1957-2014年中国西北地区夏季日降水变化趋势分析

发布时间：2020-11-04 08:41

　　 气候变暖会改变全球降水量模式,降水量变化格局和区域分异存在很大的不确定性,因此研究不同区域的降水变化趋势是目前全球气候的重要研究方向。近几十年来中国西北地区尤其是新疆降水量明显增多,可能会对生态系统产生重要影响。研究表明西北地区夏季总降水量和日降水的变化存在空间差异,可作为今后分析植被空间异质性的气候变化基础。本研究利用西北地区(33°-48°N,73°-116°E)187个气象站1957-2014年夏季(6-8月)的日降水数据,采用聚类分析、Mann-kendall趋势检验法和普通Kriging插值等方法分析中国西北旱地区域日降水的时空变化特征。本研究旨在:⑴使用聚类分析研究11个日降水指标的相似性和差异性,⑵比较1987年前后降水指标的时空分布。日降水指标可以用来描述降水变化不同方面的特征,聚类分析将众多指标分为两类:第一聚类表征降水大小(降水天数和降水强度)事件,第一聚类又可分为三小组,第二聚类描述降水在季节内的分布特征。研究结果表明:1)中国西北地区1957-2014年夏季平均降水量为183mm,中国西北地区1957-2014年夏季降水量呈现从西到东逐渐增加的趋势,其中新疆东部和南部降水量最低,仅有0-50mm。近58年降水量呈下降趋势(-0.78mm/10a),但降水天数、干旱天数、降水强度均增加,降水季节分布越来越不均匀。2)新疆地区近58年夏季平均降水量为61mm,降水量、降水天数、降水强度增加,干旱天数有所减少,降水越来越均匀,新疆西部变化尤为明显。而且1957-1986年和1987-2014年的两条趋势线有很明显的位移,它们的截距相差很大,说明1987年前后降水强度确实产生突变,发生了气候变迁,气候由暖干向暖湿转换。3)甘肃-青海地区近58年夏季平均降水量为151mm,界于0-300mm,整体趋势是从西北向东南递增,青海南部降水量最高。58年来降水量、降水天数、降水强度均呈增加趋势,1987年以后增长速率有所减缓,未来甘肃-青海地区的降水可能仍会增加。4)黄土高原地区的夏季平均降水量整体趋势是从西北向东南递增,近58年夏季的年降水量平均值为271mm,黄土高原地区降水的空间分布趋势差异较大,界于100-400mm。近58年来降水量呈减少趋势,降水天数减少,干旱天数、降水强度增加,降水越来越不均匀。1987年以后,尤其是黄土高原,降水在空间分布最为不均匀。5)降水量的再分配使中国西北地区多年降水量呈现“干的区域变湿,湿的区域变干”的趋势,这与全球的变化趋势(即“干的区域更干,湿的区域由于气候变暖更湿”)相反。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P426.6
【部分图文】：

气象站的降水数据缺失小于等于 5 年；⑵ 资料连续长度至少在 50 年以上，我们筛选出符合条件区域内的 187 个气象站，力求不影响降雨量数据的处理和分析。研究区域位置及气象站分布见图1。由于夏季降水占西北地区年降水的60%以上，因此夏季是决定西北地区全年降水的关键阶段，所以夏季降水的空间分布在一定程度上也可反映年降水的空间分布特征，(黄玉霞等，2004；靳立亚等，2005)，为了精简数据，减少工作量，本研究只针对夏季进行分析讨论。整个研究区范围广阔，从西到东气候变化不一致，为帮助分析和讨论，我们将整个研究区划分为三部分(图 1)：⑴ 新疆维吾尔自治区，新疆具有独特的地理、气候特征

本研究中我们选择 11 个降水指标来描述日降水量变化特征，但指标众多难以分析，因此我们使用聚类分析将 11 个指标分类。11 个日降水指标通过聚类分析可以分为两大聚类（图 2）。第一聚类主要表征降水量大小事件（降水天数和降水强度），包括 P（总降水量），C90 （每年第 90 百分比的降水量），R90N （大于第 90 百分比降水量的降水天数），WD（降水天数 (降水量 ≥ 1mm)），R5GD（连续 5 天的最大降水量），PI（日降水强度），R90T （大于第 90 百分比降水量降水天数的百分比），WS（连续最大降水天数 (降水量≥1mm)）。第一聚类的 8个指标又可以进一步划分为三组：⑴ 降水天数，包括 P（总降水量），C90（每年第 90 百分比的降水量），WD（降水天数），R90N（大于第 90 百分比降水量的降水天数）；⑵ 降水强度，包括 PI（日降水强度），R5GD（连续 5 天的最大降水量），R90T（大于第 90 百分比降水量降水天数的百分比）；⑶ WS（连续最大降水天数 (降水量≥1mm)）。但是注意这些表征降水天数和强度的降水量指标均为相似组（第一聚类）。第二聚类指标描述降水量在季节或年际上的分布，包括DS（连续最大干旱天数 (降水量<1mm)），CV（变异系数），GCI（基尼系数）。

图 3 中国西北地区 1957-2014 年夏季总降水量的空间分布Figure 3 Summer season precipitation (averaged during 1957-2014) across the study area3.3 降水量指标的趋势分析3.3.1 中国西北地区图 4 为 11 个日降水指标在中国西北地区 1957-2014 年夏季的趋势变化，图 4表明：从降水天数指标（P，C90，WD，R90N）分析得出（图 4a-d），整个研究区 58 年来，总降水量（P）呈现下降趋势（-0.78mm/10a，p=0.91），两个时段也呈下降趋势（-5.5mm/10a，p=0.5；-2.4mm/10a，p=0.89），但降水天数总体上是增加的，主要表现在 1987 年以前增加，而 1987 年以后有所降低。C90（每年第90 百分比的降水量）和 R90N（大于第 90 百分比降水量的降水天数）表征强降水事件，图 4b（C90）中整体 58 年和两个时段均呈现下降趋势，而 R90N 呈现上升趋势（0.082mm/10a，p=0.32）。以上 4 个指标的分析得出：虽然中国西北地区近几十年来降雨量呈现下降趋势，但降水天数和强降水事件均呈升高趋势，说
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本文编号：2869888