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气候变化情景下新疆地区干旱指数及作物需水量预测

周牡丹  
【摘要】:我国是一个水资源严重短缺,时空分布极不均匀的国家,尤其是在我国西北地区,干旱是制约当地农业、经济和社会可持续发展的重要因素。新疆远离海洋,深居内陆,日照时间长,昼夜温差大,降水稀少,蒸发强烈,气候干燥,气候特征时空差异显著,是典型的温带大陆性干旱气候。干旱造成的水资源短缺是影响新疆地区生态平衡和制约国民经济持续稳定发展的关键因素,因此,研究气候变化情景下新疆地区未来干旱程度及作物需水量变化趋势,对今后新疆防灾减灾、农业用水规划、农业结构调整及生态环境建设具有重要的参考价值。 本论文根据新疆地区41个气象站1961-2010年逐日气象数据,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式,计算各站逐日尺度下的参考作物腾发量ET0;结合日降水P,计算干旱指数AI;结合估算的逐日尺度作物系数Kc,计算棉花和甜菜需水量;运用统计降尺度模型SDSM软件,预测2011-2099年A2和B2两种气候变化情景下各站P、ET0、AI、棉花和甜菜需水量的逐日序列;利用ArcGIS10的空间分析功能进行反距离加权空间插值,得到新疆地区1961-2010年和2011-2099年期间P、ET0、AI、棉花和甜菜生育期的多年平均需水量的空间分布情况;采用Mann-Kendall检验,结合各站面积权重系数,分析全疆P、ET0、AI、棉花和甜菜生育期需水量的变化趋势。主要得到以下结果: (1)1961-2010年新疆地区多年平均降水北疆多于南疆,西北部多于东南部,山区多于平原、盆地。2011-2099年新疆地区多年平均降水A2情景较B2情景预测的值偏低,但两种情景的空间分布总体趋势与1961-2010年相似。1961-2010年全疆日平均降水呈显著上升趋势,预测2011-2099年A2和B2情景下全疆日平均降水将持续上升。 (2)1961-2010年新疆地区多年平均ET0总体上呈现由南疆大于北疆,平原、盆地大于山区的趋势。2011-2099年新疆地区多年平均ET0空间分布的总体趋势和1961-2010年相似,都是呈现由南向北减小的趋势。1961-2010年全疆日平均ET0总体上呈下降趋势,预测2011-2099年全疆日平均ET0将持续下降,降幅和1961-2010年差不多。 (3)1961-2010年新疆地区多年平均AI总体上呈现由南向北逐渐减小的趋势。根据干旱分级指标,可知新疆地区总体上从北向南气候空间变化从半干旱到干旱,再到极端干旱,其中吐鲁番盆地是全疆降水最少最干旱的地区。2011-2099年A2和B2情景下新疆地区多年平均AI空间分布的总体趋势依然是由南向北逐渐减小。1961-2010年全疆日平均AI呈显著下降趋势,预测2011-2099年A2和B2情景下全疆日平均AI将继续下降,降幅比1961-2010年小,其中A2情景不显著下降,B2情景显著下降。 (4)1961-2010年新疆地区棉花和甜菜生育期的多年平均需水量的空间分布总体上均呈现由南向北逐渐减小的趋势,2011-2099年A2和B2情景下依然是由南向北逐渐减小。1961-2010年全疆棉花生育期需水量呈波动不显著下降趋势,预测2011-2099年A2和B2情景下将持续显著下降,降幅和1961-2010年相比差不多。1961-2010年全疆甜菜生育期需水量呈波动显著下降趋势,预测2011-2099年A2和B2情景下将继续下降,但降幅很小。新疆棉花和甜菜需水量的减小将对减小棉花和甜菜灌溉量、发展节水农业及水资源的规划和管理具有重要意义。


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