中国天山山区降水形态分离及降雪影响因素分析

发布时间：2020-06-29 06:15

【摘要】：天山山区位于我国西北高寒地区,其固态降水在降水总量中占据重要的组成部分,降雪作为固态降水的主要形式,是山区水资源的重要来源之一。随着全球变暖的加剧,降水形态发生着相应的变化,表现为降雨增多,降雪或雨夹雪减少,由此可能会大大增加早春洪涝灾害、夏季水资源短缺和各种次生灾害等风险。本文基于天山山区1950s-1979年27个气象站点的日平均气温及标注的各类型降水资料,运用频率求交法和概率保证法并结合海拔高程,研究并分析了各站点降水形态转化的临界气温及固液态降水分离的阈值温度空间分布特征及原因,在此基础上利用此阈值温度分离天山山区1980-2015年的降雪量和降雨量,分析20世纪60年代以来天山山区不同降水形态的时空变化规律。最后运用各站点相关气象、地理和地形因子共八个自变量作为预测变量,采用传统的多元线性回归模型和非参数、非线性的随机森林模型模拟天山山区降雪量,探讨影响降雪量的主要因素,主要结论如下:(1)采用不同方法获取的天山山区1950s-1979年降水形态转化的临界气温(1.57-5.70 oC)以及固液态降水分离的阈值温度(1.36-5.48 o C),其统计结果的差值除库米什站外,其余各站相差不到1 o C,通过比较分析临界气温与阈值温度的分布变化,可为不同降水形态的预报以及寒区水文构建与模拟中有关固液态降水分离的参数选取提供一定的参考价值。(2)临界气温和阈值温度均与海拔高程呈显著相关,整体上随着海拔高程的升高而增大,但并没有表现出一致性的变化。说明除了海拔之外,其他气象因素如大气压、大气湿度等可能对其也有一定影响。空间分布上,临界气温和阈值温度的变化均存在着异质性,呈现出北坡小于南坡的变化规律。(3)20世纪60年代以来天山山区降雪量和降雨量总体呈现显著增加趋势(P0.01),线性增长率分别为0.35mm/a和0.59mm/a。空间分布上:天山山区全区降雪量和降雨量整体上呈增加态势,降雪量和降雨量各有55.6%和51.9%的站点通过0.05的显著性水平检验;降雪量和降雨量呈显著增加的站点基本上集中分布于北坡,南坡绝大多数地区其变化不显著。(4)分别运用多元线性回归模型和随机森林模型对山区降雪量进行模拟发现,随机森林模型精度指标R2、d及RSR值分别为0.74、0.93和0.51,对应线性回归模型的指标值分别为0.44、0.77和0.75,表明随机森林模型的模拟精度和模拟能力明显优于多元线性回归模型,回归模型仅仅能解释部分降雪的变化,降雪与各预测因子之间更倾向于一种非线性的关系。对比分析两模型的变量重要性发现,相对湿度、气温和经度对雪量的影响最大,海拔、坡向和纬度的影响次之,坡度和平均风速的影响最小。尽管两模型模拟结果存在差异,但影响降雪的主要因子基本一致。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P426.6
【图文】：

技术路线图

分布图,概况,站点,分布图

中国天山山区降水形态分离及降雪影响因素分析究区概况及数据方法研究区概况山山脉地处欧亚大陆腹地，中国境内的天山即东天山。天山西起中国与吉尔吉界，东至哈密市以东的星星峡戈壁，东西绵延 1700km，约为天山山脉总长度上。天山横亘新疆维吾尔自治区全境，呈东西走向并将新疆分为北疆和南疆，海拔高度为 4000m，面积约 5.7×105km2，约占新疆总面积（1.65×106km2）的34.5突起在新疆南北荒漠地面上一条又长又高的绿岛—山地系统（图 2.1）。

【参考文献】