内蒙古东部三市一盟干旱发生规律及干旱指标适用性研究

发布时间：2020-07-22 00:55

【摘要】：干旱是全球分布最广、发生频率最高、对环境和经济影响最严重的一种自然灾害。在全球气候变暖的背景下,极限干旱(或降水)显著增加,导致一些基于降水的干旱指标,如Z指数和SPI可能失效,综合考虑降水和诸多气象因子的标准化降水蒸散指数(SPEI)的优势日益明显,然而SPEI对气象参数要求较高,其重要参数参考作物腾发量(ET_0)的估算公式种类繁多。内蒙古东部三市一盟地区对气候变化有较强的敏感性,是我国气候变暖最显著和气象灾害发生最频繁的地区之一。为探讨气候变暖背景下基于降水的干旱指标在该地区的适用性,验证综合考虑降水和诸多气象因子的SPEI的优势,本研究基于内蒙古东部三市一盟地区17个地面观测站1961-2016年的逐日气象资料,利用Z指数和SPI指数对该地区干旱时空演变规律进行了初步分析;在此基础上,将ET_0参数引入其中,利用SPEI对比分析其与基于降水的干旱指标的差异;同时分别选用基于温度的Thornthwaite、基于太阳辐射的Priestley-Taylor和综合能量平衡和空气动力学的Penman-Monteith三种方法计算ET_0,以SPEI_(PM)为标准,从干旱频率、干旱历时和干旱强度角度分析各自的优点,并对Z指数、SPI、SPEI_(PT)和SPEI_(TH)在内蒙古东部三市一盟的适用性进行了评估,主要研究结果如下:(1)在降水是干旱的主要驱动影响因素(气温和ET_0基本不变)的前提下,单月时间尺度的Z指数对极限干旱事件反馈过于敏感,稳定性较差。基于SPI的干旱演变总体趋势与降水变化关系密切,能较全面的检测出所有站点的干旱情况,且不同的干旱特征有利于确定干旱成因,故SPI较Z指数更能准确反映内蒙古东部三市一盟干旱情况。(2)内蒙古东部三市一盟气温由北至南部逐渐升高,平均气温为2.18℃。近56年,所有站点的气温均呈极显著上升趋势(P0.01),平均倾向率达0.36℃/10a。Penman-Monteith、Priestley-Taylor和Thornthwaite三种方法计算的ET_0,空间上均随着海拔的增加而减小,以大兴安岭为中心带,形成ET_0的低值区,年均ET_0从东南至北部呈带状逐渐递减;时间上,尽管ET_0均值不同,但三者的倾向率均表明,该地区ET_0呈上升(或显著上升)趋势,说明基于降水的干旱指标在该地区不宜直接应用。(3)以SPEI_(PM)为标准,对SPI、SPEI_(PT)和SPEI_(TH)的计算结果进行对比分析,在不同时间尺度下,SPEI_(PT)与SPEI_(PM)对干旱事件的干旱频率、历时和强度等的检测和评估结果一致性最高,故内蒙古东部三市一盟推荐采用SPEI_(PT)代替SPEI_(PM),既降低了气象参数的精度,又降低了计算的复杂度。若仅有气温和降水数据,SPEI_(TH)和SPI在不同时间尺度下对干旱检测准确性方面有所差异,当时间尺度小于8个月,推荐选用SPEI_(TH),当时间尺度大于或等于8个月,SPI较SPEI_(TH)更为准确。但在气候变暖背景下,SPI指数仅能描述干旱变化趋势,忽略了蒸发对干旱的影响,不适合内蒙古东部三市一盟地区。而SPEI_(TH)在利用Thornthwaite法计算ET_0时忽略了0℃以下的蒸发的影响,造成误差。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P426.616
【图文】：

路线图,研究技术,路线

沈阳农业大学硕士学位论文同时间尺度下干旱指数的序列变化特征，分析 85.、85*.PT和 85*.TH术路线究利用内蒙古东部三市一盟（呼伦贝尔市、赤峰市、通辽市和兴安盟）水量、平均气温等气象数据，利用基于降水的干旱指标，分析该区干候变暖的背景下，利用多种 *90计算方法分析 *90变化趋势。综合考响，以 85*.PM为标准，从干旱特征和干旱的时空演变规律分析不同干以期为研究区选取最适宜的干旱指标。具体技术路线如图 1-1 所示。

范围,概况,赤峰市,海拔

第二章研究区概况及分析计算采用的方法第二章研究区概况及分析计算采用的方法.1 研究区概况1.1 地形地貌特征内蒙古东部的呼伦贝尔市、通辽市、赤峰市、兴安盟合称为三市一盟，位国东北边疆（如图 2-1），东接东北三省，南临华北地区，北与俄罗斯、蒙交界，总面积 46 万km2。大兴安岭位于研究区内，全长约为 1400km，宽200~，海拔 1100~1400m，东北至西南走向，北起黑龙江畔，南至西拉木伦河上地。最高峰为黄岗梁山，海拔 2029 m，位于赤峰市境内。

降水量,年际变化,年降水量

态分布拟合某时段的降水量，再通过正态化处理（杨利峰和谢五三，2009用 1961-2016 年内蒙古东部三市一盟逐日降水资料，采用 &rc,.8 空间分析，分析该地区多年降水规律，应用常规基于降水的干旱指标来探究该区干旱的时空特征，描述干旱发生规律，为抗旱减灾措施的制定提供依据。1 降水时间演变特征.1 降水年际演变特征根据三市一盟 1961-2016 年逐日降水数据，计算 17 个测站的平均逐月降，绘于图 3-1。该区降水量呈不显著下降趋势，多年平均降水量约为 386.6m半干旱区。近 30 年降水量明显降低，其中 1999-2009 年平均降水量为 3，较56 年平均降水量减少 16.7%。1998年降水量最高，年降水量为653.6m07 年降水量最低，年降水量为 267.9 mm。相邻两年降水量差值较大，例如15 和 2016 年的降水量差值达到 364.9mm，1998 和 1999 年的降水量差值达8.5 mm。年降水量低于 400 mm 的年份有 38 次，占总年份的 67.9%；年降低于 300mm 的年份有 5 次，占总年份的 8.6%。因此，内蒙古东部三市一盟水量年际分布极不平衡，必然会引发干旱。

【参考文献】