哈萨克斯坦埃西尔河流域干旱监测及未来不同GCM情景(RCP 4.5-8.5)下的干旱程度预测
文献类型：学位论文
| 作者 | Yerbolat Mukanov |
| 答辩日期 | 2020-06-30 |
| 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 | 陈亚宁（Chen Yaning） |
| 关键词 | SPI 标准降水指数 SPEI 标准降水蒸发蒸腾指数 sc-PDSI 自校准帕尔默干旱严重程度指数 GCM 模型 订正通用土壤流失方程(RUSLE) 土壤侵蚀 Standard Precipitation Index Standardized Precipitation Evapotranspiration Index self-calibrating Palmer Drought Severity Index General Circulation Model RUSLE Soil erosion |
| 学位专业 | 理学博士 |
| 其他题名 | ASSESSING of PRECIPITATION and COMBINED THREAT of DROUGHT and SOIL DEGRADATION in AGRICULTURE and THE FUTURE FORECASTING of PRECIPITATION and DROUGHT on GCM SCENARIOS (RCP4.5-8.5) in ESIL RIVER BASIN (ERB),Kazakhstan. |
| 英文摘要 | 水资源是干旱和半干旱地区经济和社会发展的关键自然要素，在保障区域社会发展和人民生活中发挥着重要作用。伊希姆河流域（Esil River Basin）发源于哈萨克高地北部尼亚兹山地，向西流经阿斯塔纳， 再向北折流经伊希姆平原，穿过俄罗斯的秋明州和鄂木斯克州， 一直延伸到额尔齐斯河的汇合处， 是哈萨克斯坦的主要农业产区。 该流域降水稀少、水资源缺乏，对气候变化非常敏感， 是哈萨克斯坦北部地区农业生产的高风险地区。本论文基于研究区 44 个气象站数据以及 CRU 数据集，根据 MK 检验、 Sen's Slope 和 Pettit 检验方法，分析了 1901-2018 年间伊希姆河流域降水和干旱的时空变化特征，并讨论了不同情景下伊希姆河流域降水和干旱状况的未来趋势。同时，结合对研究区土地退化和土壤侵蚀的分析，利用 RS 和 GIS 技术对伊希姆河流域的土壤侵蚀损失进行了计算，确定了流域土壤退化的最脆弱区域，并针对性地提出了减缓土壤退化的建议。论文取得的主要进展和成果如下：1.本文使用 MK 检验、 Sen's Slope 和 Pettit 检验方法，基于 CRU 的年尺度降水数据，分析了历史时期以及未来的降水变化。结果表明：（1） 在伊希姆河流域北部地区，降水增长呈显著增加趋势（P<0.05），而在伊希姆河流域南部地区，降水呈明显下降趋势（P<0.05），伊希姆河流域的其他地区没有表现出显著变化。（2） Pettit 检验表明，在 1915-1930 年间伊希姆河流域南部和东南部降水发生了突变式下降。根据 CMIP5 的 GCM MME 数据，发现在 RCP4.5 情景下，降水在流域东南部、北部、中部和南部有明显的上升趋势（P<0.05），其余地区无明显变化，而 Pettit 检验结果表明， 伊希姆河流域东南部的 2 个气象站（Korneevka 和 Karkaraly）出现了上升趋势，并在 2053-2056 年期间发生了突变；（3） 在 RCP8.5 情景下，除 Aksu-Ayuly 气象站以外，研究区域总体呈现降水增长趋势，降水增加率依次为北部>中部>东南部>南部。根据 Pettit 检验方法，预计 2053 年至 2074 年之间除了东南部地区以外，伊希姆河流域的降水总体会出现显著上升趋势。2. 基于多个干旱指标分析了历史时期伊希姆河流域的干湿变化。结果表明：(1)根据 MK 检验发现在伊希姆河流域北部大部分地区的 SPI 指数均有明显的上升趋势（MK 的 Z 值介于 2.079 至 2.819， P<0.005）， 而在南部地区 SPI 呈总体显著下降趋势（MK 的 Z 值介于-2.27 至-2.72， P<0.05）。在伊希姆河流域的其余地区，未发现干湿条件发生明显变化。利用 Sen’s Slope 也得到了相同的结果；（2）在 1901-2018 年间，伊希姆河流域的 SPEI 只有南部地区呈现下降趋势（Z 值介于-2.010 至-2.712， P<0.05），其余大部分地区均未显示出显著变化（Z 值<1.98， P> 0.05）。同时 Sen’ s Slope 的最小值也分布在伊希姆河流域的南部地区；（3）以改进帕默尔干旱指数(sc PDSI) 对伊希姆河流域干旱时空特征进行分析。结果表明在 1901-2018 年间，仅 Petropavlovsk 气象站的 scPDSI 出现了明显的上升趋势（MK Z 值=2.391， P<0.05）。在南部、东南部大部分地区和中部地区， sc PDSI 有明显的下降趋势（MK Z 值介于-2.33 至-2.48，P<0.05）。研究区域的其余部分没有明显变化。同时 Sen’ s Slope 检验结果表明， sc-PDSI 的变化在伊希姆河流域北部最高，介于 0.004 至 0.013，在南部地区最低，介于-0.010 至-0.025，在东南部介于-0.005 至-0.018，中部地区介于-0.014 至 0.009。3. 基于 CMIP5 的 MME 在 RCP4.5 情景下的未来气候变化数据，计算了 2019-2100 年间伊希姆河流域的多个干旱指标。结果表明：（1） SPI 在伊希姆河流域的大部分地区无显著变化；（2） SPEI 在空间上普遍呈下降趋势，这表明伊希姆河流域有变干趋势；（3） sc-PDSI 的变化趋势表明，在伊希姆河流域南部、中部大部分地区和东南部地区，有变干趋势。总体而言， 未来伊希姆河流域总体有变干趋势，而在北部地区干湿条件变化不明显。4. 基于 CMIP5 MCM 在 RCP8.5 情景下的未来气候变化数据，计算了 2019-2100 年间伊希姆河流域的多个干旱指标的空间变化。结果表明，（1） SPI 在伊希姆河流域的大部分地区呈上升趋势，其中 Sen’ s Slope 的斜率介于 0.008至 0.02 之间；（2） SPEI 在空间上普遍呈下降趋势（MK 的 Z 值介于-3.356 至-8.55， P<0.05），同时 Sens’ Slope 的斜率介于-0.014 至 -0.031，总体上表现出伊希姆河流域在向干旱趋势变化；（3） sc-PDSI 的变化趋势表明，除了伊希姆河的东南部地区有变干趋势外，流域总体的干湿条件没有明显变化。5. 根据土壤流失模型估算了伊希姆河流域土壤侵蚀情况，发现土壤侵蚀量为 565368.7 t y-1，变化范围为 0-32 t y-1 km-2。这一研究结论有助于对比每个地区的人均地区生产总值(GRP)。此外，提出了防治土壤退化的相关建议。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 英语 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/15400]  |
| 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 | Yerbolat Mukanov. 哈萨克斯坦埃西尔河流域干旱监测及未来不同GCM情景(RCP 4.5-8.5)下的干旱程度预测[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆生态与地理研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。