塔里木河干流流域潜在蒸散变化特征及其气候响应

摘要

气候变化是不争的事实。20世纪90年代以来，全球变暖的趋势更加明显，这将会改变区域乃至全球蒸散的量值和重新分配，特别是极端干旱区，气候敏感性强，导致极端气候灾害、气候事件频发，区域水资源短缺问题日益突出。本文以塔里木河干流流域为研究区域，以潜在蒸散为关键因子，利用流域内10个气象台（站）逐日地面气象要素观测值，运用Mann-Kendall非参数突变检验、气候倾向率、Penman-Monteith模型、距平相关性和气候敏感性分析方法，解析了塔里木河干流流域和各流域段（上、中、下）不同时段气候、潜在蒸散变化特征，探讨了塔里木河干流流域和各流域段（上、中、下）不同时段潜在蒸散变化的气候影响因素，量化了不同因素影响流域尺度潜在蒸散变化的时空差异性和敏感区间。结果表明:
　　1.揭示了塔里木河干流流域气候要素的时空分布及其变化规律:(1)塔里木河干流流域年平均气温为“下游流域(11.5℃)＞中游流域(11.1℃)＞上游流域(11.0℃)”的空间分布，温暖季节（春、夏、秋）平均气温为“下游流域(14.6℃、26.2℃、10.7℃)＞上游流域(14.4℃、24.2℃、10.7℃)＞中游流域(13.6℃、24.3℃、10.3℃)”的空间分布，寒冷季节（冬季）平均气温为“上游流域(-5.2℃)＞中游流域(-5.3℃)＞下游流域(-5.7℃)”的空间分布，为“夏季＞春季＞秋季＞冬季”的时间分布，7月最高，1月最低;年、季降水量均为“中游流域（63.7 mm，12.7 mm、36.6 mm、10.8 mm、3.6 mm）＞上游流域(58.4mm，11.5mm、34.4 mm、9.4 mm、3.mm5)＞下游流域（31.7 mm，5.1mm、22.5 mm、2.9 mm、1.2 mm）”的空间分布，为“夏季＞春季＞秋季＞冬季”的时间分布，7月最多，2月最少。(2)塔里木河干流流域自20世纪80年代后平均气温、降水均明显增加（多），干燥度明显减小，2000年后气温和降水呈小幅降低（减少），除下游流域外，干燥度均明显增大，气候呈“冷干-暖湿-冷干”的动态变化。(3)2000年后，塔里木河干流流域春季平均气温明显增加，增幅呈“中游流域(0.67℃/10a)＞下游流域(0.36℃/10a)＞上游流域(0.24℃/10a)”的空间分布;夏、秋、冬季平均气温明显降低，秋、冬季降幅最大。
　　2.探明了塔里木河干流流域潜在蒸散量的时空分布及其变化规律:(1)塔里木河干流流域年ETP为“下游流域(1759.6mm)＞上游流域(1694.2mm)＞中游流域(1666.5 mm)”的空间分布，季ETp为“下游流域均高于上游流域，均高于中游流域”的空间分布”，为“春季＞夏季＞秋季＞冬季”的时间分布，5月最高，12月最低。(2)塔里木河干流流域年ETp20世纪70年代前变化不明显，20世纪70年代后明显减少，2000年后呈增加趋势，呈“高-低-高”的动态变化。(3)2000年后，塔里木河干流流域年、季潜在蒸散量明显增加，年潜在蒸散量增幅呈“上游流域(99.61 mm/10a)＞中游流域(92.36 mm/10a)＞下游流域(78.21 mm/10a)”的空间分布;春季增幅最大，呈“中游流域（47.61 mm/10a）＞上游流域(41.79mm/10a)＞下游流域(34.89mm/10a)”的空间分布。
　　3.量化了不同因素影响塔里木河干流流域潜在蒸散量变化的时空差异性和敏感区间:(1)塔里木河干流流域和各流域段（上、中、下）年ETp变化是由平均风速、日照时数、平均相对湿度和降水量多因子共同作用，与气温关系不明显。其中，干流流域、上游流域和中游流域突变点前（1976年、1985年、1972年）年ETp的减小是由日照时数减少、平均风速减小、平均相对湿度增大和降水量增多共同作用，敏感性系数排序分别为:RH＞h＞P、U＞h＞RH和h，与气温关系不明显;突变点后年ETp的增大是由平均最低气温的降低、日照时数的增加和平均相对湿度增大（减小）共同作用，敏感性系数排序分别为:RH＞h、Tmin＞h和RH＞h。下游流域突变点(1992)前年ETp增大是由相对湿度的增加和日照时数的增多共同作用，敏感性系数排序为:h＞RH，突变点后年ETp减小是由平均相对湿度的减小、日照时数的减少和平均最低气温的升高共同作用，敏感性系数排序为:RH＞h＞Tmin。
　　(2)塔里木河干流流域和各流域段（上、中、下）季ETp变化是由平均相对湿度、平均风速、日照时数、平均降水量和气温多因子共同作用。其中，干流流域和各流域段（上、中、下）突变点前（1976年、1985年、1972年、1992年）四季（春、夏、秋、冬）ETp变化是由平均相对湿度、平均风速、日照时数、平均降水量、平均最高气温和平均最低气温共同作用，敏感性系数排序分别为:h、h＞RH、RH＞h＞P、h＞P＞Tmax,Tmax＞h＞U、RH＞h、h＞RH、h＞P＞U,h、h、RH＞h＞P＞Tmin、h＞P和h、Tmax＞RH＞h、RH＞h、RH＞h＞Tmax;突变点后四季ETp变化是由平均相对湿度、平均风速、日照时数、平均降水量和气温多因子共同作用，敏感性系数排序分别为:Tmax＞T＞h＞Tmin＞RH、h＞RH、h、h＞RH＞P,Tmax＞U＞h＞T、h、h＞Tmax＞RH、h＞Tmin＞RH＞Tmax＞P,Tmax＞h＞T＞RH＞Tmin、h＞U＞RH、RH＞h＞U、RH＞h＞P和T＞Tmax＞h＞RH＞P、T＞h＞Tmin、h、Tmin＞h＞U＞P。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 研究背景

