气候变化条件下中国西北地区主要作物需水量时空演变及干旱指标研究
发布时间：2020-12-24 12:18
近年来,环境持续变暖,使得区域降水量时空分布变得更加不均匀,极端天气事件也渐趋频繁化,也使农业用水形势变得极为严峻,直接对粮食安全产生威胁。中国西北地区地域可利用潜在农业资源大,但为干旱半干旱地区,所以为充分利用其农业资源,需要明确气候变化情景下西北地区干旱情势和主要作物需水量的时空分布特征,对应对气候变化、调整农业结构和区域水资源的合理调配具有重要意义。本文研究区域为新疆维吾尔自治区、青海省、甘肃省、陕西省、宁夏回族自治区和内蒙古自治区西部,在对区域内的干旱时空特征进行了分析的基础上,研究了各气象因素的时空分布规律和对小麦与玉米作物需水量的影响,同时分析了小麦和玉米的作物需水量与净灌溉需水量的时空变异性,得到如下主要结论:（1）计算了五种气象干旱指标,表明标准化降水蒸散指数（SPEI）为西北地区干旱评价的最适指标,且依据SPEI指数将西北地区划分为6个分区并分析了其干旱时空特征。SPEI指数的空间分析表明,从年和季节尺度的SPEI气候倾向率分析不同区域的具体空间分布略有不同,但整体上由西北到东南大致表现为由偏湿到偏干的分布型式。西北地区SPEI年尺度不同等级干旱发生频率结果表明,整体...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
西北地区SPEI的REOF分析前8个模态及分区Fig.2-6DroughtspatialdistributionandsubregionsofREOF1-8forSPEIinNorthwestChina依据REOF分解得到的前8个旋转载荷向量（图2-6a~h）和时间系数（图2-7）可
为干旱最敏感区域。Ⅳ区在 1961~2016 年呈不显著变湿的趋势，幅度为 0.077/10a，整体上呈干湿交替变化，近年来出现明显变湿的状况。REOF7 极值中心站点较少，所以不进行区域划分。REOF8 载荷高值区在青海西南地区，青海囊谦县为对干旱年最为敏感区域；结合时间系数曲线表明整体上为干湿交替变化，但随时间呈不显著变干趋势，幅度为-0.030/10a。考虑到其他四个载荷向量均没有符合条件的高值区，结合实际条件，将REOF8的高值区与青海西北部地区合并为Ⅴ区，而其他未进行划分的区域划为Ⅵ区。2.5 基于 SPEI 的西北地区干旱空间格局特征分析2.5.1 西北地区 SPEI 气候倾向率空间分布规律西北地区地形复杂，海拔差距悬殊，气象要素时空变异性大，导致干旱状况的空间分布也趋于复杂化。图 2-8 为西北地区 SPEI 指数的年尺度和季节尺度的气候倾向率空间分布，同时结合各时间尺度下的西北地区气候倾向率趋势分析图（省略）可知，从东西方向看，除冬季的气候倾向率为由西到东呈先降低后增加趋势外，其余各时间尺度下的 SPEI 气候倾向率整体上均为由西到东逐渐降低的趋势；从南北方向看，除冬季的气候倾向率为由北到南先降低后增加趋势外，其余尺度均为由北到南逐渐降低的趋势。###!#WW # !#####WWW#W!WW W W#!W#W!#!#W#WW ! W#####W##±
2.5.2 西北地区 SPEI 年尺度不同等级干旱发生频率的空间分析从西北地区 SPEI 年尺度不同干旱发生频率的空间分布（图 2-9）可知，整体上发生中旱的频率最高，其次是特旱发生频率，然后是重旱发生频率，最后是轻旱发生频率。中旱发生频率在西北各个分区均有较易发生的区域，相对更易发生中旱的地区主要有Ⅰ区西南部分地区、Ⅵ区东北部分地区和Ⅱ区中南部地区，最高达 17.5%~18.9%。发生特旱的频率高值区主要分布区域为Ⅰ区、Ⅴ区、Ⅵ区西部和Ⅳ区西部地区，其极值区位于Ⅰ区的若羌县东北地区，最高达 15.3%。重旱发生频率比较均匀，发生频率范围基本为 10.0%~12.5%，其他有分散的一些小部分地区有相对较高或较低的发生频率。而轻旱发生频率的空间分布规律不太明显，高频率与低频率的区域较为分散分布，但是整体上看，有大约三分之二的地区发生轻旱的频率在 10.0%到 12.5%之间，还有三分之一的地区发生轻旱的频率基本在 5.0%到 7.5%之间，整体上发生轻旱的频率相对于其他等级干旱发生频率是最低的。综上可知，西北地区不同干旱的发生频率有相对明显的区域分布，体现了西北地区气象要素变异性大的特点。但从整体上大致可以看出，西北地区中部和西部地区以特旱与中旱为主，东部地区发生各种等级干旱可能性都较高。±
