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中国西部气象干旱时空演变特征研究

柏庆顺  
【摘要】:我国位于亚洲东部,国家疆土辽阔,资源丰富,其中陆地国土面积约有960万平方公里,处于世界第三位。由于地理条件复杂,气候多变,人口密集,我国是世界上自然灾害发生种类多、频率高且受气象灾害影响最严重的少数几个国家之一。随着全球变暖的加剧,极端事件的强度和趋势逐渐上升,对人类的影响也愈发严重,而其中又以干旱和极端高温事件对人们的影响最大。因此,本文通过小波分析和相关分析探讨了西南地区不同时间尺度下的干旱影响因子及前兆信号;基于SPEI指数研究轻旱、中旱、重旱、特旱四类不同类型干旱发生频次的年代际变化特征。同时,利用百分位阈值法确定中亚地区极端高温事件的阈值,进而分析了中亚地区近70年来极端高温事件强度、频次的时间-空间分布特征。主要的结论如下:(1)西南地区各类型干旱趋势增加,近年来重旱、特旱增多;西南地区干旱大致呈现三个模态:全区一致干旱型、东西反向分布型、南北反向分布型,其中,西南地区全区干旱分布型呈现增加的趋势,西南地区东西反相分布干旱型西南西部干旱趋势增加,东部干旱趋势减缓;西南地区南北反相分布干旱型西南北部干旱趋势增加,南部干旱趋势减缓;通过连续小波变换结果可知,西南地区干旱三模态的时间系数与西藏高原、NIN03.4、印度洋海温及AO指数的变化存在很好的相关性;海温等外强迫因子及中高纬环流因子能够为西南地区不同时间尺度的干旱预测提供依据,能够作为其前兆信号;通过研究西南地区各个站点SPI干旱指数发现,西南地区SPI干旱指数于1963、2009年左右存在一次较明显的转折,AO及西藏高原指数较太平洋海温、印度洋海温指数信号强、信号提前时间较短。(2)通过统计分析干旱的发生频次,开展对轻旱、中旱、重旱以及特旱的四类不同类型干旱的时间演变规律、空间分布特征的研究,发现西北地区干旱在1980前后发生显著的年代际转折,干旱发生频次降低,空间分布也由西北西部转移至西北东部地区。西北地区平均SPEI指数呈现显著正趋势,且在1980年代由负转正;四类干旱均存在显著的负趋势,其中,轻旱和中旱发生频次要显著高于重旱和特旱的情况,并且不同强度的干旱在1980年代均存在显著的年代际转折,转折之后的干旱发生频次锐减;轻旱和中旱之间存在显著负相关关系,尤其是1980年代以后;轻旱和中旱在新疆东部、青海南部以及内蒙中西部存在明显的互补性,且两类干旱主要分布在西北西部,重旱发生频次的分布也主要在西北西部地区,而特旱则主要发生在西北东部地区:干早的空间分布存在年代际转折,转折之前干旱主要发生在西北西部地区、转折之后则主要发生在西北东部地区。因此,西北地区不同强度的干旱在时间演变和空间分布上均存在显著的年代际转折情况。(3)中亚地区暖季平均温度空间分布差异性较大,且温度分布主要受地形影响,从西南向东北逐渐递减;极端高温事件的强度和频次在1967年前后发生年代际转折,其中转折后的强度要显著高于转折前,极端高温事件的频次在转折前呈现负趋势,转折后转变为正趋势;极端高温事件发生的区域也存在显著的年代际变化的特征;中亚地区极端高温事件的强度和频次的趋势分布均存在“东南负、西北正”的分布结构,其中强度的趋势正中心出现在乌兹别克斯坦西部、负中心出现在中国南疆地区;频次的趋势正中心出现在哈萨克斯坦以西地区、负中心出现在帕米尔高原地区。


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