中国天山山区降水形态转变成因及未来趋势预估
发布时间：2022-01-04 10:35
全球气候变暖的大背景下,我国平均增温速率明显高于北半球同期平均增温速率;与华北和东部相比,西北地区非对称性的增温幅度更大,降水形态有从降雪向降雨转变之势,天山山区亦有如此之势,不同的降水形态改变必然影响区域水资源的产汇流过程及年内分配。本文利用天山山区19602018年28个气象站点的逐日降水、平均气温、相对湿度、平均气压、平均风速、日照时数、小型蒸发、海拔、坡度、坡向、经度和纬度资料,通过分离主要降水形态、计算表征降水形态转变态势的降雨日数/降水日数比率（RPR）,以及构建影响因子指标体系,并基于人工神经网络的决策与试验评价实验室法（BP-DEMATEL）和多元线性回归模型（MLR）,辨析了天山山区降水形态转变的关键驱动因子。在此基础上利用CMIP5全球气候模式对天山山区19612018年的RPR模拟能力进行评估,并对未来三种温室气体排放情景下（RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5）天山地区变化较敏感的秋末和初春季节的RPR的变化进行预估。本文得到的主要结论如下:（1）天山山区19602017年RPR呈现出阶段性增...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
降水类型与日平均湿球温度（Tw）关系示意图[57]
兰州交通大学硕士学位论文-21-而降低。如图3.3(b)所示，气温随着海拔的变化表现为两个阶段，海拔高程低于1288m时平均气温为10.11℃，平均RPR为0.84，且变化较平缓。海拔高程高于1637m时平均气温为1.81oC，平均RPR为0.47，且变化较剧烈，由此说明随着海拔的升高，RPR有趋于0的趋势，降水有由液态向固态转化的趋势。图3.3(a)1960~2017年天山山区28个站点RPR和平均气温的年际变化图；(b)天山山区不同海拔高程的28个站点RPR与多年平均气温分布图地表温度(a7)在两个模型变量重要性排名中均为第二，表面RPR与地表温度关系密切。气温对地表温度的影响是十分直接的，其变化速度可以决定地表温度的变化速度[63]。地表温度又通过影响大气环流而进一步作用于降水[64]。海拔(b1)在两个模型变量重要性排名中均为第三，RPR也随着海拔的升高而降低。纬度(c2)在BP-DEMATEL模型中排名第四，在多元线性回归模型影响因子的贡献率中排名第七，纬度对RPR的影响可能归因于气温变化的纬度效应，相比低纬度地区，高纬度地区气温增幅更大[65]。张正勇等[66]利用天山山区地理因子与年降水的关系发现天山山区的年降水量随纬度变化基本呈“马鞍状”分布，降水的纬度地带性明显。3.4.2结果因子分析除地形因子(b)和地理因子(c)之外，风速(a5)、蒸发(a3)、相对湿度(a4)等为RPR的结果因子，与其他因子密切关联，受其他因子的影响较大，间接影响降水形态的转变。从图3.4(a)可以发现，南坡的多年平均湿度为58%，北坡为68%，这是由于北坡受西风气流和地形的抬升作用，多为地形雨，降水较丰沛；南坡以下沉气流为主，蒸发(a3)较大，故相对湿度较校相对湿度越大，液滴表面与周围空气之间的蒸汽压差减小，因此液滴的蒸发变慢，并且在液滴下落期间对液滴的蒸发冷却效果变小，液
中国天山山区降水形态转变成因及未来趋势预估-22-变小，因此液滴吸收的热量减少，这可以抑制液滴从雪到雨的转变率[57]，导致降雨事件的概率减小，RPR相应减校风速和日照时数也受到坡向的影响较大，如图3.4(b)所示，北坡的平均风速为3.39m/s，南坡的平均风速为2.30m/s，是由于北坡受西风气流的影响，为迎风坡，北坡则为背风坡。风速的增大使得蒸发量增大，相对湿度减小，RPR增大，风速与RPR为正相关关系。北坡的平均日照时数为4.91h，南坡的平均日照时数为5.59h。天山山区东西走向，坡向以南北为主，天山山区总日照时数受地形和下垫面的制约，基本上是随着纬度的增加而减少，呈现出南坡大于北坡。日照时数增大，使得平均气温增大，降水形态以降雨的概率增大，进而导致RPR增大，日照时数与RPR呈正相关。图3.4(a)天山南北坡RPR与相对湿度的变化；(b)天山南北坡日照时数和平均风速的变化3.5本章小结本章利用天山山区28个气象站点1960~2017年的逐日气象（气压、气温、蒸发、相对湿度、风速、日照时数和地表温度）、地理（经度和纬度）和地形（海拔、坡度和坡向）因子，运用传统的多元线性回归模型MLR和较新颖的基于BP人工神经网络的决策实验室分析法BP-DEMATEL，探讨了影响降水形态转变的主要因子，主要结论如下：（1）天山山区1960~2017年RPR呈现出阶段性增长趋势，并表现为两个阶段。第一阶段从第一阶段从1960s初到1990s代初；第二阶段是从1990s初到2017年，两个阶段RPR平均值分别为0.63和0.65。RPR的变化具有海拔依赖性，RPR随着海拔的变化也表现为两个阶段：当海拔高程低于1200m，RPR平均值为0.84，且变化较平缓；海
