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卢旺达旱涝和气温的气候变化及其与疟疾活动

NGARUKIYIMANA Jean Paul  
【摘要】:全球气候正经历着一场以变暖为主要特征的显著变化,深刻影响着人类的生存与发展,构成当今国际社会共同面临的重大挑战,如气候变化将对人类可持续发展造成一系列的影响,由气候变化引发的极端气温和降水事件、高温干旱、海平面上升、台风等都会对社会经济发展、生态环境以及人类公共卫生健康造成威胁。虽然在全球尺度上的气候变化趋势和基本事实已经非常一致,但是在某些区域性(如中国)的气候变化趋势检测上,则还存在巨大差异和不确定性。本论文将以非洲中东部的卢旺达为例,利用长时间序列的常规地面气象站点观测资料、模式同化再分析资料以及紧10年疟疾病例变化,利用相关分析、合成分析和正态分布比例指数(PNI)方法,系统分析了卢旺达地区的极端异常降水事件的年际变化及成因;深入分析了极端气温、最低气温和最高气温及日较差的变化趋势和成因;最后,进一步分析了降水和气温的气候变化对卢旺达疟疾发生概率的影响规律特征。主要结果和结论如下:1)对1981-2010年期间的降水分析表明,在多雨洪涝年份(如1987,1988和1998等),卢旺达地区的降水与厄尔尼诺引起的风场异常和水汽辐合密切有关,主要表现为来自大西洋的强西风异常和来自印度洋的东南风异常,这些异常风场携带大量水汽经过刚果地区到达卢旺达。相比而言,少雨干旱年份(1984,2000,2007和2008)主要与拉尼娜造成的东风异常密切相关。少雨干旱年在低层出现大范围的水汽辐散异常和下层运动,与之相反,多雨洪涝年份,低层辐合为主,整层均表现为垂直上升运动。进一步的研究表明,卢旺达的春季平均降水量与印度洋海表温度之间存在着弱的正相关,这表明印度海洋海温强迫的影响最小。另一方面,台站降雨量与其所处海拔(高度)显著的相关性(置信度水平达到95%)。上述研究的结果将有助于提高对卢旺达多雨洪涝和少雨干旱事件发生情况的理解和认识,进一步有利于今后干湿事件监测和预测。2)对1961-2014年期间卢旺达日最高和最低气温(Tmax和Tmin)以及日较差(DTR)的年际变化尺度、季节尺度变化和趋势进行了分析。根据地形海拔高度分布特征,将卢旺达划分为三个区域;区域一(R1)(1000-1500m),区域二(R2)(1500-2000m)和区域三(R3)(2000m)。结果表明,在过去的几十年中,所有子区域Tmax和Tmin都呈现增加趋势,而DTR则有微弱减小趋势,这表明Tmin比Tmax增加的变化趋势更为显著。从1984年起,10月至12月期间的Tmax和Tmin显著增加,对比之下,夏季(6-8月)和春季(3-5月)Tmax和Tmin在二十世纪九十年代初发生了剧烈而重大的变化。1990到2014期间,除1991,1992和2001以外,Tmin在所有子区域的值都高于其对应的1961-2014平均值,表明最近10多年卢旺达正在显著变暖。R1区域整个研究时段的最温暖年是2010,其Tmax比1961-2014平均的Tmax高1.16℃。R1、R2 和 R3 的极端 Tmax 变化率分别是 + 0.2℃/10a,+ 0.01℃/10a 和+0.12℃/10a。但是,DTR没有显示出显著的年增加趋势。在R1区域,极端Tmax事件的增长率为47.85%,而R2和R3在整个期间极端Tmax事件的增长率几乎相同(大约31.5%)。在R3(海拔高度)也观测到较高的极端Tmax发生率是卢旺达气候变暖的另一项证据。在其他因素中,地形差异被揭示是影响卢旺达Tmax、Tmin和DTR空间变化的最主要因素。上述结果对卢旺达区域差异的气候变化的检测和归因的理解具有重要意义。3)2010-2016年收集的疟疾发生案例和气候变量的相关分析表明,疟疾案例的发生量在雨季显著高于干旱季节。疟疾案例数的年内变化和降雨量年内循环变化之间呈显著的正相关(r=0.72,p0.001),疟疾在5月、6月、11月和12月高发,且发现疟疾发生的适当温度阈值范围在18之间对19℃。降雨量和地形海拔差异和卢旺达疟疾案例数量的空间分布密切相关,如高原地区疟疾案发生率较低。有趣的是,对地形的考虑在评估疟疾传播模式变化的影响方面是非常重要的。这项研究结果希望能政府部门和社会公众对有效的控制疟疾和应对提供见解,且暗示需要更多关注卢旺达实现消灭疟疾重任。


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