Propagation process-based agricultural drought typology and its copula-based risk

Abstract

Determining the risks associated with different drought event types can be beneficial for related scientific research and management strategies. In this study, we proposed an agricultural drought event pair and typology based on the governing drought propagation processes in the Yellow River basin at the catchment scale. In total, seven agricultural drought event pairs were distinguished, namely single meteorological drought event pair (MDonly), single soil moisture drought event pair (SDonly), single agricultural drought event pair (ADonly), soil moisture and meteorological drought event pair (SDMD), agricultural and meteorological drought event pair (ADMD), agricultural and soil moisture drought event pair (ADSD) and agricultural, soil moisture and meteorological drought event pair (ASMD). The SDMD and ADMD events had the highest copula-based risk probabilities with the shortest joint return periods. Six agricultural drought types were distinguished in this study, namely classical rainfall deficit, rain-to-snow-season, wet-to-dry-season, cold snow season, warm snow season and composite drought events. The classical rainfall deficit, wet-to-dry season and composite drought events were the major agricultural drought types in the Yellow River basin. The agricultural drought typology results of the present study provide a comprehensive understanding of drought propagation and improvement of drought forecasting and management.

La détermination des risques associés aux différents types d'événements de sécheresse peut être bénéfique à la recherche scientifique et aux stratégies de gestion connexes. Dans cette étude, nous avons proposé une paire d'événement de sécheresse agricole et une typologie basée sur les processus de propagation de la sécheresse dans le bassin du fleuve jaune à l'échelle du bassin versant. Au total, sept paires d'évènements de sécheresse agricole ont été distinguées, soit une paire d'évènements de sécheresse météorologique (MD uniquement), une paire d'évènements de sécheresse liée à l'humidité du sol (SD uniquement), une paire d'évènements de sécheresse agricole (AD uniquement), une paire d'évènements d'humidité du sol et d'évènements de sécheresse météorologique (SDMD), une paire d'évènements de sécheresse agricole et météorologique (ADMD), une paire d'évènements de sécheresse agricole et d'humidité du sol (ADSD) et une paire d'évènements de sécheresse agricole, d'humidité du sol et météorologique (ASMD). Les événements SDMD et ADMD présentaient les probabilités de risque fondées sur la copule les plus élevées et les périodes de retour interarmées les plus courtes. Six types de sécheresse agricole ont été distingués dans cette étude, à savoir le déficit de pluie classique, la saison de la pluie à la neige, la saison de la pluie à la saison sèche, la saison de la neige froide, la saison de la neige chaude et les épisodes composites de sécheresse. Le déficit de précipitations classique, la saison humide à la saison sèche et les sécheresses composites ont été les principaux types de sécheresse agricole dans le bassin du fleuve jaune. Les résultats de la typologie agricole de la sécheresse de la présente étude permettent de mieux comprendre la propagation de la sécheresse et d'améliorer la prévision et la gestion de la sécheresse.