基于非平稳性指数的中国复合干热极端事件演变及风险研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 赵超然 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 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 | 刘燕华 ; 孙福宝 |
| 关键词 | 非平稳复合干热指数 复合干热极端事件 风险 GAMLSS模型 中国 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 随着气候系统不稳定性加剧，复合干热极端事件的频率和强度在全球范围内显著增加，并呈现“常态化”趋势。中国作为极端气候事件频发区域，其社会经济发展正面临日益严峻的挑战。然而，在全球气候变化和人类活动加剧的双重影响下，传统基于平稳性假设的识别方法难以精准捕捉气候变化下气象水文要素的非平稳演变特征，且现有复合干热极端事件的风险评估体系尚不完善。因此，基于非平稳性假设，提升复合干热极端事件识别方法精准性，构建科学的风险量化框架，探究复合干热极端事件的时空变化规律，对提高气候风险的预警能力及防灾减灾体系建设具有重要意义。为此，本研究基于非平稳广义加性（GAMLSS）模型框架，利用影响复合干热极端事件的自然和人为驱动因子，构建具有可变参数的非平稳模型，并引入Copula模型，推导适用于中国的非平稳标准化复合干热指数（NCDHI），在此基础上，系统评估了非平稳条件下中国复合干热极端事件的时空变化特征及主要驱动因子，进一步结合风险评估框架预估了未来多情景下复合干热极端事件的风险。主要研究结论如下： （1）提出了非平稳复合干热指数（NCDHI），可以更有效识别中国的复合干热极端事件，为其精准评估提供了可靠的方法支撑。研究表明，尽管降水在中国大部分区域呈现平稳性，但气温普遍呈现出非平稳性特征，这种特征驱动了复合干热极端事件整体的非平稳性演变趋势。以时间、气候指数和人为因子为协变量构建的非平稳模型，在拟合降水和气温时表现出显著优势，其全局拟合偏差（GD）、赤池信息准则（AIC）、贝叶斯信息准则（BIC）和平均绝对误差（MAE）等评价指标均优于平稳模型，能更精准地捕捉降水和气温的变化规律。研究期间非平稳复合干热指数和平稳复合干热指数的相关系数（0.7）较高，进一步验证表明，在辽宁的阜新和大连市、云南的保山市等地非平稳复合干热指数可以更好地识别出复合干热极端事件的发生情况。因此，该指数在捕捉复合干热极端事件方面具备更高的灵敏性和更广的适用性。 （2）历史时期中国大部分地区的复合干热极端事件强度增强、频次增多且受影响的面积扩大。人为因子的贡献度高于自然因子，其中不透水面面积（ISA）的贡献度高达19.4%，在所有驱动因子中占主导地位。研究表明，1961 –2020年，NCDHI以0.34/10年的速度波动下降，反映出复合干热极端事件强度的逐渐增强。研究期间，西藏、新疆和青海的部分地区出现了较高频率的复合干热极端事件。1990年前后，不同强度的复合干热极端事件影响面积比例开始显著增加，中度复合干热极端事件的面积比例增长速度为0.06/10年，增速最快。中国复合干热极端事件的演变是自然气候变率与人类活动共同驱动的复杂过程。ISA和太平洋年代际振荡（PDO）是主要驱动因子，其中ISA的贡献度显著高于其他因子。总体上，人为因子的总贡献度为21.1%，约为自然因子（7.5%）的3倍，但大西洋多年代际涛动（AMO）、PDO等大尺度气候指数通过调制全球大气环流，对区域气候的间接影响不可忽视。 （3）未来不同排放情景下，复合干热极端事件加剧，且排放强度越高，NCDHI下降趋势越显著。在SSP1-2.6和SSP2-4.5情景下，复合干热极端事件的社会经济暴露度、脆弱性指数和风险均增加；而SSP5-8.5情景下的人口暴露度、脆弱性指数和风险在本世纪后期有所回落。研究表明，2021 –2100年，排放情景越高，NCDHI下降的趋势越强，下降速度越快，NCDHI的峰值越大。在低排放情景下，南方地区复合干热极端事件的发生次数相对较多。而在中、高排放情景下西藏、新疆和青海等地区的事件频次略高于其他地区。暴露度方面，复合干热极端事件的人口暴露度呈现出东部沿海区人口高，西部内陆区低的空间分布格局。经济暴露度指数表现为北方和南方地区高，西北和青藏地区低，且在所有排放情景下均随时间推移而增大。耕地暴露度指数在北方、南方以及西北的部分地区相对较高，也随时间变化而不断增大。各省脆弱性指数随排放强度增强而增加，复合干热极端事件影响下各省的脆弱性指数随着时间的变化而增加（SSP5-8.5情景下2081 –2100年除外）。总体而言，复合干热极端事件的风险在SSP1-2.6 和SSP2-4.5情景下持续增加，在SSP5-8.5情景下后期略有下降。随着排放强度增强，复合干热极端事件的风险显著提升，特别是在高排放情景下，东部沿海的广东、江苏及山东等省份面临较高风险。此外，风险的区域差异明显，但总体空间演变格局相对稳定。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 164 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217290]  |
| 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 | 赵超然. 基于非平稳性指数的中国复合干热极端事件演变及风险研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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