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气象干旱向水文干旱传播的动态变化及其驱动力研究

马岚  
【摘要】:全球气候变化背景下,渭河流域气象、水文干旱事件频发,流域社会经济快速发展,干旱风险及其影响日益加剧。因此,在变化环境下,研究渭河流域气象干旱向水文干旱的传播的动态变化及驱动力,可为该流域的干旱监测与预警提供科学依据,具有重要的理论意义及应用价值。本文取得主要研究成果如下:(1)利用月降水和径流观测数据,计算了表征气象干旱的标准化降水指数(SPI)、表征水文干旱的标准化径流指数(SRI),分析渭河流域气象干旱和水文干旱的时空分布特征。结果表明:渭河流域气象干旱发生的总频次高于水文干旱,但平均历时、烈度小于水文干旱;气象干旱的平均历时在西北部长于东南部,平均烈度以泾河流域为最小;水文干旱在南部的平均历时较长、平均烈度较大;气象、水文干旱情势总体上呈加重趋势,且西部大于东部。(2)基于SPI的多时间尺度效应,分别计算不同季节气象干旱向水文干旱的传播时间,并通过滑动窗口揭示了干旱传播时间的动态演变特征。结果表明:渭河流域气象干旱向水文干旱的传播时间大约为3个月左右;不同季节差异较大,春、夏季传播时间在2个月左右,秋季传播时间为3个月,冬季最长,为18个月;变化环境影响下,春、冬季传播时间有变短趋势,夏、秋季传播时间有增长趋势。(3)揭示了传播时间动态变化的驱动力,并利用多元线性回归模型定量分解了气象因子、遥相关因子和流域下垫面特征三类影响因素对干旱传播的贡献率。结果表明:气象因子(降水、干燥度指数)对春季干旱传播时间的变化具有较大影响,各类因子对夏季干旱传播时间变化影响不显著,影响秋季传播时间变化的主导因素是遥相关(ENSO、PDO、AO)和气象因子(潜在蒸散发、干燥度指数),在冬季三类因素均对传播时间的变化有较大影响;回归分析发现,在考虑气象因子、遥相关因子和流域下垫面特征后能够更好的解释气象干旱向水文干旱传播时间的变化。(4)采用Copula的似然比率法,揭示了最佳时间尺度下气象干旱与水文干旱之间相依关系的动态变化,探究了影响其相依关系的主导因素。结果表明:春季、夏季影响气象干旱依关系的动态变化,探究了影响其相依关系的主导因素。结果表明:春季、夏季影响气象干旱和水文干旱相依关系的主导因素是气象因子;秋季的主导因子下垫面特征和气象因子;冬季的主导因子是遥相关因子和流域下垫面特征。相对于传播时间的线性驱动力分析,基于Copula的似然比率法能够更好的捕捉影响气象干旱与水文干旱关联的驱动力。


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