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作者：胡侨宇西北农林科技大学

学位级别：硕士

干旱是自然灾害中最严重、破坏性最强的灾害之一。在全球气候变暖的驱动下,气候变化和人类活动对干旱的影响及其驱动因子逐渐成为科学研究的热点。为了更好地监测和预报我国的干湿程度,分析研究干旱的驱动因子具有十分重要的意义。本文... 详细信息

干旱是自然灾害中最严重、破坏性最强的灾害之一。在全球气候变暖的驱动下,气候变化和人类活动对干旱的影响及其驱动因子逐渐成为科学研究的热点。为了更好地监测和预报我国的干湿程度,分析研究干旱的驱动因子具有十分重要的意义。本文采用了气象站点、环流指数、社会经济指标和温室气体等数据分析了气候变化、社会经济发展和人类活动对干旱的影响。基于水分亏缺/盈余指数(water deficit/surplus,D)对我国七个不同分区干旱的时空变化规律进行了分析,利用改进的Mann-Kendall(MMK)方法对其变化趋势进行了检验;利用共线性分析和皮尔逊相关分析及其显著性检验对干旱的关键环流指数进行筛选;建立了关键环流因子与D值的多元线性回归模型,以此对我国未来不同分区干旱进行短期预测;基于社会经济指标将我国分为6个不同的社会经济水平,探究不同社会经济水平下,社会经济和人类活动对我国极端湿润和干旱事件的影响,并利用不确定分析方法从不同站点、不同分区和不同社会经济水平方面确定了气候变化(以环流因子表示)和人类活动(以温室气体表示)对干旱的贡献度。主要得出以下结论:(1)分析了七个不同区域水分亏缺/盈余指数(D)的时空演变规律。将全国划分为七个区域,1961～2020年D值在不同分区上具有差异性,其中西北地区(I区)、内蒙古草原地区(II区)、青藏高原地区(III区)处于干旱状态,而且I区在5、6月最严重;华中地区(VI区)和华南地区(VII区)表现为湿润,东南区湿润程度在5～8月湿润程度最高。D的年值的变化趋势结果表明:除II和V区外,其它区域的D值呈增长趋势的站点数大于降低趋势的站点数,尤其是VI区。此外,在研究期内我国的东部、西北部以及东南部等多地区有变湿润的趋势,而在我国的中部地区有干旱化趋势。(2)对不同区域干旱关键驱动环流因子进行严格筛选。通过共线性分析和皮尔逊相关及其显著性检验对干旱的关键环流因子进行筛选,发现干旱的发生是多种环流因子并发的结果;环流指数对各个分区乃至全国范围内的干旱具有影响。此外,气候变化下环流因子对干旱的影响存在约为12个月的周期,并且存在一定滞后性,滞后时间基本在0～12月内。在众多环流因子中,大气类环流因子对各分区干旱的影响占据主导地位,如西北地区(I区)干旱的环流驱动因子最多,影响程度最高,其中在同月与太平洋区极涡强度指数(PPVI)的相关系数高达0.88,在滞后时间为10个月时与南海副高脊线位置指数(SSRP)的相关系数为-0.86。(3)基于关键环流因子的干旱定量分析及预测。多元线性回归模型结果表明:率定期(1961～2010)的皮尔逊相关系数(r)比验证期(2011～2020)要高,而归一化均方根误差(n RMSE)要低,但都表明率定期的模型好。无论是率定期,还是验证期,模型在西北地区(I区)的表现效果最好。同一分区不同滞后时间下的模型表现效果各不相同,在率定期下,I区在滞后时间为5个月时,模拟效果最好,r和n RMSE分别为0.96和8.2%;验证期下华中地区(VI区)在滞后时间为1个月下,模拟效果最好,r和n RMSE分别是0.58和15.3%。此外,2021年各月的D值在西北地区(I区)、内蒙古草原地区(II区)、青藏高原地区(III区)、东北地区(IV区)和华北地区(V区)为负,表明这些地区2021年将会处于干旱状态,且II区在2021年6月干旱最为严重,其D值为-144.1 mm;华中地区(VI区)和华南地区(VII区)的D值大部分大于0,表明这些地区在2021年将会处于湿润状态,且在VII区最为湿润,D值为113.3mm。根据预测模型的评价,II区2021年干旱程度比以往更严重(60%),需要我们提前采取一定措施防止该地区发生洪水风险。(4)社会经济状况对极端干旱和湿润事件的影响。考虑社会经济指标(人口和GDP)将525个站点划分为6个社会经济水平,各社会经济水平下的人口和GDP均有增加的趋势,特别是属于社会经济水平6下的广州、深圳、北京、上海等发达城市,主要分布在我国东部。随着时间的推移,极端湿润事件逐渐严重,极端干旱事件逐渐缓和。2016年和2011年分别是中国的湿润年和干旱年,其对应的12个月尺度中的标准化降雨蒸散发指数的最大值(SPEI＿MAX)和最小值(SPEI＿MIN)为1.83和-1.58。随着社会经济水平的提高,SPEI＿MAX总体呈上升趋势,SPEI＿MIN总体呈下降趋势,但上升或下降的速率各不相同。在高社会经济水平下,发达城市的极端湿润事件更为严重,在低社会经济水平下,欠发达城市的极端干旱事件更为严重。(5)气候变化和人类活动对干旱的贡献度。从时间上看,温室气体CH、CO、NO和SO随时

