我国北方干旱半干旱区降水多年代际变化及其对温室效应的响应

发布时间：2020-10-27 02:58

　　 我国干旱半干旱区面积约占国土总面积的52%,主要集中在北方,这里气候干燥,降水变率大,生态系统异常脆弱。近年来,随着气候变化,有关干旱半干旱区气候变化及机理,区分自然及人类因素对气候的影响等问题越来越受到关注。本文以我国干旱半干旱区为研究对象,主要对该区降水的多年代际变化及人类活动引起的温室效应对该区降水影响进行研究,旨在为该区未来气候预测给出一定的科学借鉴。文中首先基于最新版本的全球降水气候中心(Global Precipitation Climatology Centre,GPCC_V7)资料与欧洲中期数值预报中心20世纪再分析资料(ERA_20C)融合的百年尺度逐月降水资料(1901-2012年),运用集合经验模态分解方法(EEMD)、合成分析等方法系统分析了我国北方干旱半干旱区降水多年代际变化特征及与太平洋年代际振荡(PDO)之间的相互关系;其次基于CCSM4.0工业化前及现时两种辐射强迫下的千年积分试验数据评估过去百年温室效应对该区降水及海气相互作用的影响。结果表明:(1)北方干旱半干旱区大多数区域降水多年代际变化不可忽视,都具有50-60年的平均变化周期,而PDO对大多数地区降水多年代际变化特征具有明显的调制作用;从相关分析看,新疆北部和内蒙古东北部的降水与PDO呈现出显著正相关,而河套东西部地区的降水则与PDO的变化呈现显著负相关。(2)从物理机制上来看,当PDO为暖相位时,径向环流增强使得北冰洋水汽南下,当遇到低空北上的阿拉伯海域暖湿气流时,会造成新疆中南部的降水增多;另一方面,PDO暖相位时印度洋区域通过对流加热的作用激发了太平洋-日本/东亚-太平洋(PJ/EAP)遥相关型的产生,这有利于渤海湾暖湿水汽输送至干旱半干旱区东北部区域,增大降水概率;当PDO位于冷位相时,结论则反之。(3)CCSM4.0模式对我国北方干旱半干旱区降水模拟整体偏高,但基本能够模拟出降水的空间分布。两种辐射强迫的气候平均之差(B2000-B18500)表明过去百年温室气体增加使得区域年降水明显增多,且最大响应区域位于新疆南部及青海地区。结合四个季节分析,这种分布主要受夏季降水影响,而春季降水可能会放大新疆及青海地区的正响应中心。综合而言,过去百年温室气体使得该区区域平均年降水增多了33.4mm。(4)从EOF分解及相关分析来看,区域降水主要(第一特征向量)表现为以内蒙古中东部为中心的同正分布;过去百年,人类活动引起的温室气体增加,增强了降水与赤道西太平洋海温异常的正相关性,减弱了降水与赤道东太平洋海温异常的负相关性。第二特征向量表明空间分布呈现出西湿东旱的分布,过去百年温室气体增加增强了降水与热带印度洋海温异常正相关性及与以赤道西太平洋为中心“八”字走向的海温异常负相关性,减弱了其与赤道东太平洋海温异常的正相关性,这样的共同作用又使得北方干旱半干旱区西湿增强东旱减弱。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：P426.6;P461
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 干旱半干旱区降水时空特征的研究进展
        1.2.2 干旱半干旱区降水的形成机理研究进展
        1.2.3 人类活动对干旱半干旱区气候影响的研究进展
    1.3 本文的研究内容及章节安排
第二章 资料与方法
    2.1 资料介绍
        2.1.1 观测及再分析资料
        2.1.2 CCSM4.0 模式资料
    2.2 数据处理及分区
    2.3 方法
        2.3.1 经验正交分解（EOF）分解
        2.3.2 集合经验模态（EEMD）分解
        2.3.3 合成分析及差值的显著性检验
        2.3.4 相关分析
        2.3.5 基本统计量分析
第三章 百年降水资料对北方干旱半干旱区的对比评估
    3.1 两套基于观测降水资料的对比
        3.1.1 区域内降水观测站点数对比
        3.1.2 两套数据的差异分析
20C降水资料对区域降水的描述及与观测资料的对比'>    3.2 欧洲中心ERA₂0C降水资料对区域降水的描述及与观测资料的对比
        3.2.1 三种资料的线性趋势对比
        3.2.2 三种资料区域平均对比分析
    3.3 小结及降水数据的拼接
第四章 北方干旱半干旱区降水多年代际变化及其与太平洋年代际振荡的关系
    4.1 降水变化的基本特征
        4.1.1 气候平均态
        4.1.2 季节变化
        4.1.3 降水的年际变化
    4.2 降水的多年代变化特征
        4.2.1 降水序列的尺度分离
        4.2.2 降水多年代际主分量的时空演变特征
    4.3 太平洋年代际振荡对降水多年代际变化的影响
        4.3.1 太平洋年代际振荡（PDO）信号的尺度分离
        4.3.2 降水多年代际变化与PDO的关系分析
        4.3.3 PDO对降水多年代际变化调制的可能物理机制
    4.4 小结
第五章 过去百年北方干旱半干旱区降水对温室效应的响应
    5.1 CCSM4.0 对北方干旱半干旱区降水气候态的模拟能力
    5.2 基于CCSM4.0 评估温室效应对降水的影响
    5.3 基于CCSM4.0 评估温室效应对海气相互关系的影响
    5.4 小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文主要结论
    6.2 本文特色与创新
    6.3 本文的不足及展望
参考文献
在学期间研究成果
致谢

