全球变暖背景下1960-2014年中国降水时空变化特征

发布时间：2020-01-23 13:45

【摘要】：降水是水循环过程中最基本的环节,是地表径流的本源,也是地下水的主要补给来源,降水在时空分布上的不均匀是引起洪涝和旱灾的直接原因。降水的过程伴随着能量的转换过程,雨滴的凝结是吸热过程,而地表降水的蒸发又是散热过程。总之,降水是连接天气、气候和水循环等方面的关键物理过程,也是生态系统清洁水的最终来源,是关系到国计民生的重要气象要素之一。中国降水量的分布极不均匀,且洪涝干旱灾害频发。IPCC第五次评估报告指出,近百年来全球气候变暖毋庸置疑,气温升高使得大气中水汽增多,水循环加快,极端降水事件增加,在此背景下,开展中国降水变化趋势的研究,有助于理解中国降水变化的特征和机制,并对提高相应地区水资源管理和调控能力,对洪涝干旱的防灾减灾具有借鉴意义。本文以中国大陆为研究区,并划分了西部、北方、青藏和南方四个区域,以国家气象局发布的气象站台逐日降水观测数据为主要研究数据,采用自定义和国家气象局的通用标准分别将降水划分为小、中和大雨。本文重点分析了在气候变暖背景下1960-2014年间不同强度降水的时空变化趋势和特征,最后通过综合比较,总结出了降水的时空变化规律,并深入探究了影响小雨降水频率的因素以及大雨(极端降水)与局地气温的关系,比较了不同强度降水与总降水量的相关性,量化了不同强度降水量、频率和强度在总降水变化中的贡献,以及不同强度降水频率和强度在降水量变化中贡献,展示了小雨和大雨降水量在总降水量中比例的变化特征,分析了降水量变化与地形的关系,本文的主要结论如下:(1)1960-2014年间,总降水、小、中和大雨的降水量、频率和强度的空间分布和时空变化趋势因地而异,区域性差异明显。全国平均降水量没有表现出显著变化趋势,降水频率显著减少而强度显著增强,且强降水事件明显增多,而小雨降水事件显著减少。(2)小雨降水频率减少量在总降水频率的减少趋势中起主要作用,而且,小雨降水频率的减少是整个中国小雨降水量减少的主要原因。低空大气的气温和比湿和夏半年小雨降水频率的减少有着密切关系。气温的升高被认为是对整个中国小雨降水频率有减少作用,而比湿变化的地域性差异决定了小雨降水频率变化的地域性差异,这也导致了在中国西部地区小雨降水频率呈显著增加趋势,而在东部地区呈显著减少趋势。(3)只有南方地区的大雨降水量、频率和强度均呈显著增加和增强趋势,而且局地气温的升高对大雨(极端降水)降水有一定的增强作用,包括降水量、频率和强度三个方面,而且,大雨阈值越高,气温的增强作用越明显,在其他地区没有发现该特征。(4)在全国和区域尺度上,总降水量的增加趋势中,大雨降水量的增加量最大,起主要作用;总降水频率的减少趋势中,小雨降水频率的减少量最大,起主要作用。同时,降水量和频率有从小雨、中雨转移到大雨的趋势,并且,小雨的降水量在总降水量中所占比例显著减少,而大雨的降水量在总降水量中所占比例显著增大。(5)降水频率和强度的变化均对降水量的变化起作用,在中国以及各区域中,降水频率的变化在总降水、小、中和大雨降水量的变化均起主要作用。(6)关于降水量与海拔的关系,在西北地区,年均降水量、频率和强度均随着海拔的升高而逐渐增大,而且大雨变化量在总降水量变化量中的比例随着海拔的升高而增加。
【图文】：

全球变暖背景下 1960-2014 年中国降水时空变化特征物理意义上分解温度和比湿对小雨影响的相对贡献以及大雨降水量、强度和频率与局地气温的相关性分析。总：综合比较小、中和大雨的降水量、频率和强度的时空变化趋势，比较不同强度降水量、强度和频率与总降水量的相关性，不同强度降水量、频率和强度在总降水变化中的贡献，不同强度降水频率和强度在降水量变化中贡献的贡献、小雨和大雨在总降水量中比例的时空变化趋势，以及分析降水量变化与地形的关系分析。

2.1 研究区本文主要以中国大陆地区为研究区。中国东临太平洋，背靠欧亚大陆，位于北纬 3°-53°和东经 73°-135°之间，面积约为 960 万平方公里，地形复杂，气候类型复杂多变，，主要有东部地区的亚热带季风气候、温带季风气候和西南地区的高原高山气候、西北地区的温带大陆性气候[151,152]。以大兴安岭-阴山-贺兰山-巴颜喀拉-冈底斯山为界限将中国分为季风区和非季风区[153]，从地势上来看界限以东主要位于第三阶梯，以平原区为主[154]。本文采用的中国的自然地理区划，根据地形和季风的不同影响所引起的自然景观和农业利用的差异，主将中国大陆分为四个分区，即西部非季风区、北方地区、青藏地区和南方地区，其中西部和青藏地区属非季风气候，北方和南方属季风气候，该分区的区域特征明显，已被绝大多数人接受[151,155]，研究区如图 2.1 所示。东部季风区、西部非季风区和青藏高原气候特征如下：
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P426.6

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本文编号：2572303