基于标准化降水指数的内蒙古地区干旱特征分析
作者单位：南京信息工程大学
学位级别：硕士
导师姓名：申双和
授予年度：2017年
主 题：内蒙古地区 干旱 标准化降水指数 游程理论 Copula函数
摘 要：干旱是对内蒙古地区影响最大的气象灾害,也是制约本区农牧业发展的最主要因素之一。本文基于内蒙古地区92个气象站1970～2014年逐日降水资料,分别计算1、3、12个月尺度标准化降水指数。根据计算结果,对内蒙古地区逐年、逐季节干旱发生频率、影响范围和作用强度的时空变化特征进行分析。利用游程理论,从月尺度SPI序列中分离出干旱历时和干旱烈度两个特征变量,分析内蒙古各地干旱历时及烈度的时空变化规律。在确定两变量各自边缘分布函数的基础上,分别计算各地区不同干旱历时和不同烈度等级的发生概率及相应变量各自的重现期。并引入Copula方法建立内蒙古地区干旱历时和干旱烈度的联合统计模型,进而计算该地区不同历时和烈度的联合发生概率及重现期,探讨内蒙古地区近45年来的干旱变化特征,结果表明:(1)年尺度上东部和中部地区各等级干旱的发生频率较为相近,均高于西部地区。不同季节的干旱频率空间分布形式和年尺度相似,各季节干旱发生的频率相近,但冬季干旱频率的高值区面积更大。年尺度干旱站次比和强度变化趋势相似,均呈现先减后增的变化趋势,且2000年后增幅更为明显。不同季节中,春旱的站次比和强度均有所下降,夏旱的站次比和强度均有所上升。秋旱的影响范围扩大但作用强度略有下降,冬旱则与之相反。从不同区域来看,东部、中、西三地对气候变化的响应存在明显异质性。东部和中部地区在年尺度上的干旱影响范围和强度均有所上升,而西部地区则有所下降。从季节上来看,全区春旱有所缓解,夏旱和秋旱在东中部地区有所加重,在西部地区则有所减弱,冬旱在西部加重而中东部减弱。整体而言,东部和中部变化较为一致,干旱有所增强,西部地区的干旱趋势则有所减缓。(2)年均干旱历时和干旱烈度的时间变化趋势较为接近,90年代前相对较低,而90年代后相对较高,整体呈增加趋势。从空间变化来看,年均干旱历时和烈度分布较为一致,均表现为中部最高、东部略低、西部最低。结合两者变化的趋势系数分析,干旱历时和烈度变化趋势的上升区主要分布在中部和东部地区,西部则以下降趋势为主。从各等级干旱历时的发生概率来看,月内干旱和季内干旱是内蒙干旱事件的主要类型,跨季干旱次之,历时半年以上干旱的发生概率最小。西部以月内干旱为主,东部以月内和季内干旱为主。中部虽然也以月内和季内干旱为主,但跨季和半年以上的干旱事件相对偏多。从各等级干旱烈度的发生概率来看,全区以轻旱和中旱较为多发,重旱次之,特重干旱更少。东部和中部地区烈度更高的重旱和特旱相对偏多。随干旱等级增加,高值区在西部有所收缩并逐渐向中部和东部地区扩展。干旱历时和烈度的重现期均随阈值的增大而增大,二者的重现期均为东部、中部较短,而西部地区较长。(3)内蒙古地区的干旱事件多为历时短于4个月、烈度低于2的干旱事件;月内轻旱、月内中旱、月内重旱、季内轻旱、季内中旱和季内特旱相对其它组合类型概率较大。从空间分布来看,干旱历时较短且烈度较轻的干旱类型多出现在西部地区,而干旱历时较长且强度在中旱及以上的干旱类型多出现在东部和中部地区;六种主要干旱类型中,月内轻旱的平均重现期最短,发生最为频繁。此后依次是月内中旱、月内特旱、季内中旱、季内重旱,季内特旱的重现期最长,最少发生。各等级干旱的重现期均以西部较长,中、东部较短,且随干旱烈度的增加,区域间差异明显扩大。
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