陕西省气象干旱时空变化特征与成因分析

发布时间：2020-07-07 02:05

【摘要】：干旱作为世界上最具破坏性的自然灾害之一,对社会经济、自然环境与人类活动造成了严重的影响。陕西省处于中国内陆腹地,历来具有“十年九旱”之说,在全球气候不断变化的背景下,研究陕西省气象干旱的变化特征与成因,对陕西省水资源管理、抗旱减灾具有非常重要的意义。本文在分析陕西省气候要素变化特征的基础上,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)及多种统计方法研究了陕西省1960~2016年气象干旱时空变化特征,然后利用相关分析与交叉小波分析研究了气候要素、大气环流、太阳黑子活动对干旱的影响。主要结论如下:(1)在过去的57a里,陕西省多年平均降水量为649mm;年降水量在陕西及三个分区呈不明显的减少趋势;除夏季降水量具有不明显的增加趋势外,其余三个季节的降水量均呈不明显的减少趋势;降水量在空间上由北到南逐渐增加。陕西省多年平均气温为11.4℃;年平均气温在陕西及三个分区呈明显的升高趋势;四季平均气温呈升高趋势,其中春季、秋季、冬季的升高趋势明显;多年平均气温由北到南逐渐升高。陕西省多年平均潜在蒸散量为972mm;年潜在蒸散量在陕西、关中、陕南呈不明显的减少趋势,在陕北呈不明显的增加趋势;春季、秋季、冬季的潜在蒸散量呈不明显增加趋势,夏季呈明显的减少趋势;多年平均潜在蒸散量由东北到西南逐渐减少。(2)在过去的57a里,陕西及三个分区在年尺度上呈干旱化趋势,干旱发生频率、影响范围以及严重程度不断增加。干旱指数呈下降趋势,其中陕西、陕北、关中下降趋势明显;干旱指数的前三个模态分别为:“区域一致型”、“西北、东南差异型”、“南北、中部差异型”。陕西及三个分区以轻旱和中旱为主,干旱频率平均为67.1%,在空间上呈“中部高、南北低”的分布特征。陕西以及三个分区以全域性干旱为主,干旱站次比与干旱强度呈增加趋势;其中,轻旱站次比具有减少趋势,中旱、重旱、特旱站次比具有增加趋势。陕西、关中、陕南90年代干旱频率最高、影响范围最广、程度最严重;陕北则在20世纪00年代干旱频率最高、影响范围最广、90年代干旱程度最严重。(3)在过去的57a里,春季、秋季、冬季呈干旱化趋势,夏季呈湿润化趋势。春季、秋季、冬季干旱发生频率、影响范围以及严重程度呈增加趋势,夏季干旱则有缓解趋势。干旱指数除在夏季具有不明显的增加趋势外,其余三个季节均呈减少趋势,其中,春季、秋季的减少趋势明显。春季、冬季干旱指数的前三个模态分别为:“区域一致型”、“南北差异型”、“南北、中部差异型”;夏季、秋季前三个模态分别为:“区域一致型”、“西北、东南差异型”、“南北、中部差异型”。陕西最易发生冬旱,四个季节的干旱频率分别为54.0%、55.8%、51.9%、61.2%,均以轻旱和中旱为主,随着干旱等级的升高,干旱发生频率减小;春旱、冬旱频率呈“北低南高”的特征,夏旱频率呈“西高东低、北高南低”的特征;秋旱频率呈“北高南低”的特征。春季、秋季、冬季以全域性干旱为主,干旱站次比与干旱强度均呈增加趋势,其中春季增加趋势明显。夏季以区域性干旱为主,干旱站次比与干旱强度均呈减少趋势。春季、夏季在21世纪00年代干旱频率最高,影响范围最大、程度最严重;秋季在90年代干旱频率最高、影响范围最大、程度最严重;冬季在80年代干旱频率最高、影响范围最大、90年代程度最严重。(4)SPEI指数能较好的反映陕西省旱灾面积的变化,在陕西省气象干旱评估中具有良好的适用性。(5)降水量与陕西省气象干旱的关系非常密切。近57a来,陕西、关中、陕南的干旱化趋势受到年降水量减少与年平均气温升高的影响,陕北干旱化趋势则受到年降水量减少、年潜在蒸散量增加以及年平均气温升高的影响;春季、秋季、冬季干旱化趋势受到降水量减少、平均气温升高、潜在蒸散量增加的影响,夏季湿润化趋势则受到降水量增加、潜在蒸散量减少的影响。(6)厄尔尼诺增强、北太平洋东部海表温度异常变冷、北极冷空气向南侵袭及太阳黑子活动都会使陕西产生不同程度的干旱;其中,太阳黑子活动影响最为强烈,大尺度环流的ENSO事件的影响较为强烈,其次为北极涛动,最后为太平洋年际涛动。(7)影响陕西省干旱的主要动力是太阳黑子活动。一方面,太阳黑子活动对降水、气温、潜在蒸散量具有重要影响,直接影响陕西干旱;另一方面,太阳黑子活动通过对大气环流异常因子产生影响,从而间接影响陕西干旱。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P426.616
【图文】：

数字高程图,陕西省,分区图

第二章研究区域概况与研究方法2.1 研究区域概况2.1.1 地形地貌陕西省介于北纬 31°42′～39°35′，东经 105°29′～111°15′之间，其北部与内蒙古相接，南部与四川、重庆、湖北相邻，东部与山西、河南相邻，西部与宁夏、甘肃相邻，总面积共 20.56 万 km2，其中山丘区面积 17.23 万 km2，平原区面积 3.33 万 km2，省辖市共 10 个。陕西省地势总体上呈中部低、南北高的特征，且由西部向东部倾斜。根据地势特征，可将陕西省从北到南划分为陕北高原、关中平原以及秦巴山区。根据地貌特征，可将陕西省划分为六个地貌类型，由北到南依次为：风沙过渡区、黄土高原区、关中平原、秦岭山地、汉中盆地与秦巴山地；其中，面积最大的为黄土高原区，占陕西省总面积的 40%，面积最小的为汉中盆地，占陕西省总面积的 5%。陕西省行政分区图与数字高程图如图 2-1 所示。

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图 2-2 陕西省气象站点与泰森多边形分布图ibution of meteorological stations and theisen polygon in选取与计算化降水蒸散指数（SPEI）作为研究陕西省干量与潜在蒸散量计算得到的，结合了标准化降干旱指数（PDSI）对温度的敏感性，目前已成标（张煦庭等 2017）。计算该指标时假定某一服从Log-logistics 分布，对差值进行标准正态指数的具体计算过程如下：彭曼公式计算逐月的 PET。逐月降水量iP 与潜在蒸散量iPET 的差值iD ，iD P PETi i= 逐月的iD 序列，认为其服从三参数的 Log-log

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1984 年、2002~2016 年为降水量增加期。秋季期，1960~2000年间降水量虽有波动但整体呈减。冬降水量在变化过程中，存在 3 个明显的周1~2007 年降水量呈增加趋势，1981~1987 年呈减少趋势。知，近 57a 来，陕西省除夏季降水量具有不明量均具有不显著的减少趋势。征016 年多年平均降水量空间分布如图 3-4 所示。量呈由北到南逐渐增加的趋势。在定边、吴起~440mm 之间，在镇巴、镇坪多年平均降间。陕北各区域的多年平均降水量在 331mm~降水量在 400~850mm 之间，陕南各区域的间。通过上述分析可知，陕西省多年平均降水量

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