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 尹晗;李耀辉;;我国西南干旱研究最新进展综述[J];干旱气象;2013年01期

2 陈昌毓;;甘肃干旱半干旱地区气候特征对农业生产的影响[J];甘肃气象;1993年04期

3 马耀明,戴有学,马伟强,李茂善,王介民,文军,孙方林;干旱半干旱区非均匀地表区域能量通量的卫星遥感参数化[J];高原气象;2004年02期

4 李星敏;杨文峰;李红梅;袁媛;乔丽;;相对冷暖背景下两次干旱事件的比较——以陕西为例[J];干旱地区农业研究;2012年01期

5 刘东生,丁仲礼;“我国干旱半干旱区15万年来环境演变的动态过程及发展趋势”研究成果简介[J];中国科学基金;1999年01期

6 黄建平;季明霞;刘玉芝;张镭;龚道溢;;干旱半干旱区气候变化研究综述[J];气候变化研究进展;2013年01期

7 景毅刚,刘安麟,张树誉,李星敏,邓风东,王钊,卓静;陕西省干旱评价和预警系统[J];陕西气象;2004年06期

8 王风;郭江勇;林纾;孙成权;高峰;;甘肃黄土高原干旱半干旱区4～10月降水的气候特征[J];甘肃科学学报;2006年04期

9 董安祥,郝惠玲,向军;西北地区干旱气候的研究[J];甘肃气象;1997年03期

10 徐国昌;;干旱减灾问题的回顾与思考[J];干旱气象;2012年04期

相关博士学位论文 前4条

1 季飞;北半球中高纬干旱半干旱区强化增温现象研究[D];兰州大学;2015年

2 李小雁;干旱半干旱过渡带雨水集流实验与微型生态集雨模式[D];中国科学院研究生院（寒区旱区环境与工程研究所）;2000年

3 陈磊;植被变化和地形对干旱半干旱区天气气候的影响[D];兰州大学;2012年

4 章大全;中国年代际干旱趋势转折及预测[D];兰州大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 任丽娟;基于二氧化碳浓度变化的干旱适应性研究[D];内蒙古工业大学;2015年

2 龙治平;近700年来我国西北夏季干湿变化特征及成因分析[D];兰州大学;2015年

3 何晴亲;基于信息扩散理论的湖南省干旱风险评估[D];湖南师范大学;2015年

4 马有绚;干旱半干旱地区植被指数与气候的关系[D];兰州大学;2016年

5 贺可勋;基于中分辨率遥感数据的近30年全国干旱时空分布研究[D];南京大学;2014年

6 从靖;我国北方干旱半干旱区降水多年代际变化及其对温室效应的响应[D];兰州大学;2016年

7 白庆梅;亚洲干旱/半干旱区近几十年区域气候变化[D];兰州大学;2010年

8 冉津江;我国干旱半干旱区温度和降水的时空分布特征[D];兰州大学;2014年

9 尹晗;中国西南地区干旱气候特征及2009～2012年干旱分析[D];兰州大学;2013年

10 许庆杰;基于MODIS数据鄂尔多斯市干旱研究[D];内蒙古大学;2014年

本文编号：2857923