中亚地区干湿时空演变特征及未来情景预估研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 他志杰 |
| 答辩日期 | 2019-06-30 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 于瑞德 |
| 关键词 | 中亚地区 干湿变化 标准化降水蒸散指数 未来情景预估 Central Asia Dryness and wetness variation SPEI Projection |
| 学位专业 | 理学博士 |
| 其他题名 | The Analysis and Projection of Dry/Wet Climate Change in Central Asia |
| 英文摘要 | 近几十年来， 随着全球气候的逐渐变暖， 极端气候事件频发， 其中造成严重损失， 持续事件较长的一种就是干旱。 对于干旱的研究一直是气候变化研究领域中的热点问题。 研究干旱的起因， 历时， 以及影响是全球气候变化研究领域中尤为重要的一个研究方向。本文以标准化降水蒸散指数作为衡量中亚地区干旱严重程度的量化指标， 首先分析了中亚地区 1961－2015 年气候干湿变化的事实， 其次讨论了中亚地区气候干湿变化与其所对应的大气环流场之间的关系， 最后预测了中亚地区未来气候变化情景下的干湿变化趋势， 最终得出以下结论：首先， 我们从众多干旱指数中选择标准化降水蒸散指数作为干旱指标， 并分析了 1961 年至 2015 年中亚干旱的时空变化特征。 结果表明： 整体上来看， 中亚地区的干旱主要发生在 1975 年和 1996 年， 哈萨克斯坦在 20 世纪 70 年代中期，90 年代后期经历了一个比较干旱的阶段。 塔吉克斯坦整体上表现出湿润的态势，历史时期比较干旱的年份是 1971 年， 干旱指数达到了-1.11， 属于中度干旱； 最湿润的年份是 1969 年， 干旱指数为 1.94， 达到严重湿润。 吉尔吉斯斯坦的气候呈现出干旱和湿润交替变化的特征， 其中比较干旱的年份是 1961 年， 1962 年，1974 年， 1975 年， 1984 年， 1995 年， 1997 年和 2007 年， 干旱程度是轻度干旱。最为湿润的年份是 1969 年和 2003 年， 为严重湿润。 土库曼斯坦和乌兹别克斯坦的干旱指数均表现出下降的趋势，干旱主要发生在 20 世纪 90 年代中后期。其次，中亚地区 1961-2015 年标准化降水蒸散指数逐月分布特征是： 整个中亚地区 20世纪 60 年代到 70 年代初比较湿润， 从 1975 年 4 月份开始出现了干旱， 干旱程度为轻旱， 5 月到 8 月干旱程度逐渐加剧， 干旱程度由轻度干旱转变为中度干旱，干旱水平在 9 月达到严重干旱， 干旱指数为-1.53。 干旱程度在 10 月得到缓解，由严重干旱转变为中度干旱状态。 这次中度干旱事件一直持续到 1976 年的 4 月份， 历时 12 个月， 干旱的严重程度， 干旱的持续时间之久都是中亚地区近 55a来罕见的。 最后， 分析了近 55a 来中亚地区的干旱面积覆盖率的变化特征。 中亚地区干旱面积覆盖率在 20 世纪 60 年代至 70 年代初， 都在 22%以下； 1975 年，中亚干旱面积覆盖率最高， 达到 60.7％。 从 20 世纪 80 年代到 90 年代初，中亚的平均干旱面积覆盖率不到 30％。 从 20 世纪 90 年代中期到 21 世纪初， 是中亚地区的干旱面积覆盖率较高的一段时期。干旱的发生往往与大规模大气环流场的异常密切相关。 因此， 本文利用正交经验函数分解（EOF） 分析了 55a 来中亚地区干湿变化的主要模态， 以及主要模态所对应的大气环流场背景。 结果表明： 中亚地区干湿变化的第一空间模态表现为中部与南北部反向变化的空间型， 中西部地区是干湿变化异常的高值中心， 这一空间分布型对应在中高纬度地区存在明显的纬向波列， 北太平洋和欧洲东部，亚洲西部地区的气压表现为异常偏低， 欧洲西岸、 贝加尔湖南部呈现异常高压，在 500 hPa 位势高度场显示出明显的欧亚太平洋遥相关型， 表明贝加尔湖阻塞高压活跃。 因此， 欧亚太平洋遥相关型可能是影响中亚地区干湿变化的一个重要环流因子。 中亚地区干湿变化的第二主要模态为南北相反变化的空间型， 中亚地区的这种干湿分布类型可能是受到了北极涛动的影响。全球气候模式是预测未来全球气候变化的重要工具。本文在分析了中亚地区近半个世纪的干湿演变事实后， 采用全球气候模式用于估计中亚地区未来的干湿变化趋势。 本文采用了 CMIP5 中 21 个全球气候模式的数据， 利用多模式集合平均的方法， 分别计算了标准化降水指数（SPI） 和标准化降水蒸散指数（SPEI） 。利用不同的干旱指数对典型浓度路径 RCP4.5 情景下的中亚地区未来的干湿变化趋势进行预测。 结果表明， 在未来全球持续变暖背景下， 未来中亚地区干旱化的趋势将延续， 变干明显的是中亚地区的西南部地区， 特别是乌兹别克斯坦和土库曼斯坦的沙漠地区。 基于 SPI1 和 SPI3 计算得出的中亚地区未来的干旱频率将呈现下降趋势， 由 SPI12 得到的干旱频率在未来时段呈现出先下降后增加的趋势。基于 SPEI1、 SPEI3、 SPEI12 的干旱频率在未来时段前期下降， 中、 后期逐渐增加。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/15356]  |
| 专题 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 新疆生态与地理研究所_研究系统 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 他志杰. 中亚地区干湿时空演变特征及未来情景预估研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆生态与地理研究所
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