关键词：气候变化和人类活动环流指数水分亏缺/盈余指数多元线性回归模型极端干旱和湿润事件

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气候变化和人类活动对开都河源区径流的影响

气候变化和人类活动对开都河源区径流的影响

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作者：洪波新疆大学

学位级别：硕士

随着工业化水平的加快,人类活动对大气的干扰越来越强烈,而大气活动,对降水和径流的形成有着重要的影响。干旱区作为气候变化的敏感地带,气候变化和人类活动对径流的影响要引起足够的重视。所以定量的分析气候变化和人类活动对径流的贡... 详细信息

随着工业化水平的加快,人类活动对大气的干扰越来越强烈,而大气活动,对降水和径流的形成有着重要的影响。干旱区作为气候变化的敏感地带,气候变化和人类活动对径流的影响要引起足够的重视。所以定量的分析气候变化和人类活动对径流的贡献率,给合理的分配水资源提供参考,具有重要意义。近年来,SWAT分布式水文模型越来越受到科研工作者的偏爱。主要运用于径流的预测、污染物运移和泥沙量的模拟。本文运用SWAT模型,对开都河水源区进行模拟。通过收集DEM、LUCC、土壤类型图、径流、气象、站点信息等数据,运用ARCGIS、DPS、EXCEL、Photoshop等工具,将开都河源区细分为49个子流域,406个HRU,模拟该区域的月径流。参数率定过程中,将60～97年划分为两段:1960～1980年(率定期),1980～1996(验证期)。通过SWAT-CUP对模型进行调参,把调参的结果带入到模型中去。得到率定期的R2、NS、RD分别为0.6235、0.5225和-3.4337%,将该参数运用于验证期,得到的R2、NS、RD分别为0.7731、0.6279和-5.367%。说明模拟效果可以满足论文需求。通过M-K检验,得到径流突变点(1997年)。对97年以前的径流进行模拟,并率定参数。用得到的参数模拟1997～2010年的径流。通过运算得到气候和人类活动对径流的贡献率。同时使用双曲线累积法,得到两者的贡献率,并加以对比分析。本文主要得到两个结论:(1)运用SWAT模型,对开都河水源区的径流进行模拟。并通过SWAT-CUP对模型的参数进行率定。模型的R2、NS、RD值均符合要求,表明可以运用该模型,对研究区的径流进行模拟。(2)通过M-K检验法,确定了开都河出山口径流在1997年发生增加的突变。运用SWAT模型法和双曲线累积法,两种方法分别将气候变化和人类活动对开都河径流的贡献率进行了分离。结果表明基于SWAT模型得到的人类活动对径流的贡献率为23.62%,气候变化的贡献率分别为76.38%;双曲线累积法则分别是15.4%和84.6%。两种方法计算结果相似,具有重要的参考意义。

关键词：开都河 SWAT 双累积曲线气候变化和人类活动

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京津冀植被NPP时空演变及驱动因素探究

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华北水利水电大学学报(自然科学版) 2023年

作者：刘海新孔俊杰孙振宇张灿刘韦志王晓河北工程大学矿业与测绘工程学院

探究植被净初级生产力时空演变规律及驱动因素，对于深入理解京津冀植被变化的驱动机制和生态环境的建设与保护都具有重要的意义。本文基于MOD17A3HGF数据，运用趋势分析法、变异系数、Hurst指数等研究方法分析京津冀植被NPP时空演变、... 详细信息

探究植被净初级生产力时空演变规律及驱动因素，对于深入理解京津冀植被变化的驱动机制和生态环境的建设与保护都具有重要的意义。本文基于MOD17A3HGF数据，运用趋势分析法、变异系数、Hurst指数等研究方法分析京津冀植被NPP时空演变、波动程度和未来变化趋势;运用相关性分析法、残差分析法和地理探测器等研究方法量化气候变化和人类活动对京津冀植被NPP变化的相对作用以及驱动因素间的交互作用。相关研究结果表明:(1)京津冀植被NPP呈波动增加的趋势，增速为6.21 gC·m-2·a-1。(2)京津冀植被NPP高值区位于北部和西部的燕山和太行山脉，低值区则位于西北部的坝上高原和南部的平原区。植被主要以恢复状态为主，2000—2022年有98.75%的区域呈现增长趋势;变异系数平均值为0.18，整体波动情况较为稳定，稳定区域面积占比为66.23%;Hurst指数平均值为0.45，未来植被NPP呈反持续性的面积占比为69.56%。(3)京津冀植被NPP与气温和降水的相关性均表现为正相关，降水是影响植被NPP的主要气象因素。(4)气候变化和人类活动对京津冀植被NPP的贡献率分别为51.01%和48.99%，在空间分布上具有明显的异质性，西北和北部海拔较高的地区主要受人类活动主导，南部平原区主要受气候变化主导。(5)驱动因素方面气温、高程和植被类型的平均解释力在30%以上，各因子交互作用对京津冀植被NPP解释力表现出双因子增强和非线性增强，其中气温与降水交互作用最强(q=0.5617)。研究结果有助于为京津冀植被保护、经济发展、资源开发、生态管理和应对气候变化提供科学依据。