【参考文献】：
期刊论文
[1]滇中城市降水特征及其成因分析[J]. 何萍,李矜霄,付永梅,刘树华. 北京大学学报(自然科学版). 2019(04)
[2]Environmental factors influencing snowfall and snowfall prediction in the Tianshan Mountains, Northwest China[J]. ZHANG Xueting,LI Xuemei,LI Lanhai,ZHANG Shan,QIN Qirui. Journal of Arid Land. 2019(01)
[3]多模式多情景下西北内陆干旱区未来气候变化预估[J]. 颜楚睿,刘浏,黄冠华. 排灌机械工程学报. 2018(11)
[4]安徽省PM2.5时空分布特征及关键影响因素识别研究[J]. 张海霞,程先富,陈冉慧. 环境科学学报. 2018(03)
[5]基于CMIP5模式的干旱内陆河流域未来气候变化预估[J]. 祁晓凡,李文鹏,李海涛,刘宏伟. 干旱区地理. 2017(05)
[6]CMIP5模式对中国东北气候模拟能力的评估[J]. 陶纯苇,姜超,孙建新. 气候与环境研究. 2016(03)
[7]东江流域降水演变特征及其影响因素分析[J]. 王富强,李玉娟,吕振豫. 人民珠江. 2016(01)
[8]基于高分辨率格点数据的1961-2013年青藏高原雪雨比变化[J]. 王杰,张明军,王圣杰,任正果,车彦军,张富现. 地理学报. 2016(01)
[9]基于BP-DEMATEL模型的农产品虚拟水流动影响因素分析[J]. 车亮亮,韩雪,秦晓楠. 冰川冻土. 2015(04)
[10]中国天山山区降水空间分布模拟及成因分析[J]. 张正勇,何新林,刘琳,李忠勤,王璞玉. 水科学进展. 2015(04)
博士论文
[1]极区春夏季降水形态变化特征、成因及影响研究[D]. 韩微.中国气象科学研究院 2018
硕士论文
[1]1960-2016年辽宁省地表温度时空变化特征及影响因素分析[D]. 纪然.辽宁师范大学 2018
[2]1961-2013年新疆雪雨比变化及未来趋势预测研究[D]. 任正果.西北师范大学 2015
本文编号：3568179
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
降水类型与日平均湿球温度（Tw）关系示意图[57]
兰州交通大学硕士学位论文-21-而降低。如图3.3(b)所示，气温随着海拔的变化表现为两个阶段，海拔高程低于1288m时平均气温为10.11℃，平均RPR为0.84，且变化较平缓。海拔高程高于1637m时平均气温为1.81oC，平均RPR为0.47，且变化较剧烈，由此说明随着海拔的升高，RPR有趋于0的趋势，降水有由液态向固态转化的趋势。图3.3(a)1960~2017年天山山区28个站点RPR和平均气温的年际变化图；(b)天山山区不同海拔高程的28个站点RPR与多年平均气温分布图地表温度(a7)在两个模型变量重要性排名中均为第二，表面RPR与地表温度关系密切。气温对地表温度的影响是十分直接的，其变化速度可以决定地表温度的变化速度[63]。地表温度又通过影响大气环流而进一步作用于降水[64]。海拔(b1)在两个模型变量重要性排名中均为第三，RPR也随着海拔的升高而降低。纬度(c2)在BP-DEMATEL模型中排名第四，在多元线性回归模型影响因子的贡献率中排名第七，纬度对RPR的影响可能归因于气温变化的纬度效应，相比低纬度地区，高纬度地区气温增幅更大[65]。张正勇等[66]利用天山山区地理因子与年降水的关系发现天山山区的年降水量随纬度变化基本呈“马鞍状”分布，降水的纬度地带性明显。3.4.2结果因子分析除地形因子(b)和地理因子(c)之外，风速(a5)、蒸发(a3)、相对湿度(a4)等为RPR的结果因子，与其他因子密切关联，受其他因子的影响较大，间接影响降水形态的转变。从图3.4(a)可以发现，南坡的多年平均湿度为58%，北坡为68%，这是由于北坡受西风气流和地形的抬升作用，多为地形雨，降水较丰沛；南坡以下沉气流为主，蒸发(a3)较大，故相对湿度较校相对湿度越大，液滴表面与周围空气之间的蒸汽压差减小，因此液滴的蒸发变慢，并且在液滴下落期间对液滴的蒸发冷却效果变小，液