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于相对湿润度指数的河南省干旱易发区预测[J]. 王冰,舒丹丹,杨凡,段浩. 水电能源科学. 2017(08)
[2]西北地区新一轮退耕还林还草规模分析[J]. 苏冰倩,王茵茵,上官周平. 水土保持研究. 2017(04)
[3]基于降水蒸发指数的1960-2015年内蒙古干旱时空特征[J]. 张煦庭,潘学标,徐琳,魏培,尹紫薇,邵长秀. 农业工程学报. 2017(15)
[4]基于Mann-Kendall法和小波分析中小尺度多年气候变化特征研究——以甘肃省白银市近50年气候变化为例[J]. 杨义,舒和平,马金珠,阳志方. 干旱区资源与环境. 2017(05)
[5]基于遥感双层模型的宝鸡峡灌区日蒸散发估算[J]. 朱明承,占车生,王会肖,王飞宇,韩建,马美红. 北京师范大学学报(自然科学版). 2017(02)
[6]Pa、SPI和SPEI干旱指数对青藏高原东部高寒草地干旱的响应比较[J]. 赵新来,李文龙,Xulin Guo,余翠,赵玉婷,许静. 草业科学. 2017(02)
[7]基于逐时降水站点资料空间插值方法对比研究[J]. 许娈,董美莹,陈锋. 气象与环境学报. 2017(01)
[8]河北保定气象站长序列气温资料缺测记录插补和非均一性订正[J]. 司鹏,郝立生,罗传军,曹晓岑,梁冬坡. 气候变化研究进展. 2017(01)
[9]典型气象干旱指标在东北地区的适用性分析[J]. 王亚许,孙洪泉,吕娟,苏志诚. 中国水利水电科学研究院学报. 2016(06)
[10]基于加权灰色关联模型优选夏玉米沟灌方式[J]. 汪顺生,王康三,刘东鑫,李欢欢. 农业工程学报. 2016(18)
博士论文
[1]西北干旱内陆区石羊河流域农业耗水对变化环境响应的研究[D]. 佟玲.西北农林科技大学 2007
硕士论文
[1]气象相似性网络构建及缺失气象要素数据的插补[D]. 余威.西南大学 2015
[2]气候变化对西北干旱区农业灌溉需水的影响研究[D]. 李硕.河北师范大学 2013
[3]气象要素时空插值方法研究[D]. 彭思岭.中南大学 2010
本文编号：2935644
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
西北地区SPEI的REOF分析前8个模态及分区Fig.2-6DroughtspatialdistributionandsubregionsofREOF1-8forSPEIinNorthwestChina依据REOF分解得到的前8个旋转载荷向量（图2-6a~h）和时间系数（图2-7）可
为干旱最敏感区域。Ⅳ区在 1961~2016 年呈不显著变湿的趋势，幅度为 0.077/10a，整体上呈干湿交替变化，近年来出现明显变湿的状况。REOF7 极值中心站点较少，所以不进行区域划分。REOF8 载荷高值区在青海西南地区，青海囊谦县为对干旱年最为敏感区域；结合时间系数曲线表明整体上为干湿交替变化，但随时间呈不显著变干趋势，幅度为-0.030/10a。考虑到其他四个载荷向量均没有符合条件的高值区，结合实际条件，将REOF8的高值区与青海西北部地区合并为Ⅴ区，而其他未进行划分的区域划为Ⅵ区。2.5 基于 SPEI 的西北地区干旱空间格局特征分析2.5.1 西北地区 SPEI 气候倾向率空间分布规律西北地区地形复杂，海拔差距悬殊，气象要素时空变异性大，导致干旱状况的空间分布也趋于复杂化。图 2-8 为西北地区 SPEI 指数的年尺度和季节尺度的气候倾向率空间分布，同时结合各时间尺度下的西北地区气候倾向率趋势分析图（省略）可知，从东西方向看，除冬季的气候倾向率为由西到东呈先降低后增加趋势外，其余各时间尺度下的 SPEI 气候倾向率整体上均为由西到东逐渐降低的趋势；从南北方向看，除冬季的气候倾向率为由北到南先降低后增加趋势外，其余尺度均为由北到南逐渐降低的趋势。###!#WW # !#####WWW#W!WW W W#!W#W!#!#W#WW ! W#####W##±
