1470-1912年西北东部地区旱涝时空特征与极端干旱事件研究

发布时间：2020-11-18 04:35

　　 在全球气候异常加剧的背景下,我国旱涝灾害频发,历史气候研究是国际“气候变率与可预报性”计划的一项重要内容。本文通过收集整理西北东部地区1470-1912年旱涝灾害历史文献资料,构建旱涝史料数据库,同时对研究区行政边界图进行矢量化处理,重新建立逐年旱涝等级序列。利用现代气候分析方法、空间数据挖掘技术和地理信息系统技术,分析旱涝灾害时空分布特征,并进行极端干旱事件的识别与时间序列特征分析。这项研究对发现旱涝灾害和极旱的变化规律、准确预测未来的气候和对现阶段西北东部地区的防灾减灾有着重要的现实价值。研究的主要结论有:(1)依据“典型词语”的描述,进行单站点等级划分。利用区域综合评定指标法进行参数化,建立起旱涝灾害序列。根据对比分析,旱涝重建序列和其他长降水量序列具有较高的一致性,与同期石笋氧同位素δ18O记录对应较好,间接证明了历史文献资料恢复历史时期气候变化的可靠性和可行性。(2)利用滑动平均、累计距平、滑动T检验和小波变换等方法,对序列进行了年代际与频次、阶段性、突变性、周期性的综合分析。研究发现:西北东部地区以旱灾为主,旱灾频繁且大旱、连旱严重。旱涝灾害具有明显的阶段性,大致可分为4个主要旱涝阶段,且可分为12个明显的偏旱和偏涝时期;在10年尺度上检测出旱涝变化存在12个突变点,50年尺度上存在5个突变点;重建序列存在较明显的周期变化的时间尺度是130-110a、70-80a、50-52a和28a、10-15a、5a。28a左右时的周期振荡最强,为第1主周期,第2、3、4周期依次是15a、73a和50a。(3)从空间上看,旱灾发生频次较高的地方主要分布在青海北部、甘肃中东部分地区以及陕西北部,其中青海省海西州最为严重。洪涝灾害频发的地区主要集中在青海南部,陕西南部和甘肃东南的部分地区。(4)定义出强旱事件,建立的极早因子模型,复原了 443年西北东部地区极端干旱事件,共发生极端干旱事件22次,其中以Ⅰ类极旱为主,Ⅱ类极早次之,Ⅲ类极早最少,并对结果进行对比验证,记载结果和模型结果具有显著的相似性。利用功率谱对极端干旱序列进行主周期分析,极早事件存在7～8a、4a、6a、10a周期,其中7～8年为第一显著周期。根据时间分形原理,挖掘极旱事件时间序列的分维特征。全序列旱灾时间分维值随极旱强度的增加而降低,与极旱发生周期呈反相关关系。各类别极旱有自己的时间重演律,极旱程度越轻,无标度区越宽,分维值越高,短周期比较明显。(5)对典型的极端干旱年份(1876-1878年)个例分析。细致分析此次极旱发生的气候背景和成因、实况灾情、动态演变过程以及其带来的饥荒,蝗灾和疫病等伴生灾害;通过对无透雨日数、伤亡情况和河湖井泉干涸的记录研究其干旱程度。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：P426.616
【部分图文】：

３．?１．３旱涝等级序列的重建??通过计算区域旱涝指数ｋ值，由区域旱涝指标分级标准，得到逐年研宄区的旱涝等级值，??建立了?１４７０－１９１２年西北东部地区旱涝等级序列，如图３－１所示。??由图３－１可知，西北东部地区１４７０－１９１２年间旱涝灾害多发，且大旱、连旱等严重旱灾??频发，持续时间很长且集中，而严重涝灾发生较少。旱涝灾害的发生在西北东部地区表现??出一定的交替性，等级值出现波动变化。一般来说，旱灾之后必有涝灾，涝灾之后必有旱??灾，如１５７０－１５９０年左右、１６１０－１６２０年左右、１８８０－１８９０年左右等连年大旱（涝）后都发生??了严重的涝（旱）灾。在４４３年中，发生旱灾的年份多于涝灾，一共发生旱灾１３６次，占总??年数的３０．７％，平均每３年发生一次；一共发生涝灾８８次，占总年数的１９．９％，平均每５年发??生一次。另外，从整个时间序列看出，西北东部地区主要以旱灾为主，旱灾频繁且强度较??大。??；ｕｉ?Ｉ?ｉｎｉｉｎ?ｍ??丨３?ｌ雙繼丨豪爆■??＾?Ｉ?Ｉ?ｌ?■?ｌ?Ｉ?ｉｌｌ?ｉｌｌ?ｉ?Ｉ?ｉ?１?Ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?ｉ?Ｉ?ｌ

１４７ＣＭ９１２年的旱涝等级序列的可靠性，利用来自ＮＯＡＡ西北代表性省份陕西华山］６００－１９１２??年降水量重建序列（４－７月）和甘肃陇西地区干湿指数序列进行长期趋势对比分析。??分别对这两条序列和旱涝等级作１０ａ平均（图３－２）。通过这三条序列对比后发现，总体??趋势上，旱涝等级序列ｌ〇ａ平均值和华山降水量重建曲线、陇西干湿指数］０ａ平均曲线具有??较高的一致性，走势基本相似，某些变化趋势出现了吻合现象。三条曲线基本趋势为：从??１４７０年开始出现一个高点，后一直波动下降到１５７０年左右，之后一直保持平稳上升，到１６３０??年开始出现明显下滑，出现多个低点。１７２５年到１７９０年间出现由下降到上升趋势，此后一??直呈现波动下降走势，在１８７０－１９００年左右三条曲线都出现了最低值。而且在极值情况下的??波峰和波谷均有同时出现，在１４７５年、１５８０年、１６３０年、１７２５年、］７８５年和１８８５年均同时??出现了波峰，在１５７０年和１８２５年左右同时出现了波谷，说明重建的旱涝等级序列具有一定??的准确性

降水信息提供重要理论依据。??为了检验利用史料记载恢复的历史时期的旱涝等级序列的可靠性与准确性，本文将４４３??年甘肃万象洞石笋＜５１８〇、陕西大鱼洞石笋＃８〇序列和旱涝等级序列进行了对比（图３－３）。??由图３－３可知，从整个时间序列上来看，石笋氧同位素与旱涝等级变化相似，旱涝等级与＜５ＩＳ０??记录对应较好，其中与研宄区旱涝等级变化趋势最为相似的是来自甘肃万象洞的石笋（５１８〇??序列。万象洞的石笋值越正，也指示着降水量越少，气候干旱，该地区的旱涝指数也??相应升高，反之亦然。另外，由于三条曲线的测年误差和样品分辨率不同，因此不能将其??进行细致地对比［７７１，但旱涝序列与石笋＃８〇曲线在峰谷变化上具有一定的一致性。??１５００?１５５０?１６００?１６５０?１７００?１７５０?１８００?１８５０?１９００??＊?Ｉ?Ｉ?１?Ｉ?■?Ｉ?１?Ｉ?＇?Ｉ?１?Ｉ?＇?Ｉ?＿?Ｉ￣??＿７?８?．?１?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?
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本文编号：2888328