1961～2014年环渤海地区气象干旱时空变异与成因分析

摘要

干旱是环渤海地区最普遍、影响最大的自然灾害之一，把握其变化规律和特征对缓解旱情、稳定发展农业生产具有重要的科学价值和实践意义。本文利用经过均一化处理的环渤海区52个地面气象观测站1961-2014年逐年、逐月的气温和降水资料，参考过去本区域发生的干旱灾害历史资料，运用数理统计分析、Mann-Kendall检验、Pa指数、Z指数和SPEI指数、IDW空间插值等方法，利用R软件、ArcGIS、DPS、SPSS等数据处理软件，分析了环渤海地区气候变化特征和三种干旱指标的适用性，以SPEI作为最优干旱指标研究了近54年本区域内多时间尺度的干旱变化特征。最后，初步探讨了季节干旱的影响因素，分析了ENSO事件、太阳黑子、东亚夏季风、太平洋年代际振荡和南方涛动等方面的异常对干旱的作用。分析结果表明：
　　（1）近54年来，环渤海地区气候变化呈暖干化趋势。其中，年平均气温上升速率为0.30℃·10a-1，整体上呈“降低-升高”的波动过程，年降水量的减少速率为-10.48mm·10a-1，整体上呈“W”型波动过程。各分区中，京津冀地区气温上升速率和降水减小速率最快。季节气候要素中，夏季降水减少最显著，春、冬季节增温趋势最为明显。
　　（2）三种干旱指数所表征的干旱时间、程度、频次和空间变化差异较大。Pa指数和Z指数在时间序列上的波动变化趋势相似，但Pa指数所指示的干旱事件往往时间滞后、程度较轻、频次较少，Z指数则根本无法表征。SPEI指数所反映的干旱时间、程度和频次与实际旱情最吻合，空间变化特征也与资料记载一致，为本区最优干旱指标。
　　（3）环渤海地区SPEI-12指数下降趋势明显，相应的干旱站次比波动上升，尤其是20世纪80年代至21世纪的前5年为干旱多发、旱灾加重的阶段，54年间共有11a全域性干旱，8a区域性干旱，2a部分区域干旱，18a局域性干旱和16a无明显干旱。干旱空间分布不均，年际干旱以北京为高频发中心向四周辐散，辽宁省的西部和南部，以及山东省的局部地区还零散分布着几个次频发区。春旱主要集中在山东省，省内近乎全域性干旱，夏旱在环渤海中部和西部形成两个西北-东南走向的不规则干旱带，秋旱集中在辽西地区，冬旱在鲁东地区形成一个南-北走向的小干旱带。
　　（4）环渤海地区的各季节干旱受多种因素共同影响。厄尔尼诺是减少本区降水量的主要因素之一，其强度越大，干旱可能性越大。太阳黑子主要影响秋季降水，其剧烈活动可导致秋雨的减少。南方涛动指数与 ENSO事件对干旱的作用恰恰相反，其活跃的涛动变化能适当增加降水，缓解干旱。其他影响因素对本区干旱的作用体现在分区和个别季节，对整体环境暖干化的趋势变化影响并非主要因素。

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西北师范大学研究生学位论文作者信息

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1绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2国内外研究进展

1.3研究目的及研究内容

1.4技术路线

2研究区概况与资料方法

2.1研究区概况

2.2数据来源与处理

2.3研究方法

3环渤海地区的气候变化特征

3.1环渤海地区气候的年变化特征

3.2各个分区的气候年际变化特征

3.3环渤海地区气候的季节变化特征

3.4小结与讨论

4环渤海地区三种干旱指数的适用性分析

4.1三种干旱指数对干旱特征的判定

4.2三种干旱指数与实际旱情资料的综合比对

4.3小结与讨论

5基于SPEI指数环渤海地区气象干旱时空分布特征

5.1SPEI-12的年际变化和干旱站次比的变化特征

5.2干旱频次的空间分布特征

5.3小结与讨论

6结论与讨论

6.1讨论

6.2主要结论

6.3不足与展望

参考文献

硕士期间发表的科研成果目录

致谢