1．2 研究目的和意义

1．3 国内外研究现状及动态

1．3．1 流域蒸散时空变化的研究

1．3．2 流域蒸散影响因素的研究

1．3．3 蒸散计算方法的研究

1．3．4 塔里木河流域蒸散研究现状及存在问题

1．4 研究目标

1．5 研究内容

1．6 拟解决的关键问题

1．7 研究思路与技术路线

第二章 资料与方法

2．1 研究区概况

2．2 资料与处理

2．3 主要研究方法

2．3．1 气候趋势系数和气候倾向率

2．3．2 距平与累计距平

2．3．3 相关性分析

2．3．4 敏感性分析

2．3．5 干燥度

第三章 塔里木河干流流域气候变化特征分析

3．1 气温与降水量变化特征分析

3．1．1 平均气温和降水量年际变化特征分析

3．1．2 平均气温和降水量季际变化特征分析

3．2 气温和降水的年代际变化分析

3．2．1 平均气温的年代际变化分析

3．2．2 年平均降水量的年代际分析

3．3 气温和降水量突变特征分析

3．3．1 年平均气温突变特征分析

3．3．2 年降水量突变特征分析

3．4 干燥度变化趋势分析

3．5 本章小结

第四章 塔里木河干流流域潜在蒸散量变化特征分析

4．1 潜在蒸散量变化特征分析

4．1．1 潜在蒸散量(ETp)年际变化特征分析

4．1．2 潜在蒸散量季际变化特征分析

4．2 潜在蒸散量年代际变化趋势分析

4．3 潜在蒸散量突变特征分析

4．4 潜在蒸散量与蒸发皿蒸发量变化特征比较分析

4．4．1 潜在蒸散量(ETp)与蒸发皿蒸发量(E)状态特征比较

4．4．2 ETp与E年代际变化比较分析

4．5 本章小结

第五章 塔里木河干流流域潜在蒸散变化的气候响应

5．1 潜在蒸散量(ETp)变化的气候敏感性分析

5．1．1 上游流域ETp变化的气候敏感性分析

5．1．2 中游流域ETp变化的气候敏感性分析

5．1．3 下游流域ETp变化的气候敏感性分析

5．1．4 干流流域ETp变化的气候敏感性分析

5．2 潜在蒸散量(ETp)与蒸发皿蒸发量(E)变化影响因素比较

5．2．1 ETp与E变化气象因素比较分析

5．2．2 ETp与E相关性分析

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文主要结论

6．2 特色与创新

6．3 存在的问题及今后的工作展望

参考文献

个人履历

致谢