在东欧至西亚粮食带、北美中部、南美南部和澳大利亚东南部等复合干热高发地区。随着复合干热占比继续升高，不同指标组合下的小麦减产异常均进一步加深，其中包含蒸散需求和土壤水分信息的指标组合，在多数主产区对减产异常具有更强的刻画能力。在国家尺度上，加拿大、澳大利亚等地对复合干热更为敏感，而中国和印度等灌溉条件完善的地区，产量与复合干热事件的相关性相对较弱，在一定程度上反映出灌溉条件对复合干热影响的缓冲作用。
图3. 复合干热事件频率与小麦产量变化之间的关系
该研究从全球尺度揭示了小麦生长季复合干热事件的增强趋势，比较了不同干旱—高温指标组合在事件识别和农业影响刻画中的差异，表明多指标评估框架有助于更准确识别作物复合胁迫信号。相关结果对复合极端事件监测、农业气象指标优化以及区域适应性农业管理具有重要参考价值。
北京师范大学地理科学学部博士研究生胡金鹏为论文第一作者，地表过程与水土风沙灾害风险防控全国重点实验室/减灾与应急管理研究院/文理学院史培军教授为通讯作者，合作者包括地理科学学部青年教师张钢锋博士、奥地利国际应用系统分析研究所（IIASA）Rastislav Skalsky研究员、Christian Folberth研究员。本研究得到国家自然科学基金重点项目（42330502）、国家重点研发计划(2016YFA0602404)的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1029/2025EF007084