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《云南大學(xué)》 2015年

中國地區(qū)土地利用/覆蓋變化影響近地面風(fēng)速的分析

查進(jìn)林  

【摘要】：本文采用合成分析,經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解(EOF)等方法研究了近30年內(nèi)中國地區(qū)不同高度風(fēng)速時(shí)空變化特征,探討了中國東部平原(East China Plain,以下簡稱為ECP)地區(qū)氣壓梯度力(PGF)、東亞季風(fēng)(EAM)改變對(duì)近地面實(shí)測(cè)風(fēng)速(SWS)以及不同高度風(fēng)速的影響。同時(shí),基于摩擦風(fēng)模型、實(shí)測(cè)風(fēng)速和再分析風(fēng)速對(duì)比分析(OMR)方法,實(shí)測(cè)風(fēng)速和降尺度風(fēng)速對(duì)比分析(OMD)方法定量評(píng)估了中國地區(qū)土地利用/覆蓋類型改變(LUCC)對(duì)SWS的影響。主要得出以下結(jié)論： 中國地區(qū)SWS呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì),ECP地區(qū)SWS下降趨勢(shì)為-0.12m/(s·10yr),全國平均SWS下降趨勢(shì)為-0.1m/(s·10yr)。在925hPa和850hPa高度上,風(fēng)速并未呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì),但呈現(xiàn)出顯著的年際和年代際波動(dòng),并且SWS年際和年代際變化顯著小于925hPa、850hPa風(fēng)速年際和年代際變化。同時(shí),不同高度PGF對(duì)風(fēng)速變化的貢獻(xiàn)并不一致,近地面PGF對(duì)SWS的影響并不顯著。隨著高度的增加,PGF對(duì)風(fēng)速的影響顯著增大,在925hPa和850hPa高度上,PGF是風(fēng)速變化的主導(dǎo)因子,二者相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.89和0.90。此外,EAM的變化并不會(huì)對(duì)ECP區(qū)域SWS的長期下降產(chǎn)生顯著影響,強(qiáng)、弱東亞季風(fēng)年風(fēng)速并不存在顯著差異,ECP區(qū)域強(qiáng)、弱東亞夏季風(fēng)(冬季風(fēng))年近地面風(fēng)速差僅為0.017m/s(-0.008m/s)。表明ECP地區(qū)SWS的顯著減弱并不是由PGF和東亞季風(fēng)的改變導(dǎo)致的。 摩擦風(fēng)模型能夠較好捕捉ECP區(qū)域大氣大尺度運(yùn)動(dòng)的主要特征,例如850hPa上的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)過程。同時(shí),摩擦風(fēng)模型在1000hPa上模擬得到的風(fēng)速和該層次上再分析風(fēng)速的差異僅為0.18m/s,兩組數(shù)據(jù)序列極值點(diǎn)出現(xiàn)在同一時(shí)刻的概率(PEST)達(dá)到95%。另外,基于摩擦風(fēng)模型定量評(píng)估了ECP區(qū)域LUCC對(duì)SWS的影響,在不考慮LUCC的情況下模型計(jì)算得到的風(fēng)速(MWS)比SWS平均高出0.5m/s,而通過模型計(jì)算得到的拖曳系數(shù)(DC)在整個(gè)時(shí)間序列中呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì),并且和城市化率呈現(xiàn)顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.88。此外,SWS和模型風(fēng)速的差值(SWSD)可以作為LUCC對(duì)SWS影響的定量標(biāo)準(zhǔn)。線性回歸擬合表明ECP區(qū)域城市化率增加10%的情況下相應(yīng)的SWS會(huì)減小0.24m/s。 和ERA-Interim10m再分析風(fēng)速相比,降尺度風(fēng)速能夠更好反映ECP區(qū)域近地面風(fēng)速的平均變化特征和風(fēng)速的年際和季節(jié)性變化特征,主成分分析和逐步回歸相結(jié)合建立的統(tǒng)計(jì)降尺度模型在計(jì)算的過程中是穩(wěn)定的和可靠的,逐步回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.7以上,誤差標(biāo)準(zhǔn)差在0.13m/s以下,Brier技術(shù)評(píng)分(BSS)在70%以上。同時(shí)OMD方法的評(píng)估結(jié)果顯示,LUCC導(dǎo)致ECP區(qū)域近地面風(fēng)速的下降趨勢(shì)為-0.18m/(s·10yr),同時(shí)當(dāng)城市化率增加10%時(shí),近地面風(fēng)速下降0.18m/s。其評(píng)估結(jié)果小于摩擦風(fēng)模型的評(píng)估結(jié)果,但是大于OMR方法的評(píng)估結(jié)果。 OMR方法可以用于研究中國地區(qū)LUCC對(duì)SWS的影響,由于LUCC的影響,全國平均觀測(cè)風(fēng)速下降了0.71m/s,相應(yīng)的大城市和小城市觀測(cè)風(fēng)速則下降了0.84m/s和0.52m/s。但是京津冀地區(qū)(BTTR),長三角地區(qū)(YRDR),珠三角地區(qū)(PRDR)風(fēng)速減弱趨勢(shì)顯著高于全國平均,因此在LUCC變化越激烈的區(qū)域,其對(duì)SWS減弱的貢獻(xiàn)也就越大,城市化率和實(shí)測(cè)風(fēng)速以及再分析風(fēng)速之間的風(fēng)速差呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為0.86,當(dāng)城市化率增加10%的情況下,相應(yīng)觀測(cè)到的風(fēng)速則減弱0.11m/s,這一值顯著小于ECP區(qū)域LUCC對(duì)風(fēng)速的影響。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P461
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