中国西北干旱区气候变化及典型流域影响适应研究

发布时间：2020-11-21 13:21

　　 全球气候变暖对自然生态系统和人类社会产生了显著影响,未来干旱区将比湿润区面临更大气候变化风险。我国西北干旱区水资源和生态环境十分脆弱,对全球气候变化的响应尤其敏感,研究西北干旱区气候变化及其影响与适应问题,具有重大的科学价值和现实意义。本论文使用观测资料和数值模拟数据,对西北干旱区气候变化观测事实进行了分析和归因,并预估了其未来变化;研究了气候变化对河西走廊内陆河水资源的影响;并以石羊河流域为例,探讨了气候变化适应策略。主要结论如下:1、20世纪60年代以来,我国西北干旱区呈变暖变湿趋势。1961-2012年,西北干旱区年平均气温升温速率为0.31℃/10a,主要因年平均日最低气温显著升高(升温速率为0.46℃/10a)。就季节而言,冬季和秋季升温幅度相对较大,分别为0.41℃/10a和0.34℃/10a,春季和夏季增温幅度相对略小,分别为0.25℃/10a和0.26℃/10a。西北干旱区年降水量以5.4mm/10a的速率增加,其中,夏季增加最多(2.4mm/10a),其次为春季(1.1mm/10a),增加最少的为秋季和冬季(0.9 mm/10a)。从区域分布看,青海西部、新疆北部、内蒙古阿拉善高原和宁夏西北部升温最快。青海和天山山区降水增加最多,而内蒙古西北部和宁夏西北部降水呈减少趋势。1961-2016年河西走廊三大内陆河流域从东到西气候变暖的幅度逐步减小,石羊河流域增温最快(0.45℃/10a),疏勒河流域增温最慢(0.19℃/10a);而年降水量从东到西增幅逐步升高,疏勒河流域年降水量增加最快(8.1 mm/10a),石羊河流域年降水量增加不明显(1.6mm/10a)。2、20世纪60年代以来,我国西北干旱区极端暖事件增加,极端冷事件减少,极端强降水增加。1961-2012年间,年极端最低气温(TNn)和年极端最高气温(TXx)分别以0.43℃/10a和0.17℃/10a升高;霜冻日数(FD)和冰冻日数(ID)分别以3.9d/10a、2d/10a的速率减少;暖日(TX90p)和暖夜(TN90p)分别以1.1%/10a和2.3%/10a的速率增加,而冷日(TX10p)和冷夜(TN10p)则分别以0.6%/10a和1.3%/10a减少。极端强降水量(R95p)和降水日数(R1mm)分别以2.4 mm/10a和1.2 d/10a的速率增加,而连续干旱日数(CDD)则以5.4 d/10a减少。3、西北干旱区近50多年的气温升高可归因于人类活动强迫的影响。1958-2012年平均气温变化中,全强迫(ALL)和人类活动强迫(ANT)可以被清晰地检测出来。使用单信号检测,ALL和ANT强迫尺度因子的最优估计分别为1.22和1.40。双信号检测中ANT和自然变率(NAT)信号也能被检测和分离出来。ALL、ANT和NAT对增暖结果贡献分别为1.45℃、1.37℃和0.13℃。4、受气候变化影响,与上世纪80年代相比,目前祁连山东、中、西段的冰川面积分别减少了 71.3%、75.6%和23.4%。1961-2015年河西走廊黑河和疏勒河流域年平均径流量呈现增加趋势,疏勒河流域年平均径流量增加最为显著,增速为3.3 m3/s/10a,而石羊河流域的径流量没有明显的变化趋势。石羊河年径流量和上游年降水量呈正相关关系,但和气温呈反相关;黑河和疏勒河年径流量和上游年降水量、年平均气温呈显著正相关关系。5、在未来气候变暖背景下,西北干旱区气温将进一步升高,极端冷事件进一步减少,极端暖事件进一步增加。区域平均年降水量增加,极端强降水事件增多。而且RCP8.5情景下的变化幅度大于RCP4.5情景下的变化幅度。与1986-2005年相比,RCP8.5情景下,到21世纪末期,中国西北干旱区平均气温、年极端最低气温、年极端最高气温将分别增加5.5℃、6.6℃和5.6℃。霜冻日数和冰冻日数将分别减少58天和47天。暖日和暖夜分别升高47.2%和55.7%,冷日和冷夜分别减少7.7%和7.6%。平均降水量和极端强降水量分别增加20.8%和71.5%。6、未来在全球1.5℃升温下,疏勒河、黑河、石羊河流域平均气温比工业化前分别偏高2.11℃、2.07℃和2.03℃。相对于1976-2005年,疏勒河、黑河、石羊河流域年平均降水量分别增加15%、10%和8%。疏勒河流域平均年径流量增加约10%,黑河流域和石羊河流域则分别减少3%和8%。7、石羊河流域近55年来最突出的特征就是温度急剧上升,而降水相对稳定,冰川几乎枯竭。随着未来气温进一步升高,径流量将减少,流域将面临更高的气候风险。目前的适应政策,仅仅遏制了生态环境恶化的势头,缺水依然是影响流域社会经济发展最主要的瓶颈。在未来径流量减少的背景下,如果采用增加水资源、发展农业节水技术、结构调整和气候移民等适应措施,武威和民勤绿洲不但能够维持自身的生存,每年还能增加陆地生态用水2亿m3和补充地下水3亿m3,从而实现绿洲的可持续发展。
【学位单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P467;P333
【部分图文】：

