气候变化对区域作物和生活需水量影响研究

摘要

气候变化和水资源短缺问题已经成为全球的热点问题,气候与水资源之间密切相关,气候变化直接或间接地影响到水资源的需求量。而这方面的研究成果并不多,这主要是由于大气环流模式输出的未来气候情景不能直接应用到区域尺度上,要采用一定的转换方法才能获取区域气候情景,从而利用这些情景加以应用分析。同时,目前国内需水模型的预测结果往往偏大,模型的预测能力关系到气候变化影响评估结果。另外,与社会经济因子相比,气象因子与生活需水量之间的关系相对较弱,如何量化弱相关因子与生活需水量之间的关系也有待进一步研究。
　　本文采用多元线性统计降尺度方法将大气环流模式的输出转换到区域尺度上。采用水量平衡法分析了气象因子与作物需水量之间的量化关系,将降尺度模型与作物需水模型相耦合,并应用于郑州市,评估了气候变化对郑州市主要作物小麦及玉米需水量的影响。采用对残差二次建模的方法,构建了气象因子与生活需水量之间的量化关系,将降尺度模型与生活需水模型相耦合,给出了气候影响生活需水量的评估指标,并应用于郑州市,评估了气候变化对郑州市生活需水量的影响。丰富了气候变化对区域需水量影响的研究。
　　本研究还分析了需水模型在气候变化影响中所起到的作用,解释了需水模型模拟能力与预测能力对气候变化评估的影响,并比较了降尺度模型与需水模型的相似性,说明不同学科的模型可以相互借鉴与补充。当气象因子为弱相关因子时,给出了对残差二次建模的生活需水模型,该模型能够辅助气候变化影响评估。并比较分析了气象因子的派生因子对生活需水量的预测能力。实例应用结果表明,未来气候情景下,郑州市小麦玉米需水量变化都不大。气候变化对玉米需水量有负影响,对小麦的需水量影响较复杂,在不同情景下有所不同。总体来说,对小麦的需水量影响小,对玉米的需水量影响大。气候变化对生活需水量的影响也不大。总体上气温升高比降水增多对需水量的影响程度小,从而导致气候变化对生活需水量有减少的趋势。

目录

摘要

Abstract

引言

第一章 绪论

1.1 问题提出的背景

1.2 研究现状

1.2.1 降尺度方法

1.2.2 作物需水量的计算

1.2.3 生活需水量的计算

1.2.4 气候变化条件下的需水研究

1.3 本文研究内容

第二章 统计降尺度模型

2.1 统计降尺度的基本原理

2.1.1 统计降尺度的分类

2.1.2 气温的降尺度技术

2.1.3 方差放大技术

2.1.4 降水的降尺度技术

2.2 统计降尺的步骤

2.2.1 预报因子的选择

2.2.2 统计降尺度模型的建立

2.2.3 统计降尺度模型的检验与输出

第三章 气候变化对作物和生活需水影响的量化模型

3.1 作物需水模型

3.2 生活需水模型

3.2.1 模型自变量

3.2.2 模型预测函数

3.2.3 含气象因子的预测模型

3.3 气候变化影响的量化

3.3.1 需水模型与降尺度模型的祸合

3.3.2 气候变化对作物需水量的影响量化

3.3.3 气候变化对生活需水影响量化

3.3.4 需水模型误差的传递

3.4 降尺度与需水预测数学方法的统一

第四章 实例应用—气候变化对郑州市作物和生活需水量的影响

4.1 郑州市概况

4.2 郑州市未来气候情景

4.2.1 大尺度预测因子的选择

4.2.2 降尺度模型的模拟与检验

4.2.3 未来气候情景的生成

4.3 郑州市作物及生活需水量分析

4.3.1 主要作物需水量

4.3.2 生活需水量

4.4 气候变化影响分析

4.4.1 气候变化对作物需水量的影响

4.4.2 气候变化对生活需水量的影响

第五章 结论与展望

5.1 主要研究结论

5.2 本文的主要创新点

5.3 展望

参考文献

硕士期间发表论文及研究成果

致谢