Analysis of the spatio-temporal propagation of drought over Eastern China using complex networks

Analyse de la propagation spatio-temporelle de la sécheresse sur l’est de la Chine à l’aide de réseaux complexes

¹ State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin, China Institute of Water Resources and Hydropower Research (IWHR), Beijing 100038, China
² Water Resources Department, China Institute of Water Resources and Hydropower Research (IWHR), Beijing 100038, China

^* Corresponding author: hsuijan@163.com

Abstract

Understanding of the spatio-temporal propagation of drought is a challenging issue as the hydro-climatic processes are inter-connected. Recent developments in network theory offer new avenues to study the propagation of drought. Three metrics that quantify the strength, dominant orientation and distance of droughts are employed to investigate the spatio-temporal propagation. The results show that (1) the network approach based on the event synchronization is a useful tool to study the propagation of drought; (2) The drought events occurring in the south of the study area are more likely to spread outward, and the drought events occurring in the midwestern regions are more likely to be affected by drought events in other regions; (3) The dominant position of drought transmission in the study area has obvious regional characteristics. The midwestern regions are more susceptible to the influence of drought events in the western regions, while other regions are more likely to spread drought events to the inside world. The findings of this paper could help researchers to initially understand the propagation of spatio-temporal droughts over Eastern China.

Résumé

La compréhension de la propagation spatio-temporelle de la sécheresse est un problème difficile, car les processus hydro-climatiques sont interconnectés. Les développements récents de la théorie des réseaux offrent de nouvelles pistes pour étudier la propagation de la sécheresse. Trois indicateurs qui quantifient la force, l’orientation dominante et la distance des sécheresses sont utilisées pour étudier la propagation spatio-temporelle. Les résultats montrent que (1) l’approche réseau basée sur la synchronisation des événements est un outil utile pour étudier la propagation de la sécheresse; (2) les épisodes de sécheresse survenant dans le sud de la zone d’étude sont plus susceptibles de se propager vers l’extérieur, et les épisodes de sécheresse survenant dans les régions du Midwest sont plus susceptibles d’être affectés par des épisodes de sécheresse dans d’autres régions; (3) la position dominante de la transmission de la sécheresse dans la zone d’étude présente des caractéristiques régionales évidentes. Les régions du Midwest sont plus sensibles à l’influence des épisodes de sécheresse dans les régions occidentales, tandis que d’autres régions sont plus susceptibles de propager les épisodes de sécheresse dans le monde intérieur. Les résultats de cet article pourraient dans un premier temps aider les chercheurs à comprendre la propagation des sécheresses spatio-temporelles dans l’est de la Chine.