中亚干旱区洪水形成机制及社会经济暴露度研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王宁 |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 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 | 孙福宝 |
| 关键词 | 中亚干旱区 冰冻圈水文过程 洪水模拟 社会经济暴露度 人-洪水距离 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 洪水是全球波及范围最广且危害最严重的自然灾害之一。中亚干旱区河流以冰雪融水补给为主，气候变暖和降水强度增加正在改变内陆河水文过程，导致季节性洪水频发。一方面，中亚河流大多发源于高山区，观测资料匮乏，气候-冰冻圈水文过程复杂，洪水预报精度面临瓶颈。另一方面，中亚干旱区经济欠发达、防洪基础设施较差、河道较浅且地表覆被稀疏，加之民众防洪意识薄弱，一旦形成洪灾对流域中下游灌溉农业、人类生命财产和公共基础设施将带来巨大危害。深入理解中亚干旱区季节性洪水形成机制，提高洪水预报精度，探索人类对洪水的适应性机制对于中亚干旱区防洪减灾和气候变化应对具有重要意义。本研究基于多源数据和耦合冰冻圈水文过程的分布式水文模型，提高了中亚干旱区洪水的模拟精度，量化了气候变化和社会经济发展情景下冰冻圈水文过程对洪水淹没和社会经济暴露度的影响，基于人-洪水的距离变化揭示了中亚干旱区人类适应洪水的行为模式，得到的具体研究结论如下：（1）构建了考虑冰冻圈水文过程的洪水模拟框架HHMFg，有效提高了中亚流域的洪水模拟精度。通过与实测日径流、月径流、Q95 洪水流量和遥感最大地表水体淹没范围数据对比，发现HHMFg 显著提高了中亚干旱区的洪水模拟精度（KGE 提高约0.52，PBIAS 降低约59.3%），且能有效捕捉到更多山区河道的洪水淹没细节。中亚干旱区洪水淹没主要发生在夏季和秋季，我国新疆地区秋季洪水淹没范围大于夏季，而中亚五国则相反；哈萨克斯坦洪水淹没范围最大；塔吉克斯坦洪水淹没深度季节变化大，在7 月达到最大；在山区面积占比较大的塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦最大洪水淹没深度出现时间较早，而在我国新疆则出现时间晚。（2）发现中亚干旱区历史洪水淹没及其社会经济暴露度有所增加，冰冻圈水文过程将进一步放大中亚未来洪水的社会经济暴露度。中亚干旱区历史洪水淹没主要发生在锡尔河和阿姆河下游、咸海周围、巴尔喀什湖周围以及塔里木河中下游地区。我国新疆洪水淹没是由冰冻圈水文过程和降雨共同作用引发，其中冰冻圈水文过程起到较重要的作用，而塔吉克斯坦（其他国家）的洪水淹没则主要由冰冻圈水文过程（降雨）引发。1975 – 2005 年中亚洪水的构筑物暴露度呈显著上升趋势，人口暴露度在5 – 9 月较高，灌溉农业暴露度在8 月最高。乌兹别克斯坦遭受了最严重的洪水构筑物暴露度和灌溉农业暴露度。未来气候变化和社会经济发展情景下（特别是SSP585 情境下），锡尔河下游、塔里木河中下游以及哈萨克斯坦北部地区的洪水淹没可能会加剧，中亚干旱区洪水的人口和GDP 暴露度将有所增加。发现忽视冰冻圈水文过程，会严重高估21 世纪末相对于20 世纪末洪水社会经济暴露度的相对变化，且会低估2071–2100 年间约52.47%（62.67%）的人口（GDP）暴露度。（3）发现中亚干旱区人–洪水距离与人口暴露度存在显著幂函数关系并具有明显区域分异性。基于高精度洪水淹没模拟结果、人口分布和防洪基础设施等数据以及改进的人-洪水距离关系计算方法，发现1970 – 2007 年间中亚干旱区人–洪水距离在不断缩小（土库曼斯坦和吉尔吉斯斯坦除外），特别是我国新疆地区和塔吉克斯坦。洪水的人口暴露度随人–洪水距离减小呈显著幂函数增加趋势，乡村地区人–洪水距离减小趋势高于城镇地区。未来气候变化和社会经济发展情景下，吉尔吉斯斯坦人–洪水距离增加程度最显著，塔吉克斯坦与之相反，而土库曼斯坦人–洪水距离变化不显著。发现当人–洪水距离为4.23 km 时人类对洪水的适应性最优，在该阈值缓冲区内实行人口撤离可获得较高收益。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 127 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199791]  |
| 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 | 王宁. 中亚干旱区洪水形成机制及社会经济暴露度研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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