研究背景与意义
全球气候变化正在加速引发一系列极端气候事件，对生态系统与人类社会构成严重威胁。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的最新评估，极端气候事件的频率、强度和持续时间正在上升，其中干旱灾害因其广泛的时空范围和严重的经济社会影响而成为最具破坏性的气候事件之一。1900年至2010年间，全球干旱影响超过20亿人，造成逾1000万人死亡。中国作为干旱频发的国家之一，在2008–2018年间因干旱导致的农牧业损失累计约280亿美元，严重威胁国家粮食安全与社会稳定。
干旱过程可分为气象干旱、农业干旱、水文干旱和社会经济干旱四类，其中气象干旱由降水量长期偏少引起，是其他类型干旱的前驱过程；农业干旱主要表现为土壤水分不足，直接影响作物生长。现有研究多聚焦于干旱类型间的相关性或单向传播关系，如气象干旱向农业干旱的传递，但对于两者之间的**双向反馈机制（reciprocal feedback）**研究仍然不足。气象干旱与农业干旱之间存在复杂的陆气相互作用：气象干旱导致土壤水分亏缺，而农业干旱反过来通过改变蒸散发和地表能量平衡影响局地气候，形成正负反馈循环。该循环在不同的水热条件下可能从负反馈转变为正反馈，从而加剧或缓解干旱过程。
此外，已有研究指出降水、温度、潜在蒸散发、实际蒸散发、植被覆盖度和土壤湿度是影响干旱演化的重要因子。然而，大多数研究集中在单一干旱类型或单向作用机制上，对气象–农业干旱这种典型复合干旱事件的关键驱动因子与双向反馈过程缺乏系统探讨。东北地区作为中国重要的粮食生产基地，受温带大陆性季风气候影响，降水年际变化大、干旱频发，特别是近年来气象干旱呈显著增加趋势。因此，系统研究东北地区气象干旱与农业干旱之间的相互反馈关系及其驱动因素，对于完善干旱早期预警体系、保障区域粮食安全和应对气候变化具有重要意义。
研究内容
本研究以中国东北地区为研究区，构建了一个综合分析框架，系统探讨气象干旱与农业干旱之间的相互反馈关系及其主控因子。主要研究内容包括：
干旱事件识别与特征分析：
利用标准化降水指数（SPI）和标准化土壤湿度指数（SSI），基于三阈值持续干旱理论（three-threshold run theory）识别2000–2023年东北地区气象与农业干旱事件的时空特征。
气象–农业干旱双向反馈机制分析：
通过Pearson相关分析与Copula函数模型，定量揭示两种干旱类型之间的双向反馈关系及其时空异质性，探讨正负反馈机制的转化规律及其季节性差异。
关键驱动因子识别与贡献量化：
结合随机森林模型（Random Forest）与SHAP值（Shapley Additive Explanations）分析方法，识别主导气象–农业干旱反馈关系的关键气候与生态因子（如降水、温度、蒸散发、NDVI、土壤湿度等），并量化各因素对反馈强度与方向的贡献。
风险管理与政策启示：
基于研究结果提出东北地区干旱风险防控与农业水资源管理的政策建议，为气候适应型农业和生态保护提供决策支持。
研究结果
本研究揭示了东北地区2000–2023年气象–农业干旱相互反馈机制的时空规律及其主控因子，主要结论如下：
气象–农业干旱相关性存在显著季节差异：
SPI与SSI在月尺度上表现出明显的季节变化规律。夏季的正相关性最强，其次为春季和秋季，冬季的相关性最弱，表明夏季是气象–农业干旱相互作用最活跃的时期。
反馈机制的时空异质性显著：
空间上：4–8月间，松嫩平原西南部存在较高的正反馈阈值，说明农业干旱在此期间会加剧气象干旱；而辽东丘陵地区以负反馈为主，仅在10月呈正反馈特征。
时间上：8月正反馈阈值集中在0.5–2之间，表明在该时期形成了稳定的正反馈机制。
主要驱动因子与反馈方向：
降水偏少、高温、低土壤湿度及高潜在蒸散发（ETp）会强化农业干旱向气象干旱的负反馈效应，其中降水与温度的协同作用最显著。
在中等降水条件下，适度增加NDVI可促进正反馈形成，但当NDVI超过0.4时，反馈机制又逐渐转向弱负反馈。
应用与政策启示：
研究突破了传统静态相关分析的局限，揭示了气象–农业干旱的动态双向反馈机制，为干旱预警与风险管理提供了科学依据。
研究建议包括：
构建基于土壤湿度监测的动态干旱预警平台；
推广精确灌溉和适应性耕作措施；
优化区域水资源调配，提升农业系统抗旱韧性。
总体而言，本研究深化了对东北地区复合干旱形成与演化机制的理解，为未来应对气候变化、保障粮食安全和推进可持续农业发展提供了科学支撑。
