中国西北地区中、东部近400年来降水的时空变化及其驱动机制研究

发布时间：2017-12-29 09:15

本文关键词：中国西北地区中、东部近400年来降水的时空变化及其驱动机制研究　出处：《兰州大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：大范围干旱事件通常是由多个不同气候区域同时发生干旱所造成的。研究不同气候区域降水的变化关系及其潜在的驱动机制,对于理解大范围干旱的发生机理具有重要的价值。本研究以树轮宽度资料为基础,分别重建了中国西北地区中部(青海及其北面的祁连山区)和东部(甘肃东部至陕西)近1000年(1000~2000年)来和近400年(1615~2006年)来的降水变化历史,然后计算了它们之间的41年滑动相关系数RC41,使得我们可以了解这两个地区近400年来降水关系的动态变化特征。由于研究区处在中纬度西风和亚洲夏季风的过渡带上,因此本文进一步探讨了这两个气候系统对研究区降水的时空变化的影响。在此项研究之前,我们首先统计了西北地区中、东部137个树轮宽度年表与温度和降水的相关关系,以便于了解这两个地区的树木生长对气候是否具有相同的响应规律。通过本研究,主要得出以下结论:(1)无论是西北地区中部还是东部,森林中下部树轮宽度年表均主要与前一年生长季后期和当年生长季早期的降水正相关,而与温度负相关,反映了树木生长受到相同季节的水分限制。进一步分析发现,两个地区的树轮宽度年表大多与P7C6月(前一年7月至当年6月)、P8C6月或P8C7月的降水的相关最好,并且它们的变化特征具有较好的一致性。这说明两个地区的树轮降水重建或干旱重建结果具有可比性。与森林中下部的分析结果不同,西北中部森林上限树轮宽度年表与降水和温度均主要为正相关,但后者明显好于前者,说明温度是森林上限树木生长的主要限制因子。(2)在西北地区中部,由于树轮样点呈簇状分布,因此本文将森林中下部的17个单点树轮宽度年表,按照行政区划,合并成6条近千年的树轮年表,并提取了这些年表的第一主成分MPC1(1000~2000年),以期更好的代表该地区的树轮宽度变化特征。分析显示,MPC1主要记录P7C6月降水变化信息,在公共时段1959~2000年间,相关系数达0.74(p0.01)。因此,利用MPC1重建了研究区近千年来的降水变化历史。空间相关分析表明,该降水重建序列能够很好的代表西北中部较大范围内的降水变化特征。(3)在西北地区东部,选取了4条超过300年的树轮宽度年表,提取它们的第一主成分EPC1(1708~2006年),同时计算其中两个较长年表的平均值EAVE(1615~2006年),以期更好的代表西北东部树轮宽度的变化特征。分析发现,EPC1和EAVE均主要记录P8C7月的降水变化信息,在各自与气象资料的共同时段内,相关系数分别为0.78(n=49,p0.01)和0.75(n=55,p0.01)。最后,利用EPC1和EAVE分别重建了西北东部过去299年和392年的降水变化历史。这两个降水重建序列的相关系数达0.88(n=299,p0.01),并且都能很好的代表西北东部较大范围内的降水变化。考虑到EAVE降水重建序列较长,因此用于下一步分析。(4)为了了解西北地区中、东部降水关系的动态变化特征,我们计算了两个地区降水重建序列(EAVE和MPC1)的41年滑动相关系数RC41。在公共时段1615~2000年间,RC41的变化幅度较大,在-0.05到0.63之间,大约有41.0%的滑动相关系数达到了95%以上的置信水平。根据RC41的变化特征,可以划分出5个降水变化较为一致的时期(1615~1681年、1706~1757年、1792~1861年、1877~1933年和1976~2000年)和4个较为不一致的时期(1682~1705年、1758~1791年、1862~1876年和1934~1975年)。在较为一致的时期,两个地区容易同时发生干旱事件。将RC41与亚洲夏季风和中纬度西风的相关指数进行对比,我们发现在弱季风和/或强西风时,两个地区的降水变化更为一致;相反,在强季风和/或弱西风时,两个地区的降水变化一致性较低。这可能是因为,无论夏季风强弱,西北中部都在西风的控制下。与之不同的是,在弱季风和/或强西风时,西北东部可能主要受西风的控制,因此此时两个地区的降水变化比较一致。但在强季风和/或弱西风时,西风对西北东部的控制减弱甚至消失,而季风的影响增强,因此此时两个地区降水变化的一致性较低。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P426.6

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