全球复合极端气候事件的检测、变化和影响研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 殷聪 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 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 | 孙九林 ; 王卷乐 |
| 关键词 | 复合极端气候事件 事件检测 社会经济暴露度 植被春季物候 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 地理学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 极端气候事件危害性大、难以预防，且持续增加，是全球气候变化最显著的 信号，也是人类可持续发展面临的最严峻挑战之一。复合极端气候事件是多个单 一极端气候事件在时间或空间上的组合。相对于单一极端气候事件，复合极端气 候事件意味着气候要素同时或连续发生剧烈变化，并迅速超过人类和自然系统所 能承受的限度，因此通常造成巨大的社会和生态影响。复合极端气候事件是全球 变化研究的新兴领域，提高其检测能力、明确其变化特征、探究其社会和生态影 响，对于增进对复合极端气候事件的认识和理解、提高复合极端气候事件应对能 力具有重要意义。 本文以复合极端气候事件的检测方法、变化特征、社会影响和生态影响为主 线展开，主要内容包括：（1）检测方法：针对目前复合极端气候事件检测方法集 成度低、扩展性差、重用困难的问题，提出了基于时空连续性的复合极端气候事 件检测方法，构建了首个全球复合极端气候事件检测和分析工具，并基于气候观 测数据（CRU-JRA、ERA5 和 GLDAS）和气候模拟数据（CMIP6）研制了一套 全球多类型复合极端气候事件数据集；（2）变化特征：针对目前复合极端气候事 件持续时间和严重程度的变化尚不清晰的问题，基于全球复合极端气候事件数据， 分析了 CMIP6 全球气候模型模拟复合极端气候事件的能力，分析了历史（1951 年以来）和未来（截至 2100 年）不同排放情景下全球复合极端干-热、湿-热、湿 -大风和干-热-大风事件的时空变化规律；（3）社会影响：针对目前并发型复合极 端气候事件及其社会经济暴露度尚不清晰的问题，以高温热浪为例，基于全球复 合极端气候事件数据，以及人口和 GDP 预测数据，刻画了全球高温热浪的时空 变化规律和并发特征，并量化了未来不同排放情景下的社会经济暴露度；（4）生 态影响：针对目前影响植被春季物候的主导复合极端气候事件及其作用时期尚不 清晰的问题，基于全球复合极端气候事件数据和植被物候数据，探讨了冬春季节 （12 月-5 月）单一极端气候事件（极端低温事件和极端高温事件）和复合极端 气候事件（复合极端干-热事件和复合极端干-热-停滞事件）对植被春季物候的影 响，以及这种影响在时间上的变化特征。主要结论包括以下四个方面： （1）基于时空连续性的复合极端气候事件检测方法显著提高了检测能力和 效率，为复合极端气候事件研究提供了方法和技术支撑。基于时空连续性的复合 极端气候事件检测方法兼容性强、集成度高，可以检测多变量、续发和并发三类 复合极端气候事件，并量化其空间范围、发生频次、持续时间、严重程度和起止 时间。针对 2019 年春夏澳大利亚野火和 2022 年夏季欧洲高温热浪等案例的分析 结果显示，该方法能够准确捕获此类灾害事件相关的复合极端气候事件，并为解释这些灾害事件的形成机制提供新的视角。 （2）全球各陆地区域均面临多种复合极端气候事件的威胁，极端高温相关 的复合极端气候事件发生频次较高，极端降水和极端风速相关的复合极端气候事 件严重程度较高。复合极端干-热、湿-热和干-热-大风事件在过去数十年间经历 了快速增长，预计未来在中、高排放情景下仍将保持较快增长趋势。其中，复合 极端干-热事件的空间范围大、持续时间长、严重程度较高，其热点区域集中在中 低纬度区域；复合极端湿-热事件和复合极端干-热-大风事件的空间范围小、持续 时间短、部分区域的严重程度极高，其热点区域分别集中在北半球高纬度区域和 低纬度区域。复合极端湿-大风事件的空间范围大、持续时间短、严重程度极高， 即相对罕见、破坏性强，其热点区域集中在北半球中高纬度区域，预计未来在中、 高排放情景下有一定的增加趋势。 （3）全球高温热浪呈现出频发、并发态势，高温热浪的并发率在 2023 年夏 季达到 1971 年以来的最高水平。预计未来中、高排放情景下，高温热浪及其社 会经济暴露度将继续较快增加。1971-2021 年，高温热浪的发生频次和持续时间 增加了 1 倍，其开始日期以 5 天/10 年的速率显著提前，结束日期以 7 天/10 年的 速率显著推迟。除部分高纬度、高海拔和沿海地区外，全球约 45%（±3%）的 陆地区域经历了高温热浪，北非、澳大利亚北部、南亚和阿拉伯半岛为高温热浪 高发区。高温热浪的并发率也呈增加趋势，在厄尔尼诺年普遍较高，并在 2023 年 达到最大值。预计未来在中、高排放情景下，本世纪末全球超过 80%的人口和经 济体将暴露于高温热浪。在低排放情景下，高温热浪及其社会经济暴露度的增长 速度将显著降低，凸显了采取积极气候减缓措施的必要性。 （4）复合极端气候事件对植被春季物候的作用方向和强度部分取决于各单 一极端气候事件作用的相对大小，即当各单一极端气候事件对植被春季物候的作 用方向一致时，复合极端气候事件的作用可能叠加增强，反之则可能抵消减弱。 气候要素对植被春季物候的影响受到植被类型和区域水、热条件等多种因素的影 响，并在不同的时期表现出不同的作用方向和强度。相对于极端低温事件和极端 高温事件，平均气温对不同植被类型春季物候的提前作用更加一致、显著；相对 于林地，草地春季物候对气温和降水的变化更加敏感。构成复合极端气候事件的 多个单一极端气候事件对植被春季物候的作用方向可能相同或不同，因此复合极 端气候事件对植被春季物候的作用可能大于或小于单一极端气候事件的作用。春 季复合极端气候事件对植被春季物候的影响比冬季复合极端气候事件更加一致、 显著；相对于草地，复合极端气候事件通常需要在较长的时间窗口内对林地植被 春季物候产生显著作用。 |
| 学科主题 | 地理学与地理信息系统 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 158 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/209366]  |
| 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 | 殷聪. 全球复合极端气候事件的检测、变化和影响研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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。