【摘 要】
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近百年来,全球气候正经历显著的变暖,导致干旱频发,深刻影响人类社会和经济发展。由于降水亏缺是干旱的主导因素,为减轻干旱的影响,有必要增进对各干类型间传播关系的理解,了解不同干旱类型响应和潜在传播机制,从而能够基于气象干旱对水文、农业干旱进行早期预警。嫩江下游两岸为松嫩平原区,是我国重要的粮食产地,且湿地广布,具有天然的涵养水源条件。在气候变化、水资源分配不均等多因素作用下,嫩江下游水资源短缺问题日
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近百年来,全球气候正经历显著的变暖,导致干旱频发,深刻影响人类社会和经济发展。由于降水亏缺是干旱的主导因素,为减轻干旱的影响,有必要增进对各干类型间传播关系的理解,了解不同干旱类型响应和潜在传播机制,从而能够基于气象干旱对水文、农业干旱进行早期预警。嫩江下游两岸为松嫩平原区,是我国重要的粮食产地,且湿地广布,具有天然的涵养水源条件。在气候变化、水资源分配不均等多因素作用下,嫩江下游水资源短缺问题日益突出。因此,定量分析干旱传播机制对嫩江下游灌溉、引水和区域发展规划具有重要意义。本文首先采用去趋势预白化MK趋势检验方法(TFPW-MK)分析嫩江下游气象、水文、农业多年干旱趋势;随后,确定气象、水文标准化干旱指数(SPI、SRI)阈值,通过游程理论识别气象、水文干旱事件;基于标准化干旱指数(SPI)和自校正帕尔默干旱指数(sc-PDSI),利用时空重叠方法识别气象、农业干旱事件;在此基础上,分析区域性干旱发展规律,提取对应特征变量对,分别建立气象对农业和水文干旱特征响应关系,得到干旱特征的响应阈值,全面分析水文、农业对气象干旱的响应关系。主要结论如下:(1)选取嫩江下游15个气象站的月尺度降水数据、3个水文站的径流数据和格点sc-PDSI干旱指数数据进行干旱特征分析,发现嫩江下游气象干旱分布较为离散,且发生频率高、历时短、烈度小,农业和水文干旱连续性强,规律性明显,且均存在2个干旱严重的时期(1970~1980年、2000~2010年),水文干旱情况由北至南加重,西南部地区均为农业干旱易成灾区。(2)本文使用游程理论识别干旱事件时,对阈值进行多方案对比,发现嫩江下游降雨更适合于对集中月份与非集中月份使用不同阈值;在识别农业干旱时,同样进行多方案对比,最终选择-0.6作为农业干旱阈值。根据干旱事件识别结果,长时间农业连旱多起源于西南部,沿东北方向逐渐向上部扩散迁移,最终结束于东北部或中部,或扩散再收缩最终结束于西南部。且嫩江下游中上部区域干旱的迁移速率相对较快,较长历时的干旱事件会经历多个增强-减弱-再增强-再减弱的过程。(3)定量研究干旱传播机制,发现水文-气象及农业-气象干旱响应函数分别对于中长历时、中高强度及中等历时和强度的模拟效果更好,平均误差更小。且非线性函数比线性函数更适合于描述其响应关系。根据阈值计算结果,嫩江下游江桥至大赉区段水文干旱对气象干旱的响应时间更短,烈度更小,该区域气象干旱更容易发展成水文干旱。(4)嫩江下游水文-气象干旱历时和烈度响应阈值分别为0.93月和1.16,农业-气象干旱历时、烈度、面积的响应阈值分别为1.05月、1.31和3857.86km2,干旱的发生顺序为气象-水文-农业,农业干旱紧随着水文干旱而发生。基于农业-气象时空干旱事件对匹配结果,发现夏季气象连旱对农业连旱影响较大,而秋冬短暂的气象干旱很少引发新的农业干旱事件。
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