过去千年中国东部年代际干湿格局差异及其成因
文献类型：学位论文
| 作者 | 白孟鑫 |
| 答辩日期 | 2022-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 郑景云 ; 郝志新 ; 方修琦 |
| 关键词 | 过去千年 中国东部 年代际 干湿变化格局 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 现代器测资料表明，全球变暖的背景下，多地干湿变化年代际空间格局及极端旱涝的频率、强度等发生了显著的变化。如亚洲的东部和南部等地降水显著减少，而北美和南美东部、欧洲等部分地区降水显著增加，这已然对当地的农业生产、民生及人类适应等产生重要的影响。因此，区域尺度干湿变化的年代际特征及其与冷暖的联系是当前全球变化研究领域关注的热点问题之一。然而，中国东部地区多数气象台站的观测记录始于上世纪50 年代，难以揭示不同气候背景下 该地区干湿变化的年代际特征及其对不同内外强迫的响应。研究发现，过去千年 覆盖了三个典型冷暖期，即中世纪气候异常期、小冰期和现代暖期。因此，本文 拟打算研究过去千年典型冷暖背景下中国东部干湿变化的年代际特征及成因。 首先，对于旱涝等级资料完整的公元1500~2000年，利用基于历史文献重建的中国东部76个站点旱涝等级资料，采用角距离权重插值法进行格网干湿变化插值，并采用抽样误差估计法评估插值结果的可靠性。其次，对于旱涝等级资料缺值严重的公元960~1500年，依据大气遥相关理论，利用有准确记录的旱涝等级资料和全球古气候资料共享网提供的5292个树轮年表资料、1个石笋年表资料，采用最优子集回归法构建校准模型，并利用统计参数（????2、RE和CE等）验证数据集和校准模型的可靠性，最终重建了首套过去千年中国东部年分辨率2.5°×2.5°格网干湿变化数据集。然后，利用上述重建的数据集，分别辨识了过去千年三个典型冷暖阶段内（中世纪气候异常期、小冰期和现代暖期）中国东部干湿变化年代际（10年）和多年代际（30年）尺度的主导空间格局，以及各阶段内冷暖/干湿变化匹配关系。最后，以人口集中、粮食产量丰富的中国华北为中国东部的典型地区，研究了华北地区的年代际特大干旱事件的特征及成因。利用已重建的格网干湿数据集和北半球多源重建资料，遴选出过去千年中国华北地区最严重的五次特大干旱事件并揭示了同期北半球的干湿遥相关型。结合第五次国际耦合模式比较计划（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5，CMIP5）/ 第三次国际古气候模拟比较计划（Paleoclimate Modelling Intercomparison Project Phase 3, PMIP3）的模式资料，采用合成分析，揭示了外强迫和内变率对中国华北地区特大干旱事件的影响和成因机制。主要结论如下： （1）以旱涝等级资料为主，结合树轮年表资料等，重建了首套过去千年中国东部格网干湿变化数据集，其空间分辨率为2.5°×2.5°，时间分辨率为年，空间范围为105°E~122.5°E，20°N~40°N。在公元1500~2000年的插值结果中，旱涝等级站点越密集的地区，抽样误差估计值越小，反之亦然；在公元960~1500年的回归模型构建中，校准期和验证期的RE和CE均大于0，表明回归模型稳定可靠，且中国东部平均????2大于0.60，表明重建结果可信度高。 （2）从年代际尺度看，中世纪气候异常期，中国东部干湿格局的三个主模 态，分别是“华北−江淮流域至华南”偶极型、“华北至江淮流域−江南”偶极型 和“华北−长江中下游−江南”三极型；小冰期，“华北−江淮流域至华南”偶极 型、“华北至江淮流域−江南”偶极型和“东部−沿海地区”偶极型；现代暖期， “华北−江淮流域至华南”偶极型、“东部−西部”偶极型和“华北至江淮流域− 江南”偶极型。从多年代及尺度看，中世纪气候异常期，中国东部干湿格局的三 个主模态，分别是“华北−江淮流域至华南”偶极型、“华北至江淮流域−江南” 偶极型和“东部−西部”三极型；小冰期，“东部−西部”偶极型、“华北至江淮 流域−江南”偶极型和 “东部−沿海地区”偶极型；现代暖期，“华北−江淮流域”偶极型、“华北至江淮流域−华南”偶极型和“东部−西部”偶极型。在一倍标准差的异常冷/暖时段内，发现中世纪气候异常期和现代暖期，中国东部年代际干湿空间格局相反。 （3）过去千年中国华北地区五次最严重的年代际特大干旱事件分别是1070~1080年，1199~1209年，1261~1271年，1484~1494年和1634~1644年。华北发生特大干旱时，北美东部和欧洲等大部分地区也出现了不同程度的异常干旱，北美西部出现了异常偏湿。对比模式结果，发现外部强迫可能是导致华北地区的特大干旱和同期北半球大范围异常干旱的关键因素。但在典型浓度路径排放情景（Representative Concentration Pathway，RCP）下，中国华北地区未出现类似过去千年的年代际特大干旱事件。这可能是因为RCP情景预估中未考虑外强迫的作用，严重低估了华北年代际特大干旱事件的发生。 （4）在外强迫的作用下，全球出现大范围降温。随着气候冷却严重削弱了西太平洋至东亚的气压梯度力，减少了水汽向中国东部的输送，导致降水减少；同时中国华北地区垂直环流减弱，不利于水汽对流抬升凝结，导致降水减少。另外，北大西洋负位相NAO的出现，加强了北半球中纬度地区Rossby东向波列的发展，随之北美浅槽和欧洲大槽加深加强，偏北风增强，受高纬度地区水汽含量少的影响，同样不利于上述地区水汽输送，从而导致北美东部和欧洲等地后槽型干旱的发生。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 120 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/186944]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 白孟鑫. 过去千年中国东部年代际干湿格局差异及其成因[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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