全球半干旱气候变化的观测研究

发布时间：2018-01-06 11:05

本文关键词：全球半干旱气候变化的观测研究　出处：《兰州大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：半干旱区约占全球陆地面积的15%,全世界约14.4%的人口居住在该区域。半干旱区气候干燥、降水稀少且时空变化大、水资源缺乏、生态环境极其脆弱,对人类活动和全球气候变化的响应十分敏感。在全球变暖的背景下,对半干旱区气候变化的特点和规律以及干旱化形成机理的研究,有助于更好地了解半干旱区气候未来的变化,同时也为全球以及区域可持续发展战略的选择和制定提供一定的科学理论依据。因此,对半干旱区气候变化及其影响进行进一步深入地研究有着重要的意义。本文利用美国气候中心的月平均气温和降水资料以及再分析资料,计算了潜在蒸发和干旱指数,依据联合国环境规划署划分标准,得到半干旱区在全球的分布特征,并进一步划分出东亚、中亚、北非、美国、墨西哥、南美、南非、西澳大利亚和东澳大利亚共9个半干旱区分区。本文全面系统地分析了全球及各个半干旱区面积的变化、气候和干湿变化的时空特征,并将各个分区进行对比,揭示了干旱化的全球特征以及区域差异,同时定量地分析了降水和潜在蒸发对干湿变化的贡献,并探讨了影响半干旱气候变化的机制。主要研究结果如下：(1)全球半干旱区面积为2.2×107km2,约占全球陆地面积的15%。半干旱区主要分布在美国中西部和墨西哥大部分地区、南美洲的西海岸和东北角、北非的萨赫勒地区和非洲南部、哈萨克斯坦和蒙古国北部、印度西部、中国北方的部分地区以及澳大利亚中部沙漠以外的大部分地区。半干旱区的气候类型以干旱型草原气候为主,其地表植被类型具有多样性,但以草原为主(约占半干旱区面积的41.6%),其次是开放灌丛和农田。(2)在过去61年,全球半干旱区面积是显著快速增大的,其扩展速率为0.24×106 km2/decade。最近15年(1994-2008)全球半干旱区面积较过去15年(1948-1962)增大了1.4x106km2(8%),其中,湿润偏干/湿润区变干转化为半干旱区占主导,其贡献的面积占新形成的半干旱区面积的75%。东半球半干旱区扩展了1.2×106km2,是美洲大陆半干旱区扩展面积(0.2×106km2)的6倍。尽管这两个区域的半干旱区都扩展了,导致其扩展的转化形式却不同。在美洲大陆,半干旱区的扩展主要是由原干旱区变湿转化而来,其气候是变湿润了；而在东半球,是半干旱区扩展占据了原是湿润偏干／湿润区的区域,其气候是变干了。(3)在全球9个半干旱区中,除了中亚、美国和墨西哥3个半干旱区的面积略有减小,其余6个半干旱区(即东亚、北非、南非、南美和东、西澳大利亚半干旱区)都扩展了。其中,东亚半干旱区的扩展最显著,其扩展的面积为0.78×106km2(占全球半干旱区扩展面积的55%),其边界线在中国东北和黄河中下游地区分别向东和向南扩展了约6个经度(～480km)和2个纬度(～220km)。(4)东亚、中亚、墨西哥、北非、南非和东澳大利亚这6个半干旱区分区在过去61年呈变干趋势,除了墨西哥和东澳大利亚(其潜在蒸发有缓慢且不显著的减少趋势),其他分区区域平均的降水量和潜在蒸发量分别呈减少和增加趋势,从而导致干旱指数的减小(变干)。其中,东亚和北非的变干趋势非常显著(超过了99.9%的信度水平),干旱化严重。美国、南美和西澳大利亚3个分区是变湿的。美国和西澳大利亚降水量的增加和潜在蒸发量的减少导致干旱指数的增大；然而在南美,降水量增加的同时,其潜在潜在蒸发量也呈显著的增加趋势,因此,降水增加对南美半干旱区的变湿起决定性作用。全球9个半干旱区气温均呈升高趋势,除了墨西哥、南美和西澳大利亚分区的增温速度缓慢且趋势并不显著,其余6个分区的增温趋势都非常显著(超过了99.9%的信度水平),其中,东亚的增温速率高达0.31°C/decade。(5)全球9个半干旱区分区降水的贡献和干旱指数的变化一致,而潜在蒸发的贡献在墨西哥、南美和东澳大利亚分区和干旱指数变化相反,在其余6个分区一致。除了东亚和中亚分区降水和潜在蒸发的贡献是相当的,在美国、墨西哥、南美、北非、南非和东、西澳大利亚这7个分区,降水的贡献都远大于潜在蒸发的贡献,因此,这些区域降水对干湿变化起主导作用。(6)中纬度两个典型半干旱区北美和东亚的气候变化差异很大,这主要是由于在全球变暖的背景下,二者对西风环流和季风系统变化的不同响应造成的。东亚半干旱区的干旱化趋势主要受减弱的东亚夏季风的控制,而北美半干旱区的变湿趋势主要受增强的西风环流的控制。
[Abstract]:Semi - arid region accounts for about 15 % of the global land area , and about 14.4 % of the world ' s population lives in the region . ( 2 ) In the past 61 years , the area of semi - arid areas in the world has been significantly increased , with an expansion rate of 0.24 脳 106 km2 / decade . In the last 15 years ( 1994 - 2008 ) , the area of semi - arid region has increased by 1.4x106 km2 ( 8 % ) . ( 4 ) In East Asia , Central Asia , Mexico , North Africa , South Africa and East Australia , these six semi - arid zones have declined in the past 61 years . In addition to Mexico and East Australia ( which have a slow and insignificant decrease in their potential evapotranspiration ) , the increase in precipitation and potential evapotranspiration in the two typical semi - arid regions of the United States are very significant ( over 99.9 % reliability level ) . In addition to Mexico , South America and Western Australia , there is a significant increase in drought index .

【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P426.616

【参考文献】