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子牙河流域气象干旱特征及对水文干旱的影响

于晓彤  
【摘要】:在全球气候变暖的大背景下,干旱事件频发,子牙河水系作为我国旱灾高发区之一的海河流域的第二大水系,其干旱灾害直接关乎区域社会经济的发展和生态环境的改善。本文基于子牙河流域1961~2013年6个气象站的气象数据以及1个水文站的水文数据,采用标准降水蒸散指数(SPEI)和标准径流指数(SRI),分析流域气象干旱分布特征及滹沱河上游气象干旱对水文干旱的影响。结论如下:(1)采用Mann-Kendall趋势检验法及Morlet小波分析法,对研究区不同时间尺度气象干旱变化趋势及周期特征进行分析,利用干旱站次比和干旱频率对研究区干旱的空间特征进行分析。结果表明:月、季和年尺度的SPEI随时间均呈下降趋势,1970年开始逐渐呈现干旱化趋势;三者普遍存在21~30年的主周期和4~11年的次周期。研究区主要以局域性干旱为主,年尺度干旱频率为28%~36%,易发生轻度干旱;季尺度干旱以春旱为主,发生频率为40%~60%,易发生轻度和中度干旱;月尺度干旱发生频率为30%~33%,以轻度干旱为主。(2)利用游程理论从SPEI-1中分离干旱历时和干旱强度,优选Gumbel Copula函数建立二维联合分布函数,从干旱历时与干旱强度联合概率和重现期等方面揭示研究区气象干旱特征。结果表明:干旱历时和干旱强度的联合概率、联合重现期以及同现重现期随干旱历时和干旱强度增大而呈现增大的趋势,二者联合超越概率呈现减小的趋势。不同干旱历时和干旱强度的组合可以导致相同的联合概率、联合超越概率、联合重现期和同现重现期。子牙河流域5,4的气象干旱事件已经基本涵盖了大部分干旱事件,多数气象干旱事件发生的联合重现期在10年以内。(3)基于月尺度SPEI和SRI指数,利用时滞互相关分析法,以及通过建立水文—气象二维联合分布模型,探讨子牙河流域滹沱河上游气象干旱对水文干旱的影响。结果表明:气象干旱往往伴随着水文干旱的发生,但水文干旱往往存在着一定的滞后性;气象干旱多开始于春季,结束于夏季;水文干旱多开始于春季,结束于夏季,或开始于秋末冬初,结束于春季。当流域干旱事件发生时,水文干旱等级通常低于气象干旱一个等级。


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