本文關(guān)鍵詞：利用通用地球系統(tǒng)模式研究陸地干燥度　出處：《蘭州大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：基于年際平均降水量和年際平均潛在蒸騰量比值的干燥度指數(shù)是定量測(cè)量陸地氣候干燥程度的科學(xué)指標(biāo)。干燥度指數(shù)越小,氣候越干燥,比如沙漠地區(qū)的干燥度指數(shù)接近于零。干燥度指數(shù)還可以用來(lái)劃分干旱半干旱區(qū):小于0.05是極端干旱區(qū),在0.05和0.2之間的是干旱區(qū),0.2-0.5是半干旱區(qū),0.5到0.65之間的則是濕潤(rùn)偏干區(qū)。定量的研究干燥度演變及其演變機(jī)制對(duì)水資源使用、陸地使用管理有重大意義。本論文在前人工作的基礎(chǔ)上利用目前最先進(jìn)的通用地球系統(tǒng)模式The Community Earth System Model(CESM)對(duì)比研究了中世紀(jì)暖期(950-1250),小冰期(1550-1850),當(dāng)前(1950-2005)和過(guò)去一千年(850-1850)的干燥度指數(shù),定量的分析了人類(lèi)活動(dòng)和自然強(qiáng)迫對(duì)干燥度的影響。并深入的分析了當(dāng)前人為排放的二氧化碳,硫酸鹽氣溶膠和黑碳?xì)馊苣z對(duì)干燥度指數(shù)的影響機(jī)制。此外,本論文還評(píng)估了氣候系統(tǒng)內(nèi)部變量不確定性,模式結(jié)構(gòu)不確定性以及排放清單不確定性對(duì)未來(lái)干燥度指數(shù)預(yù)報(bào)的影響。主要的結(jié)論如下:(1)由于更高的溫度,中世紀(jì)暖期相對(duì)小冰期,干燥度指數(shù)降低了0.34%(相對(duì)于850-1850年)。主要是由于降水量的減少,當(dāng)前時(shí)期(1950-2005年)相對(duì)于過(guò)去一千年的干燥度指數(shù)降低了1.4%(相對(duì)于850-1850年)。(2)當(dāng)前排放水平的人為黑碳?xì)馊苣z每導(dǎo)致全球表面平均氣溫上升一度,全球陸地降水量就會(huì)減少0.9%,而潛在蒸騰則會(huì)增加1.0%,從而導(dǎo)致全球陸地平均干燥度指數(shù)降低1.9%。散射性質(zhì)的人為硫酸鹽氣溶膠每引起全球表面平均氣溫下降一度,全球陸地平均降水量就會(huì)下降6.7%,同時(shí)潛在蒸騰也下降6.3%,從而導(dǎo)致全球陸地平均干燥度指數(shù)降低0.4%。(3)利用通用地球系統(tǒng)模式大集合實(shí)驗(yàn)(Community Earth System Model Large Ensemble)和國(guó)際耦合模式比較計(jì)劃(The Phase 5 of the Coupled Model Intercomparison Project),我們發(fā)現(xiàn)氣候系統(tǒng)內(nèi)部變量導(dǎo)致的不確定性比氣候模式結(jié)構(gòu)不確定性導(dǎo)致的不確定性要小。氣候氣候內(nèi)部變量對(duì)區(qū)域尺度的干燥度變化有顯著影響。(4)使用標(biāo)準(zhǔn)的高排放目錄RCP8.5(Radiative Concentration Pathways 8.5),中等程度的排放目錄(RCP4.5)和固定氣溶膠排放的排放目錄(與RCP8.5相同但氣溶膠排放固定在2005年水平),我們發(fā)現(xiàn)在RCP8.5場(chǎng)景下,全球陸地干燥度指數(shù)在2060-2080年時(shí)將會(huì)降低6.4%(相對(duì)于1985-2005年);而RCP4.5場(chǎng)景下,全球陸地平均干燥度指數(shù)會(huì)降低3.7%;未來(lái)人為氣溶膠排放的減少并不顯著影響全球陸地平均干燥度指數(shù),但在區(qū)域尺度上,人為氣溶膠對(duì)干燥度指數(shù)有重大影響。
[Abstract]:The dryness index based on the average annual average precipitation and the average annual potential transpiration ratio is a scientific index for quantitative measurement of the dry degree of land climate. The smaller the dryness index, the drier the climate, for example, the desiccation index of the desert area is close to zero. The dry degree index can also be used to divide the arid and semi-arid areas: less than 0.05 is the extreme arid area, between 0.05 and 0.2 is the arid area, the 0.2-0.5 is semi-arid area, and the 0.5 to 0.65 is the wet dry area. The quantitative study of the evolution and evolution mechanism of dryness is of great significance to the use of water resources and the management of land use. The general model of earth system is currently the most advanced The Community Earth System Model on the basis of previous work (CESM) a comparative study of the medieval warm period (950-1250), LIA (1550-1850), current (1950-2005) and over the past one thousand years (850-1850) of the aridity index, quantitative analysis of human activities and the natural force influence on the dryness. The influence mechanism of carbon dioxide, sulfate aerosol and black carbon aerosol on the dryness index is analyzed in depth. Besides, the impact of uncertainty of internal variables, uncertainty of mode structure and uncertainty of emission inventory on the prediction of future dry degree index is also evaluated in this paper. The main conclusions are as follows: (1) the dryness index was reduced by 0.34% (relative to 850-1850 years) due to higher temperature and relatively small ice age in the middle ages. Mainly due to the decrease of precipitation, the current period (1950-2005 years) has been reduced by 1.4% (relative to 850-1850 years) compared with the drying index of the past one thousand years. (2) at present, the anthropogenic black carbon aerosols of the current emission level increase once the average surface temperature of the globe rises. The global land precipitation will decrease by 0.9%, while the potential transpiration will increase by 1%, which will lead to a 1.9% reduction in the global dry land index. The anthropogenic sulfate aerosols with scattering properties once decreased the average surface temperature of the globe, and the global average precipitation decreased by 6.7%. Meanwhile, the potential transpiration decreased by 6.3%, resulting in a 0.4% decrease in the global dry land index. (3) using the general earth system model (Community Earth System, a large collection of experimental Model Large Ensemble) and the international comparison project (The Phase 5 of coupled model the Coupled Model Intercomparison Project), we found that the uncertainty of small internal variables caused by climate system uncertainty than climate model structure uncertainty caused by. The internal variables of climate and climate have a significant influence on the variation of the desiccation degree of the regional scale. (4) high emission directory using a standard RCP8.5 (Radiative Concentration Pathways 8.5), moderate (RCP4.5) emissions inventory and fixed aerosol emissions emissions inventory (same as RCP8.5 but the aerosol emissions is fixed on the level in 2005), we found in the RCP8.5 scene, the global land aridity index will decrease in the years 2060-2080 6.4% (relative to 1985-2005); and the RCP4.5 scenario, the global land average aridity index will decrease 3.7%; reduction does not significantly affect the global land average dryness index future anthropogenic aerosol emissions, but on a regional scale, anthropogenic aerosols have a significant impact on the aridity index.
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：P435

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本文編號(hào)：1342658