陕西省气象干旱时空变化特征与成因分析

论文摘要

干旱作为世界上最具破坏性的自然灾害之一,对社会经济、自然环境与人类活动造成了严重的影响。陕西省处于中国内陆腹地,历来具有“十年九旱”之说,在全球气候不断变化的背景下,研究陕西省气象干旱的变化特征与成因,对陕西省水资源管理、抗旱减灾具有非常重要的意义。本文在分析陕西省气候要素变化特征的基础上,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)及多种统计方法研究了陕西省1960~2016年气象干旱时空变化特征,然后利用相关分析与交叉小波分析研究了气候要素、大气环流、太阳黑子活动对干旱的影响。主要结论如下:(1)在过去的57a里,陕西省多年平均降水量为649mm;年降水量在陕西及三个分区呈不明显的减少趋势;除夏季降水量具有不明显的增加趋势外,其余三个季节的降水量均呈不明显的减少趋势;降水量在空间上由北到南逐渐增加。陕西省多年平均气温为11.4℃;年平均气温在陕西及三个分区呈明显的升高趋势;四季平均气温呈升高趋势,其中春季、秋季、冬季的升高趋势明显;多年平均气温由北到南逐渐升高。陕西省多年平均潜在蒸散量为972mm;年潜在蒸散量在陕西、关中、陕南呈不明显的减少趋势,在陕北呈不明显的增加趋势;春季、秋季、冬季的潜在蒸散量呈不明显增加趋势,夏季呈明显的减少趋势;多年平均潜在蒸散量由东北到西南逐渐减少。(2)在过去的57a里,陕西及三个分区在年尺度上呈干旱化趋势,干旱发生频率、影响范围以及严重程度不断增加。干旱指数呈下降趋势,其中陕西、陕北、关中下降趋势明显;干旱指数的前三个模态分别为:“区域一致型”、“西北、东南差异型”、“南北、中部差异型”。陕西及三个分区以轻旱和中旱为主,干旱频率平均为67.1%,在空间上呈“中部高、南北低”的分布特征。陕西以及三个分区以全域性干旱为主,干旱站次比与干旱强度呈增加趋势;其中,轻旱站次比具有减少趋势,中旱、重旱、特旱站次比具有增加趋势。陕西、关中、陕南90年代干旱频率最高、影响范围最广、程度最严重;陕北则在20世纪00年代干旱频率最高、影响范围最广、90年代干旱程度最严重。(3)在过去的57a里,春季、秋季、冬季呈干旱化趋势,夏季呈湿润化趋势。春季、秋季、冬季干旱发生频率、影响范围以及严重程度呈增加趋势,夏季干旱则有缓解趋势。干旱指数除在夏季具有不明显的增加趋势外,其余三个季节均呈减少趋势,其中,春季、秋季的减少趋势明显。春季、冬季干旱指数的前三个模态分别为:“区域一致型”、“南北差异型”、“南北、中部差异型”;夏季、秋季前三个模态分别为:“区域一致型”、“西北、东南差异型”、“南北、中部差异型”。陕西最易发生冬旱,四个季节的干旱频率分别为54.0%、55.8%、51.9%、61.2%,均以轻旱和中旱为主,随着干旱等级的升高,干旱发生频率减小;春旱、冬旱频率呈“北低南高”的特征,夏旱频率呈“西高东低、北高南低”的特征;秋旱频率呈“北高南低”的特征。春季、秋季、冬季以全域性干旱为主,干旱站次比与干旱强度均呈增加趋势,其中春季增加趋势明显。夏季以区域性干旱为主,干旱站次比与干旱强度均呈减少趋势。春季、夏季在21世纪00年代干旱频率最高,影响范围最大、程度最严重;秋季在90年代干旱频率最高、影响范围最大、程度最严重;冬季在80年代干旱频率最高、影响范围最大、90年代程度最严重。(4)SPEI指数能较好的反映陕西省旱灾面积的变化,在陕西省气象干旱评估中具有良好的适用性。(5)降水量与陕西省气象干旱的关系非常密切。近57a来,陕西、关中、陕南的干旱化趋势受到年降水量减少与年平均气温升高的影响,陕北干旱化趋势则受到年降水量减少、年潜在蒸散量增加以及年平均气温升高的影响;春季、秋季、冬季干旱化趋势受到降水量减少、平均气温升高、潜在蒸散量增加的影响,夏季湿润化趋势则受到降水量增加、潜在蒸散量减少的影响。(6)厄尔尼诺增强、北太平洋东部海表温度异常变冷、北极冷空气向南侵袭及太阳黑子活动都会使陕西产生不同程度的干旱;其中,太阳黑子活动影响最为强烈,大尺度环流的ENSO事件的影响较为强烈,其次为北极涛动,最后为太平洋年际涛动。(7)影响陕西省干旱的主要动力是太阳黑子活动。一方面,太阳黑子活动对降水、气温、潜在蒸散量具有重要影响,直接影响陕西干旱;另一方面,太阳黑子活动通过对大气环流异常因子产生影响,从而间接影响陕西干旱。

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ABSTRACT

第一章绪论

1.1 研究的背景与意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 干旱定义研究进展

1.2.2 气象干旱指标研究进展

1.2.3 气象干旱特征研究进展

1.2.4 气象干旱成因研究进展

1.3 主要研究内容与技术路线

1.3.1 气候要素时空变化特征

1.3.2 气象干旱时空变化特征

1.3.3 气象干旱成因分析

第二章研究区域概况与研究方法

2.1 研究区域概况

2.1.1 地形地貌

2.1.2 河流水系

2.1.3 社会经济状况

2.2 主要研究方法

2.2.1 数据来源与处理

2.2.2 干旱评估指标

2.2.3 线性倾向率法

2.2.4 滑动平均值法

2.2.5 Mann-Kendall非参数检验法

2.2.6 空间插值技术

2.2.7 经验正交函数分析（EOF分析）

2.2.8 相关分析法

2.2.9 交叉小波分析

第三章陕西省气候要素时空变化特征

3.1 降水时空变化特征

3.1.1 时间变化特征

3.1.2 空间变化特征

3.2 气温时空变化特征

3.2.1 时间变化特征

3.2.2 空间变化特征

3.3 潜在蒸散量时空变化特征

3.3.1 时间变化特征

3.3.2 空间变化特征

3.4 本章小结

第四章陕西省气象干旱时空变化特征

4.1 干旱指数变化特征

4.1.1 时间变化特征

4.1.2 空间分布特征

4.1.3 空间分型特征

4.2 最长干旱持续时间

4.3 干旱频率

4.3.1 时间变化特征

4.3.2 空间变化特征

4.4 干旱站次比

4.4.1 年尺度特征

4.4.2 季节尺度特征

4.4.3 年代变化特征

4.5 干旱强度

4.5.1 年际变化特征

4.5.2 季节变化特征

4.5.3 年代变化特征

4.6 气象干旱对农业生产的影响

4.7 本章小结

第五章陕西省气象干旱成因分析

5.1 气候要素对气象干旱的影响

5.1.1 气象干旱对气候要素变化的响应

5.1.2 交叉小波分析

5.2 大气环流与太阳黑子活动对干旱的影响

5.2.1 时间方面的影响

5.2.2 交叉小波分析

5.3 陕西省气象干旱主要驱动力分析

5.4 本章小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

个人简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 葛杰

导师: 张鑫

关键词: 陕西省,气候要素,气象干旱,时空变化,成因分析

来源: 西北农林科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 西北农林科技大学

基金: 现代农业节水技术模式与高效用水物联网系统(编号:2016KTZDNY-01-01)

分类号: P426.616

总页数: 106

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