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青藏高原气候变化风险源时空特征及综合聚类研究

李爽  
【摘要】:气候变化是近年来科学界研究的重点,从气候变化的表现到归因分析,从对现状的评估到对未来的模拟,科学家们进行了不断地探索。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在第四次气候变化评估报告中强调了在气候变化研究中,采用系统的风险评估和管理方法的重要性。风险管理过程大致包括四个步骤:风险识别、风险估计、风险评价和风险处理,而风险识别中最基础而重要的工作即为对引起风险的风险源进行辨识和分析。基于此,本研究选择了气候变化的敏感区和典型区—青藏高原为研究案例区,在气候变化背景分析的基础上,基于空间插值、小波分析、M-K检验等多种方法识别该区域近38年(1971~2008年)气候变化关键风险源的强度和时空格局特征,并使用自组织特征映射模型对风险源进行综合分析,以期为未来的风险评价和风险管理奠定研究基础。 研究首先对青藏高原地区的基本气候变化背景进行了分析,分析结果表明:1971~2008年间青藏高原地区除东部和西部的小面积区域降水量减少外,大部分地区温度升高,降水量增加。四季变化也以增温增湿的暖湿型为主,秋季略有异常。从年代际变化来看,二十世纪70年代的气候变化类型显著异于其它年代,近四个年代的时间里,青藏高原经历了增温增湿的总体过程,但在不同阶段的变化情况不同。 在明晰气候变化背景的基础上,研究对引起旱涝、雪灾和风灾等风险的风险源进行了逐个分析。引起洪涝灾害的暴雨风险源在1971~2008年作物生长关键期(5-9月)内的总量和总次数均呈波动上升趋势,在近38年内出现过突变,且存在一个26年的大尺度周期。从时间上来看,7月的暴雨总量和总次数最多,5月的单次暴雨量最大。定义考虑了降水量背景值的暴雨相对强度,对暴雨情况进行了更加客观地分析。旱灾风险源—地表干燥度使用干燥度指数来衡量,在计算并分析潜在蒸散量时空格局的基础上,考虑降水量背景值,计算干燥度指数,并按标准进行了极干旱、干旱、半干旱、半湿润和湿润的分区干燥度时空格局讨论。雪灾风险的风险源以积雪深度和积雪日数为代表,使用卫星反演数据得到近38年积雪变化存在一个18年左右的周期,年均积雪深度和年积雪日数的空间分布格局和变化特征接近,但年代际变化差别较大。研究时段内青藏高原整体的平均风速呈平缓下降趋势,不存在突变,仅存在一个27年左右的周期;空间格局上,由中部分别向东南和西北逐级降低。大部分站点年倾向率和四季倾向率均为负值,且空间变化特征基本一致,年代际变化差异较大。 以年暴雨相对强度,地表干燥度指数,年均积雪深度,年积雪日数和年平均风速为聚类变量,使用自组织特征映射模型,设定分类数为4,得到1971~2008年青藏高原地区91个站点风险源的综合聚类分析结果。结果可以描述为积雪主导型、要素均衡型、暴雨主导型及干燥度和平均风速主导型等四种类型。


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