海河流域干旱事件演变规律及发展趋势预估

摘要

全球水循环过程与区域降水等水循环过程随着全球气候变化和人类活动影响的加重呈现出显著变化的特点。水循环极值过程在全球范围呈现范围广、频率高、程度大的态势，尤其以干旱事件最为明显，严重威胁了流域水安全和生态安全。海河流域作为我国旱灾高发区之一，其干旱灾害直接关乎区域社会经济的发展和生态环境的改善。为此，本文研究基于气象资料等基础资料以及全球气候模式的输出数据，结合干旱评价指标、统计学等方法，深入分析海河流域历史干旱多时空尺度演变规律，评估全球气候模式对流域气候的模拟能力以及气候模式的改进，并对未来气候变化情景下的海河流域降水、干旱演变特征做了预估分析，具体开展以下研究:
　　(1)海河流域干旱时空演变特征全流域多年平均降水量呈东南-西北递减的趋势，最大值出现在1960s;流域内除大于600mm年降水的面积显著减少外，其它等级年降水量面积均增加。全流域年SPI值呈下降趋势，干旱年为8年，中度及以上的干旱年有5年，且干旱面积呈增加趋势;干旱年的频率由南向北增加，各年代月尺度干旱频率存在较大差异，且高发区随年代整体表现为北移的趋势。
　　(2)全球气候模式在海河流域的适用性评价及修正通过对比全球气候模式降水的输出数据（1961-2000年）与实测数据，各气候模式模拟的年均降水量均比实测值偏高，年际变化无法准确反映，且波动的剧烈程度低于实测结果。通过建立各空间尺度上气候模式与实测数据间的多元线性回归模型，提出了应用于海河流域降水模拟的适宜空间尺度—水资源二级区，并构建该尺度修正方法——多模式分段集合法。通过对修正后的适宜空间尺度上降水模拟值与实测值再次拟合比较，得出修正结果与实测结果更吻合，即该方法可行。
　　(3)气候变化背景下海河流域干旱发展趋势预估利用提出的多模式分段集合法，结合RCP2.6排放情景下各气候模式2011-2050年的海河流域水资源二级区降水输出数据，得出全流域2011-2050年整体降水有上升趋势，尤以徒骇马颊河流域增加明显;年降水量最小值出现在2030s年代，且年均降水量为540.7mm。且全流域各年代年均降水量空间走向基本一致，呈现西南-西北-东南-东北的特点。全流域及各二级区年SPI值呈略微上升趋势，其中滦河及冀东沿海和徒骇马颊河地区变化剧烈，发生干旱年频次由西南向东北增加;流域发生干旱的月数达84个月，其中重旱及极旱月数分别14和9次，且以2020s次数最高。流域干旱年数和干旱月数在东北部发生频次略高，且大部分年代内干旱月数呈现出北高南低的态势。
　　结合海河流域水资源本底条件，针对海河流域未来干旱整体时空演变情势，文章从实施层和规划层两大方面初步提出了流域未来干旱综合应对策略。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景、目标及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的及意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 干旱评价指标研究进展

1．2．2 海河流域干旱演变研究进展

1．2．3 全球气候模式在海河流域的应用

1．2．4 存在问题及亟待解决的科学问题

1．3 研究内容与技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

1．4 拟解决的关键问题

本章小结

第二章 研究区概况

2．1 自然地理概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 地形地貌

2．1．3 气候水文

2．1．4 河流水系

2．1．5 土壤植被

2．2 社会经济概况

2．2．1 行政区

2．2．2 人口

2．2．3 社会经济发展

2．3 水资源开发利用

2．3．1 水资源分区

2．3．2 水资源开发利用现状

2．4 历史旱情情况

本章小结

第三章 海河流域近50年干旱时空演变规律

3．1 资料选取与指标方法

3．2 海河流域降水时空演变规律

3．2．1 时间演变规律

3．2．2 空间演变规律

3．3 海河流域干旱时空演变规律

3．3．1 时间演变规律

3．3．2 空间演变规律

本章小结

第四章 气候模式在海河流域的适用性评价及修正

4．1 排放情景及全球气候模式概述

4．1．1 排放情景

4．1．2 CMIP5全球气候模式成果

4．2 气候模式在海河流域的适用性评价

4．2．1 模式模拟结果与实测值的时间对比

4．2．2 模式模拟结果与实测值空间对比

4．3 多元回归分析

4．4 气候模式模拟结果修正

本章小结

第五章 气候变化下海河流域干旱发展趋势预估

5．1 未来40年降水时空演变特征

5．2 未来40年干旱发展趋势预估

5．2．1 时间发展趋势

5．2．2 空间发展趋势

5．3 海河流域干旱总体应对策略

5．3．1 干旱应对存在的问题

5．3．2 干旱应对策略

本章小结

结论

致谢

参考文献

附录

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文及研究成果