淮河流域蚌埠闸以上地区冬小麦干旱对气象干旱的响应

发布时间：2020-07-28 15:01

【摘要】：气候变化背景下,干旱灾害频发。农业生产受干旱的直接影响,每年干旱都会造成严重的农业经济损失。淮河流域冬小麦生长期间降水量普遍不能满足其生长需求,对冬小麦产量具有重要的不利影响。鉴于现有的降水数据记录,评估气象干旱相对容易。因此,调查冬小麦干旱对气象干旱的滞后时间,为冬小麦干旱的监测和预警提供了一种可供选择的方法。本研究以淮河流域蚌埠闸以上地区为研究区,基于研究区60个气象站点的日尺度气象数据,运用冬小麦水分亏缺指数(Crop Water Deficit Index,CWDI)和相对湿润度指数(Relative Moisture Index,M)分别表征冬小麦干旱和气象干旱。首先分析了两种干旱的时空演变特征,然后运用小波分析法计算冬小麦干旱对气象干旱的滞后时间;运用游程理论识别主要干旱事件,提取了干旱历时及干旱烈度,分析了干旱历时及干旱烈度的重现期;最后探讨了影响冬小麦干旱对气象干旱滞后性的地理因素。主要研究结论如下:(1)对于相对湿润度指数(M)而言,在冬小麦各生育期的年际间均无明显变化趋势,20世纪80年代,冬前生长期达重旱以上级别;20世纪90年代,干旱状况在灌浆成熟期较好;对于冬小麦水分亏缺指数(CWDI)而言,除灌浆成熟期外,其余生育期CWDI呈微弱的下降趋势。冬小麦干旱在冬前生长期的周期短,变化迅速,而在其余生育期具有长且稳定的周期;气象干旱除越冬期周期较长外,其余生育期周期均较短。(2)相对湿润度指数(M)和冬小麦水分亏缺指数(CWDI)各站点中旱以上级别的占比,均表现为由流域北部到南部递减的特征;各生育期内,两种指数通过显著性检验的站点都极少,说明气象干旱和冬小麦干旱的变化趋势均不明显。(3)各生育期内,冬小麦干旱和气象干旱的相关性系数均大于0.7,灌浆成熟期的相关性最好,达到0.83,特别是1975—2000年,灌浆成熟期CWDI和M交叉小波凝聚谱值几乎都通过了0.05的显著性检验。冬小麦干旱对气象干旱具有滞后性且各生育期的滞后时间不一致,返青抽穗期的滞后时间最短,为3.21d;越冬期的滞后时间最长,为84.35d。(4)三参数Logistic函数模型确定的气象干旱和冬小麦干旱历时及烈度的响应关系是合理的,当气象干旱持续1.28旬时,引起冬小麦干旱,此时的气象干旱烈度为3.35。冬小麦干旱历时重现期长度总是大于气象干旱历时重现期。(5)冬小麦干旱对气象干旱的时滞时长随地理因子的变化表现出不同的波动变化,各生育期的地理因子与冬小麦干旱时滞间的相关性均较好,都在0.5以上。各地理因子与冬小麦干旱时滞相关性高值点多分布在土壤持水力较差、海拔较高、坡度较陡的山区,东及东北坡向的地区,降水较少、气温较低的北部地区。
【学位授予单位】：安徽师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S512.11;S423
【图文】：

空间分布,气象站,位置,典型区域

第二章研究区概况、数据及方法2.1 研究区概况本研究选取淮河流域蚌埠闸以上地区为研究区，区域面积约 12.1 万 km2，研究区位置如图 2-1 所示。该区地形复杂，气候多变，多年平均降水量约为 861mm，降水年际变化较大，多年平均降雨量存在南部高、北部低的空间分布不均匀性，形成了“强降水洪、有降水涝、无降水旱”的典型区域旱涝特征[28, 29]。1949 年至今，研究区大旱发生频次约每 4 年一次，是农业旱涝研究的典型区域[30]。

干旱事件,识别过程

2( ) | ( ( ) c (0.6 )) |time n n nS W = W s s(其中，c1和 c2是归一化常数，Π 是矩形函数。2.3.4 基于游程理论的干旱事件识别本研究基于游程理论采用多阈值法 Y0、Y1、Y2识别干旱事件，以旬为单位，以相对湿润度指数（M）为干旱指标，Y2主要用于区分烈度较强的事件，Y1主要用于区分烈度小的干旱事件，Y0主要用于合并干旱事件。具识别方法[73]为：若干旱指数持续低于 Y2，如图 2-2 中的 a 时段，则判断此为一场干旱事件；若 Y1>干旱指数>Y2，对应时段大于 1，如图 2-2 中的 b 时那么判定此时段为一场干旱事件，否则如图 2-2 中的 d 时段，不属于干旱事若判定的两次干旱事件的时间间隔小于 1，且时间间隔期的干旱指标小于 Y图 2-2 中的 b 时段和 c 时段可合并为一场干旱事件。根据相对湿润度指数干级划分标准，此处的 Y0值为-0.15，Y1值为-0.4，Y2值为-0.65。根据冬小麦水分亏缺指数干旱等级划分标准，此处的 Y0值为 20，Y1值为 35，Y2值为

技术路线图,冬小麦干旱,灰色关联分析方法,不相似

可以说两者之间的相关程度相对较高；反之，则较低。因此，灰色关联分析方法是基于要素之间变化过程的相似或不相似程度，也就是“灰色关联度”，作为因子之间相关性的度量。2.4 技术路线图本研究技术路线主要包括 3 个方面内容：研究的基础数据，冬小麦干旱对气象干旱的响应过程与方法以及研究结果（图 2-3）。

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