全球暖化背景下中国华南地区不同季节降水强度变化及其影响因素

摘要

在人为活动的影响下，全球气候系统持续暖化，区域降水发生显著变化，尤其是降水强度，直接或间接的对农业生产、水资源等产生重要影响。本研究主要利用中国地面气候资料日值数据集、IBTrACS(International Best Track Archive for Climate Stewardship)中热带气旋(Tropical Cyclones, TCs)的历史路径资料、CMIP5AMIP(Coupled Model Intercomparison Project, Phase 5: Atmospheric Model Intercomparison Project)中15个模式数据，采用年际差异法讨论了1967-2016年我国华南地区(广东、广西、海南、福建)各季节降水强度的变化与全球温度之间的关系，利用客观天气图法分析影响我国华南地区的台风的变化趋势并定量其对总降水的影响和贡献，并基于连续不降水事件、连续强降水事件、标准化降水蒸散指数的分析对华南地区旱涝事件的变化趋势进行评估。主要结论如下：　　(1)在站点观测资料中，我国华南地区全年及各季节的降水强度谱在全球暖化的影响下均出现了从弱降水向强降水的迁移，但模式对于华南地区降水的模拟的可靠性较差。通过对观测数据的分析，受全球温度持续升高的影响，我国华南地区各季节(4-6月、7-9月、10-12月和1-3月)均出现了显著的强降水增加、弱降水减少的变化趋势，使得降水强度谱出现了从弱降水向强降水的偏移，并在强降水增加的控制下，使得华南地区总降水量呈现增加趋势。对比观测和模式资料可见，CMIP5AMIP中的15个模式对华南地区的降水模拟的可靠性较差。　　(2)影响我国华南地区的台风存在明显的个数减少但降水强度增加的变化趋势，且台风对总降水的贡献主要集中在最强10％强降水的部分。我国华南地区主要在每年的6-11月受热带气旋的影响较为显著，台风活跃期主要发生在夏季(7-9月)。随着全球温度的持续升高，各季节的台风降水强度均出现明显的增加，但是台风个数的变化存在明显的季节差异：夏季的台风个数显著减少，但在秋季(10-11月)的变化并不显著。而台风降水对总降水的贡献主要集中在最强10％强降水的部分，尤其是秋季，其单个台风降水强度增加显著但个数并无明显变化，使得秋季的台风强降水的增加幅度远超夏季。对比总降水和台风降水的变化趋势，夏季和秋季的总降水中最强10％强降水的增加部分是由台风降水所贡献，尤其是秋季的贡献量高达93.7％。　　(3)在全球暖化背景下，我国华南地区连续不降水事件以及连续强降水事件增加显著，旱涝灾害事件频发。我国华南地区各季节连续不降水事件(连续5、10、15、20、25日不降水)呈明显上升趋势，尤其是干季(10月-3月)，且连续不降水事件与最弱10％降水日数之间存在良好的负相关关系(R=0.5-0.7)。可见，最弱10％降水日数的减少会导致我国华南地区连续不降水事件的增加，即在全球暖化背景下，弱降水的减少会导致干旱事件的发生概率增加。我国华南地区的干旱事件呈增加趋势，且存在明显的年代际差异，尤其是在2000-2016年旱涝形势较为严重。此外对比模式资料，发现虽然模式对于地表温度的模拟具有较高的可靠性，但是对于降水和辐射量的模拟可靠性较差，这很有可能是CMIP5AMIP的15个模式对于华南地区旱涝事件的模拟能力较差的原因之一。

目录

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第一章 绪论

1.1 全球暖化背景下降水的变化趋势

1.1.1“湿者更湿，干者更干”的响应机制

1.1.2 “强降水更强，弱降水更弱”响应机制

1.2 华南地区降水的总体特征

1.2.1 华南地区降水的基本气候特征

1.2.2 影响华南地区降水的影响因素

1.2.3 全球暖化背景下华南地区降水的变化

1.3 研究内容及意义

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究目的及意义

1.3.3 技术路线

第二章 数据资料及研究方法

2.1 数据资料

2.1.1 中国地面气候资料日值观测数据

2.1.2CMIP5 AMIP全球气候模式数据

2.1.3 台风路径数据

2.1.4 全球温度距平数据

2.2 研究方法

2.2.1 降水强度等级的划分

2.2.2 年际差异法

2.2.3 回归分析

2.2.4 客观天气图法

2.2.5 潜在蒸散量

2.2.6 标准化降水蒸散指数（SPEI）

2.2.7 洪涝干旱发生频率

第三章 华南地区降水强度的变化特征

3.1 华南地区降水的分布特征

3.2 全球暖化对华南地区降水强度的影响

3.3 CMIP5 AMIP模式数据对比分析

第四章 台风对我国华南地区降水强度变化的影响及贡献

4.1 影响华南地区的台风降水的总体特征

4.2 台风降水的变化及其对总降水的贡献

第五章 降水强度变化对我国华南地区旱涝事件的影响

5.1 连续不降水事件的变化趋势

5.2 基于标准化降水蒸散指数对华南地区旱涝事件的分析

5.3基于CMIP5 AMIP模式对华南地区旱涝灾害的分析

结论及展望

参考文献

硕士期间取得的科研成果

致谢