我國干旱半干旱區(qū)面積約占國土總面積的52%,主要集中在北方,這里氣候干燥,降水變率大,生態(tài)系統(tǒng)異常脆弱。近年來,隨著氣候變化,有關干旱半干旱區(qū)氣候變化及機理,區(qū)分自然及人類因素對氣候的影響等問題越來越受到關注。本文以我國干旱半干旱區(qū)為研究對象,主要對該區(qū)降水的多年代際變化及人類活動引起的溫室效應對該區(qū)降水影響進行研究,旨在為該區(qū)未來氣候預測給出一定的科學借鑒。文中首先基于最新版本的全球降水氣候中心(Global Precipitation Climatology Centre,GPCC_V7)資料與歐洲中期數(shù)值預報中心20世紀再分析資料(ERA_20C)融合的百年尺度逐月降水資料(1901-2012年),運用集合經驗模態(tài)分解方法(EEMD)、合成分析等方法系統(tǒng)分析了我國北方干旱半干旱區(qū)降水多年代際變化特征及與太平洋年代際振蕩(PDO)之間的相互關系;其次基于CCSM4.0工業(yè)化前及現(xiàn)時兩種輻射強迫下的千年積分試驗數(shù)據(jù)評估過去百年溫室效應對該區(qū)降水及海氣相互作用的影響。結果表明:(1)北方干旱半干旱區(qū)大多數(shù)區(qū)域降水多年代際變化不可忽視,都具有50-60年的平均變化周期,而PDO對大多數(shù)地區(qū)降水多年代際變化特征具有明顯的調制作用;從相關分析看,新疆北部和內蒙古東北部的降水與PDO呈現(xiàn)出顯著正相關,而河套東西部地區(qū)的降水則與PDO的變化呈現(xiàn)顯著負相關。(2)從物理機制上來看,當PDO為暖相位時,徑向環(huán)流增強使得北冰洋水汽南下,當遇到低空北上的阿拉伯海域暖濕氣流時,會造成新疆中南部的降水增多;另一方面,PDO暖相位時印度洋區(qū)域通過對流加熱的作用激發(fā)了太平洋-日本/東亞-太平洋(PJ/EAP)遙相關型的產生,這有利于渤海灣暖濕水汽輸送至干旱半干旱區(qū)東北部區(qū)域,增大降水概率;當PDO位于冷位相時,結論則反之。(3)CCSM4.0模式對我國北方干旱半干旱區(qū)降水模擬整體偏高,但基本能夠模擬出降水的空間分布。兩種輻射強迫的氣候平均之差(B2000-B18500)表明過去百年溫室氣體增加使得區(qū)域年降水明顯增多,且最大響應區(qū)域位于新疆南部及青海地區(qū)。結合四個季節(jié)分析,這種分布主要受夏季降水影響,而春季降水可能會放大新疆及青海地區(qū)的正響應中心。綜合而言,過去百年溫室氣體使得該區(qū)區(qū)域平均年降水增多了33.4mm。(4)從EOF分解及相關分析來看,區(qū)域降水主要(第一特征向量)表現(xiàn)為以內蒙古中東部為中心的同正分布;過去百年,人類活動引起的溫室氣體增加,增強了降水與赤道西太平洋海溫異常的正相關性,減弱了降水與赤道東太平洋海溫異常的負相關性。第二特征向量表明空間分布呈現(xiàn)出西濕東旱的分布,過去百年溫室氣體增加增強了降水與熱帶印度洋海溫異常正相關性及與以赤道西太平洋為中心“八”字走向的海溫異常負相關性,減弱了其與赤道東太平洋海溫異常的正相關性,這樣的共同作用又使得北方干旱半干旱區(qū)西濕增強東旱減弱。
【學位單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：P426.6;P461
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內外研究進展
        1.2.1 干旱半干旱區(qū)降水時空特征的研究進展
        1.2.2 干旱半干旱區(qū)降水的形成機理研究進展
        1.2.3 人類活動對干旱半干旱區(qū)氣候影響的研究進展
    1.3 本文的研究內容及章節(jié)安排
第二章 資料與方法
    2.1 資料介紹
        2.1.1 觀測及再分析資料
        2.1.2 CCSM4.0 模式資料
    2.2 數(shù)據(jù)處理及分區(qū)
    2.3 方法
        2.3.1 經驗正交分解（EOF）分解
        2.3.2 集合經驗模態(tài)（EEMD）分解
        2.3.3 合成分析及差值的顯著性檢驗
        2.3.4 相關分析
        2.3.5 基本統(tǒng)計量分析
第三章 百年降水資料對北方干旱半干旱區(qū)的對比評估
    3.1 兩套基于觀測降水資料的對比
        3.1.1 區(qū)域內降水觀測站點數(shù)對比
        3.1.2 兩套數(shù)據(jù)的差異分析
20C降水資料對區(qū)域降水的描述及與觀測資料的對比'>    3.2 歐洲中心ERA₂0C降水資料對區(qū)域降水的描述及與觀測資料的對比
        3.2.1 三種資料的線性趨勢對比
        3.2.2 三種資料區(qū)域平均對比分析
    3.3 小結及降水數(shù)據(jù)的拼接
第四章 北方干旱半干旱區(qū)降水多年代際變化及其與太平洋年代際振蕩的關系
    4.1 降水變化的基本特征
        4.1.1 氣候平均態(tài)
        4.1.2 季節(jié)變化
        4.1.3 降水的年際變化
    4.2 降水的多年代變化特征
        4.2.1 降水序列的尺度分離
        4.2.2 降水多年代際主分量的時空演變特征
    4.3 太平洋年代際振蕩對降水多年代際變化的影響
        4.3.1 太平洋年代際振蕩（PDO）信號的尺度分離
        4.3.2 降水多年代際變化與PDO的關系分析
        4.3.3 PDO對降水多年代際變化調制的可能物理機制
    4.4 小結
第五章 過去百年北方干旱半干旱區(qū)降水對溫室效應的響應
    5.1 CCSM4.0 對北方干旱半干旱區(qū)降水氣候態(tài)的模擬能力
    5.2 基于CCSM4.0 評估溫室效應對降水的影響
    5.3 基于CCSM4.0 評估溫室效應對海氣相互關系的影響
    5.4 小結
第六章 總結與展望
    6.1 本文主要結論
    6.2 本文特色與創(chuàng)新
    6.3 本文的不足及展望
參考文獻
在學期間研究成果
致謝

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本文編號：2857923