2.5.2 西北地区 SPEI 年尺度不同等级干旱发生频率的空间分析从西北地区 SPEI 年尺度不同干旱发生频率的空间分布（图 2-9）可知，整体上发生中旱的频率最高，其次是特旱发生频率，然后是重旱发生频率，最后是轻旱发生频率。中旱发生频率在西北各个分区均有较易发生的区域，相对更易发生中旱的地区主要有Ⅰ区西南部分地区、Ⅵ区东北部分地区和Ⅱ区中南部地区，最高达 17.5%~18.9%。发生特旱的频率高值区主要分布区域为Ⅰ区、Ⅴ区、Ⅵ区西部和Ⅳ区西部地区，其极值区位于Ⅰ区的若羌县东北地区，最高达 15.3%。重旱发生频率比较均匀，发生频率范围基本为 10.0%~12.5%，其他有分散的一些小部分地区有相对较高或较低的发生频率。而轻旱发生频率的空间分布规律不太明显，高频率与低频率的区域较为分散分布，但是整体上看，有大约三分之二的地区发生轻旱的频率在 10.0%到 12.5%之间，还有三分之一的地区发生轻旱的频率基本在 5.0%到 7.5%之间，整体上发生轻旱的频率相对于其他等级干旱发生频率是最低的。综上可知，西北地区不同干旱的发生频率有相对明显的区域分布，体现了西北地区气象要素变异性大的特点。但从整体上大致可以看出，西北地区中部和西部地区以特旱与中旱为主，东部地区发生各种等级干旱可能性都较高。±
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于相对湿润度指数的河南省干旱易发区预测[J]. 王冰,舒丹丹,杨凡,段浩. 水电能源科学. 2017(08)
[2]西北地区新一轮退耕还林还草规模分析[J]. 苏冰倩,王茵茵,上官周平. 水土保持研究. 2017(04)
[3]基于降水蒸发指数的1960-2015年内蒙古干旱时空特征[J]. 张煦庭,潘学标,徐琳,魏培,尹紫薇,邵长秀. 农业工程学报. 2017(15)
[4]基于Mann-Kendall法和小波分析中小尺度多年气候变化特征研究——以甘肃省白银市近50年气候变化为例[J]. 杨义,舒和平,马金珠,阳志方. 干旱区资源与环境. 2017(05)
[5]基于遥感双层模型的宝鸡峡灌区日蒸散发估算[J]. 朱明承,占车生,王会肖,王飞宇,韩建,马美红. 北京师范大学学报(自然科学版). 2017(02)
[6]Pa、SPI和SPEI干旱指数对青藏高原东部高寒草地干旱的响应比较[J]. 赵新来,李文龙,Xulin Guo,余翠,赵玉婷,许静. 草业科学. 2017(02)
[7]基于逐时降水站点资料空间插值方法对比研究[J]. 许娈,董美莹,陈锋. 气象与环境学报. 2017(01)
[8]河北保定气象站长序列气温资料缺测记录插补和非均一性订正[J]. 司鹏,郝立生,罗传军,曹晓岑,梁冬坡. 气候变化研究进展. 2017(01)
[9]典型气象干旱指标在东北地区的适用性分析[J]. 王亚许,孙洪泉,吕娟,苏志诚. 中国水利水电科学研究院学报. 2016(06)
[10]基于加权灰色关联模型优选夏玉米沟灌方式[J]. 汪顺生,王康三,刘东鑫,李欢欢. 农业工程学报. 2016(18)
博士论文
[1]西北干旱内陆区石羊河流域农业耗水对变化环境响应的研究[D]. 佟玲.西北农林科技大学 2007
硕士论文
[1]气象相似性网络构建及缺失气象要素数据的插补[D]. 余威.西南大学 2015
[2]气候变化对西北干旱区农业灌溉需水的影响研究[D]. 李硕.河北师范大学 2013
[3]气象要素时空插值方法研究[D]. 彭思岭.中南大学 2010
本文编号：2935644
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