【摘要】：旱地約占地球陸地面積的40%,約1/3的世界人口居住于此。因此,研究全球旱地的氣候變化特征顯得尤為重要。本文將旱地分為極端干旱區(qū)、干旱區(qū)、半干旱區(qū)和濕潤(rùn)偏干區(qū),基于CPC(Climate Prediction Center)、GLDAS(Global Land Data Assimilation System)和NCEP(National Centers Environmental Prediction)資料,用Mann-Kendall檢驗(yàn)、小波分析、曲線擬合、EOF分解、相關(guān)性分析等方法、按南北半球和冬夏兩季分別分析了全球旱地的溫度和降水的分布及變化特征,并分析了氣候突變前后環(huán)流場(chǎng)的特征和差異。主要結(jié)論如下:(1)從全球來(lái)看,越干旱的地方,年平均溫度越高,降水量越少。但干旱區(qū)的分布范圍并不與高溫區(qū)和降水稀少區(qū)嚴(yán)格一致,干旱的出現(xiàn)是溫度與降水綜合作用、相輔相成的結(jié)果。不同旱地類(lèi)型的溫度變化周期存在差異。全球陸地和全球旱地的溫度隨緯度變化的趨勢(shì)大部分區(qū)域基本一致,但在赤道附近表現(xiàn)差異性較大,究其原因,可能與赤道地區(qū)旱區(qū)分布較少、參考點(diǎn)較少引起。(2)AI(Arid Index)第一模態(tài)的時(shí)間變化整體是增加的趨勢(shì),表明總的干旱面積有逐步擴(kuò)大的趨勢(shì);溫度第一模態(tài)的特征向量基本為正值;降水第一模態(tài)的時(shí)間變化則與溫度相反,多為負(fù)值。通過(guò)AI、溫度和降水的EOF分解的相關(guān)性對(duì)比發(fā)現(xiàn),AI第一模態(tài)主要由降水的第二模態(tài)決定,其次由溫度的第一模態(tài)決定;而AI第二模態(tài)則主要由降水的第一模態(tài)決定。說(shuō)明AI受降水的影響要明顯于受溫度的影響。(3)研究結(jié)果表明不同旱地類(lèi)型的南北半球的平均溫度變化率差異較大:極端干旱區(qū)是南半球冬季平均溫度變化率最大的區(qū)域,而其他地區(qū)都是北半球變化比南半球明顯。南北半球的溫度及其突變也存在較大差異,與北半球相比,南半球夏季平均溫度的周期波動(dòng)性較大,小周期較多,但明顯的大周期不如北半球多,且周期普遍比北半球短。(4)北半球冬季的旱地增溫貢獻(xiàn)率要高于夏季的增溫貢獻(xiàn)率,尤其是在半干旱地區(qū)和濕潤(rùn)偏干區(qū),這一現(xiàn)象更為明顯。南半球冬季的旱地中,極端干旱區(qū)的溫度增加最為明顯,冬季的溫度變化明顯高于夏季,這一現(xiàn)象的區(qū)域覆蓋率比北半球更為明顯。(5)降水量的減少在濕潤(rùn)偏干區(qū)最快,其次為半干旱區(qū)。南北半球的平均降水量也存在較大差異:北半球夏季,平均降水量減少的區(qū)域明顯多于其增加的區(qū)域。南半球夏季則與北半球相反,平均降水量增多的區(qū)域多于減少的區(qū)域。全球旱地中,冬季的降水變化貢獻(xiàn)率要低于夏季的降水降低貢獻(xiàn)率,南半球冬季平均降水量變化率在冬季呈現(xiàn)降低趨勢(shì),而在夏季呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。(6)近六十年來(lái)的整層大氣平均可降水高值區(qū)集中在低緯地區(qū),并有四個(gè)高值中心,由低緯向高緯遞減。非洲中北部、中國(guó)西北地區(qū)以及中東太平洋赤道地區(qū)降水是在這六十年間是減少的,特別是在中國(guó)西北部和非洲中北部地區(qū),減少的程度更深,這也意味著干旱的程度有所加深。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：P423.3;P426.614
【圖文】：

圖 3.1 1948-2008 年全球平均（a）干燥度指數(shù)、（b）溫度（單位：℃）、（c）降水（單位：mm/yr）的空間分布。3.2 全球旱地干燥度指數(shù) AI 的 EOF 分析EOF 分解是將我們想要研究的變量分解成為空間函數(shù)和時(shí)間函數(shù)[56]，作為傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法，EOF 分解可以在少數(shù)幾個(gè)模態(tài)上集中反應(yīng)出氣象要素場(chǎng)的主要信息，在分析要素場(chǎng)的分布和周期等特征時(shí)有良好效果。通過(guò) EOF 分解計(jì)算出特征向量分布、時(shí)間系數(shù)序列[57]，從而能進(jìn)一步分析出全球干旱的分布特征和變化特點(diǎn)。為了研究全球旱地溫度和降水的變化，首先對(duì)1948年到2008年的AI做EOF分解[51]，以此來(lái)對(duì)比溫度和降水與干燥度指數(shù)的關(guān)系。本文中的顯著性檢驗(yàn)是利用了 North 等[58]提出的計(jì)算特征值誤差范圍來(lái)進(jìn)行。圖 3.2 給出了經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)顯著

第一模態(tài)（EOF1）的特征向量值[60-62]在非洲中北部和南部、澳大利亞?wèn)|部和貝加爾湖南部等地區(qū)均為負(fù)值，美國(guó)的西部、我國(guó)的南疆盆地，青藏高原北部及澳大利亞?wèn)|部地區(qū)均為正值，呈反相關(guān)關(guān)系。該模態(tài)的時(shí)間系數(shù)在 1980 年前為負(fù)值，正值則出現(xiàn)在 1980 年后，總體是增加的趨勢(shì)（圖 3.2d），表明在從1950-2008 年，正值區(qū)所在的區(qū)域在變濕，而負(fù)值區(qū)所在的區(qū)域在變干,1980 年前后 AI 指數(shù)有一個(gè)明顯的躍變。第二模態(tài)（EOF2）相對(duì)于第一模態(tài)來(lái)說(shuō)，特征向量在我國(guó)中西部、中亞及非洲西部為負(fù)值，澳大利亞、非洲南部為正值，對(duì)應(yīng)的時(shí)間變化在 1970 年之前大多為負(fù)值，正值則出現(xiàn)在 70 年代中期，而 80 年代整體多為負(fù)值，大約在 1994年以后又轉(zhuǎn)變?yōu)檎�，呈現(xiàn)一個(gè)正弦曲線變化。第三模態(tài)（EOF3）的特征向量大部分為負(fù)值，以非洲北部地區(qū)最為顯著，其中一小部分為正值，主要集中在非洲南部、澳大利亞，時(shí)間變化呈現(xiàn)不規(guī)律的波動(dòng)變化，70 年代之前多為負(fù)值，70 年代中期至 90 年代為正值，90 年代中后期為負(fù)值極大，2000 年以后多為正值。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2735149