第一章绪论??严重，使大气稳定度增强，抑制了空气上升运动的发展；⑥西北干旱区的沙漠或??戈壁下垫面对太阳加热响应迅速，使得地面的蒸发力也很强，加重了干旱化的程??度（张强等，２０００）。西北干旱区是典型的大陆性气候，气温年较差和日较差大，??大部地区气温年较差在２０°Ｃ以上，西北部超过３０°Ｃ。气温日变化明显，大部地??区在１２．０－１６．０°Ｃ。２０１７年７月１０日新疆吐鲁番最高气温达４９．０°Ｃ，是观测到的??全国极端最高气温。西北干旱区年降水量小于２００?ｍｍ，是全国降水量最少、最??千燥的区域，也是全球同纬度最干旱的地区，其中新疆托克逊平均年降水量仅８??ｍｍ。而且降水季节分配不均，主要集中在夏半年，５－９月降水量占全年降水量??的７８％。干旱、大风、沙尘暴、融雪性洪水、冰雹、霜冻、低温冻害、雪灾、高??温等是该区主要气象灾害，发生频率高，危害大。??

第二章中国两北十罕区气候变化事实和预估??变化的分析结果表明，暖日和暖夜指数分別以１．１％／ｌＯａ和２．３％／１０ａ的速率增加，??而冷日和冷夜指数则分别以０．６％／１０ａ和１．３％／１０ａ的速率减少（图２．２ｅ－ｈ），而且??暖夜和冷夜指数的变化分别比暖日和冷日大。ＴＸ９０ｐ、ＴＮ９０ｐ、ＴＸｌＯｐ和ＴＮｌＯｐ??在全区的变化趋势一致，但南部比北部明显（图２．３ｅ－ｈ）。??Ｔｍｐ．?ｔｒｅｎｄ，?ＡＮＮ，?ＯＢＳ，?°Ｃ／１０ａ?Ｔｍｐ．，?ＡＮＮ，?°Ｃ??５５Ｎ１??３．０?－ｊ?１?１￣＾?１?Ｓ－??（ａ）?：?（ｂ）??５０Ｎ－?２?０?＇：?：??ｔ?ｉ－〇?－??４５Ｎ－——７，釋：ＡＡ?Ｌ??３５Ｎ１?？?：?Ｈ，?，２?０?］—，—，＿＿

?２．２．２降水??从１９６１－２０１２年年降水量线性趋势空间分布（图２．４ａ）可以看出，西北干旱??区大部分地区年降水量呈增加趋势，其中青海和天山山区增加最多，而内蒙古西??北部和宁夏西北部降水呈减少趋势。全区平均年降水量以５．４?ｍｍ／１０ａ的速率显??著增加，本世纪初的平均降水量是１９６１以来最多的年代（图２．４ｂ）。各季降水量??均呈现增加趋势（图２．４ｃ－ｆ），其中，增加最多的是夏季（２．４ｍｍ／１０ａ），其次为??春季（ｌ．ｌｒｎｍ／ｌＯａ），增加最少的是秋季和冬季（０．９ｍｍ／１０ａ）。??图２．５是降水极端指数的时空分布，包括强降水量（Ｒ９５ｐ）、降水日数（Ｒｌｍｍ）??和连续干旱日数（ＣＤＤ）。过去５２年中，Ｒ９５ｐ和Ｒｌｍｍ显著増加，増加速率分??别为２．４ｍｍ／１０ａ和１．２ｄ／１０ａ?（图２．５ａ，ｃ），而ＣＤＤ则以５．４ｄ／１０ａ的速率减少（图??２．５ｅ）。从空间分布看
【参考文献】

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本文编号：2893063