中国天山山区降水形态转变成因及未来趋势预估-22-变小，因此液滴吸收的热量减少，这可以抑制液滴从雪到雨的转变率[57]，导致降雨事件的概率减小，RPR相应减校风速和日照时数也受到坡向的影响较大，如图3.4(b)所示，北坡的平均风速为3.39m/s，南坡的平均风速为2.30m/s，是由于北坡受西风气流的影响，为迎风坡，北坡则为背风坡。风速的增大使得蒸发量增大，相对湿度减小，RPR增大，风速与RPR为正相关关系。北坡的平均日照时数为4.91h，南坡的平均日照时数为5.59h。天山山区东西走向，坡向以南北为主，天山山区总日照时数受地形和下垫面的制约，基本上是随着纬度的增加而减少，呈现出南坡大于北坡。日照时数增大，使得平均气温增大，降水形态以降雨的概率增大，进而导致RPR增大，日照时数与RPR呈正相关。图3.4(a)天山南北坡RPR与相对湿度的变化；(b)天山南北坡日照时数和平均风速的变化3.5本章小结本章利用天山山区28个气象站点1960~2017年的逐日气象（气压、气温、蒸发、相对湿度、风速、日照时数和地表温度）、地理（经度和纬度）和地形（海拔、坡度和坡向）因子，运用传统的多元线性回归模型MLR和较新颖的基于BP人工神经网络的决策实验室分析法BP-DEMATEL，探讨了影响降水形态转变的主要因子，主要结论如下：（1）天山山区1960~2017年RPR呈现出阶段性增长趋势，并表现为两个阶段。第一阶段从第一阶段从1960s初到1990s代初；第二阶段是从1990s初到2017年，两个阶段RPR平均值分别为0.63和0.65。RPR的变化具有海拔依赖性，RPR随着海拔的变化也表现为两个阶段：当海拔高程低于1200m，RPR平均值为0.84，且变化较平缓；海
【参考文献】：
期刊论文
[1]滇中城市降水特征及其成因分析[J]. 何萍,李矜霄,付永梅,刘树华. 北京大学学报(自然科学版). 2019(04)
[2]Environmental factors influencing snowfall and snowfall prediction in the Tianshan Mountains, Northwest China[J]. ZHANG Xueting,LI Xuemei,LI Lanhai,ZHANG Shan,QIN Qirui. Journal of Arid Land. 2019(01)
[3]多模式多情景下西北内陆干旱区未来气候变化预估[J]. 颜楚睿,刘浏,黄冠华. 排灌机械工程学报. 2018(11)
[4]安徽省PM2.5时空分布特征及关键影响因素识别研究[J]. 张海霞,程先富,陈冉慧. 环境科学学报. 2018(03)
[5]基于CMIP5模式的干旱内陆河流域未来气候变化预估[J]. 祁晓凡,李文鹏,李海涛,刘宏伟. 干旱区地理. 2017(05)
[6]CMIP5模式对中国东北气候模拟能力的评估[J]. 陶纯苇,姜超,孙建新. 气候与环境研究. 2016(03)
[7]东江流域降水演变特征及其影响因素分析[J]. 王富强,李玉娟,吕振豫. 人民珠江. 2016(01)
[8]基于高分辨率格点数据的1961-2013年青藏高原雪雨比变化[J]. 王杰,张明军,王圣杰,任正果,车彦军,张富现. 地理学报. 2016(01)
[9]基于BP-DEMATEL模型的农产品虚拟水流动影响因素分析[J]. 车亮亮,韩雪,秦晓楠. 冰川冻土. 2015(04)
[10]中国天山山区降水空间分布模拟及成因分析[J]. 张正勇,何新林,刘琳,李忠勤,王璞玉. 水科学进展. 2015(04)
博士论文
[1]极区春夏季降水形态变化特征、成因及影响研究[D]. 韩微.中国气象科学研究院 2018
硕士论文
[1]1960-2016年辽宁省地表温度时空变化特征及影响因素分析[D]. 纪然.辽宁师范大学 2018
[2]1961-2013年新疆雪雨比变化及未来趋势预测研究[D]. 任正果.西北师范大学 2015
本文编号：3568179
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