中亚干湿气候变化及其大气环流异常分析

摘要

利用1901-2015年英国东安格利亚大学气候研究中心(CRU)提供的最新的月平均气温、降水、潜在蒸散量以及西班牙比利牛斯生态研究所(IPE-CSIC)创建的标准化降水蒸散指数。采用气候统计诊断方法对中亚地区近115 a气候要素进行综合分析，探究中亚地区干湿气候的时空变化特征。分析干期和湿期对应的大气环流的变化特征，初步探讨中亚地区干湿气候变化的可能原因，结果表明: 1.中亚地区平均气温的空间分布表现为东、西部平原地区高，中部山区低，近115a呈显著的增温趋势，气候倾向率为0.15℃·(10a)-1;平均年降水量表现为中部多，东、西部少，除北部哈萨克斯坦平原地区外其他区域降水量均为增多趋势。研究区潜在蒸散量远大于降水量，其分布与地形及下垫面联系密切，表现为东西部沙漠地区大，中部山区相对较小的特征。综合考虑水热平衡12个月时间尺度的干湿指数(SPEI12)显示在中部降水减少的哈萨克平原为弱的减小（略变干）趋势，其他区域呈增大（变湿）趋势，表明这些区域干旱化有所缓解。利用集合经验模分解(EEMD)分解SPEI12和降水量得到不同时间尺度的变化周期，通过各阶有限个周期成分(IMF)显著性检验得到SPEI12以准14a为显著的振荡周期，降水量以准3a、14a为显著的振荡周期。 2.利用旋转经验正交分解(REOF)对SPEI12进行气候分区得到6个子区域，各分区在干湿气候变化中都表现出明显的“暖干向暖湿转型”特征，但时间节点不同步，气温突变时间节点为东边早于西边;西边降水量显著增多并且突变时间早于东边;西边的SPEI12突变时间早于东边。 3.中亚地区偏干期（年）和偏湿期（年）所对应的大气环流存在差异。相对于干期（年），从纬向环流来说，湿期（年）在对流层中低层呈现出是中亚-里海地区槽及其上下游的脊有所加强，高层表现为西风急流的增强;从经向环流来说，湿期（年）在对流层低层由低纬经阿拉伯海向北输送至中亚的偏南强气流是中亚气候转湿表现出的环流异常特征之一，这也是中亚水汽输送的来源之一。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究目的及意义

1．2国内外研究进展

1．3问题的提出

1．4本文主要研究内容

2．1研究区概况

2．2研究资料

2．3研究方法

2．3．1气候倾向率

2．3．2突变分析

2．3．4经验正交分解(EOF)和旋转经验正交分解(REOF)

2．3．5偏相关系数

2．3．6标准化降水蒸散指数

2．3．7水汽通量及水汽通量散度

第三章中亚地区近115a气候要素时空变化特征

3．1气温时空变化特征

3．1．1年及四季平均气温时间变化

3．1．2年及四季平均气温空间分布特征

3．1．3年及四季平均气温变化趋势特征

3．2降水时空变化特征

3．2．1年及四季平均降水量时间变化特征

3．2．2年及四季平均降水量空间分布特征

3．2．3年及四季降水量变化趋势空间分布

3．3潜在蒸散量时空分布特征

3．3．1年及四季潜在蒸散量的时间演变特征

3．3．2年及四季潜在蒸散量的空间分布特征

3．3．3年及四季潜在蒸散量变化趋势空间分布

3．4小结

第四章中亚地区近115a干湿时空变化特征

4．1标准化降水蒸散指数的时间变化特征

4．2标准化降水蒸散指数空间分布特征

4．2．1年及四季标准化降水蒸散指数变化趋势的空间分布

4．2．2中亚气候分区

4．2．3中亚各分区气候要素变化特征

4．3小结

第五章影响中亚地区干湿变化的大气环流特征分析

5．1对流层低、中、高层高度场变化

5．1．1对流层低层高度场变化特征

5．1．2对流层中层高度场变化特征

5．1．3对流层高层高度场变化特征

5．1．4干湿年对流层低、中、高层高度场特征

5．2对流层低、中、高层流场变化

5．2．1对流层低层流场变化特征

5．2．2对流层中层流场变化特征

5．2．3对流层高层流场变化特征

5．3垂直运动、水汽输送及高层纬向风变化

5．3．1纬向环流场特点

5．3．2水汽输送变化

5．3．3高空急流变化特征

5．4影响中亚地区干湿指数的气候因子

5．5小结

6．1全文总结

6．2创新点

6．3存在问题

6．4下一步研究计划

参考文献

作者简介

致谢