关键词：植被净初级生产力时空演变京津冀气候变化和人类活动地理探测器

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滦河流域径流量变化及水文干旱的识别研究

滦河流域径流量变化及水文干旱的识别研究

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作者：周舒晗天津大学

学位级别：硕士

受气候变化和人类活动的双重影响,流域水资源短缺及极端水文事件频繁发生,制约着社会经济的发展。基于此,论文开展流域范围内径流量变化和干旱识别问题的研究,对于水资源合理开发利用具有重要意义。滦河流域是海河流域的四个一级分区之... 详细信息

受气候变化和人类活动的双重影响,流域水资源短缺及极端水文事件频繁发生,制约着社会经济的发展。基于此,论文开展流域范围内径流量变化和干旱识别问题的研究,对于水资源合理开发利用具有重要意义。滦河流域是海河流域的四个一级分区之一,是津、唐等地区重要的水源地之一,也是我国水资源系统最脆弱,且干旱频发的地区之一。为此,基于流域长期水文气象观测资料,采用统计学方法分析流域水文气象要素变化,并判断流域径流趋势性、阶段性特征;利用SWAT水文模型、Budyko分解模型及几何模型,分析气候变化和人类活动对滦河流域径流量变化的影响程度。在国内外干旱识别研究的基础上,结合流域SWAT水文模型,提出了一种干旱识别方法,并用于滦河流域水文干旱的识别研究。通过上述研究,以期为流域水资源科学管理、合理规划和干旱应对提供参考,主要研究内容和成果如下:(1)利用统计学方法检验水文气象数据的趋势性,并对流域径流序列的变异点进行识别,结合其下垫面变化,最终确定滦河流域径流量的变异点为1979年。据此,将整个径流序列划分为基准期(1957979年)和人类活动时期(1980010年)。(2)建立流域SWAT分布式水文模型,模型率定和验证期的效率系数都在0.55以上。其中,李营水文站率定期的R2、Ens值分别是0.76、0.76。承德水文站验证期的R2、Ens值分别是0.82、0.83。(3)针对气候变化和人类活动对径流量影响程度的研究,利用Budyko分解模型、几何模型及模型模拟的定量识别方法,分别评估了流域气候变化和人类活动对径流量变化的贡献率。其中,Budyko分解模型计算得到的气候变化和人类活动对径流的影响程度平均值分别为25.0%和74.9%。利用几何模型计算得到气候变化和人类活动因素对径流的影响程度平均值分别为24.7%和75.3%。基于SWAT水文模型模拟的方法,计算可知,由于气候变化、人类活动对径流量减少的贡献率分别为63.8%和36.2%。(4)根据干旱和缺水的识别方法,定量评估了滦河流域的流域干旱、河道缺水和流域缺水。结果显示,各子流域发生流域干旱的平均历时较流域缺水和河道缺水的历时长,子流域发生流域干旱引起的缺水量最高,至少是河道缺水的两倍。相比于流域缺水,河道缺水引起的缺水量较高。

关键词：径流量气候变化和人类活动 SWAT分布式水文模型干旱缺水

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人与自然耦合作用下的黄土高原小流域绿水潜力挖掘

人与自然耦合作用下的黄土高原小流域绿水潜力挖掘

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作者：王陇西安理工大学

学位级别：硕士

由于人类活动主导下自然气候和土地利用的快速变化,指数增长的水需求和日益不确定的水文状况,对全球干旱半干旱地区水系统的可持续性无疑构成了极大的挑战。由于黄土高原处于干旱半干旱区,生态环境十分脆弱,加之植被覆盖度不断增加,社... 详细信息

由于人类活动主导下自然气候和土地利用的快速变化,指数增长的水需求和日益不确定的水文状况,对全球干旱半干旱地区水系统的可持续性无疑构成了极大的挑战。由于黄土高原处于干旱半干旱区,生态环境十分脆弱,加之植被覆盖度不断增加,社会经济发展水平不断提高,水资源供求矛盾日益突出,对其进行量化评价是一项十分必要的工作。本研究以黄土高原典型小流域——南小河沟流域为研究对象,基于实测的水文、气象、土壤、土地利用等资料分析了 1981～2017年南小河沟流域气候变化特征和人类活动过程,采用以MIKESHE模型为内核的绿水研究框架,提出了流域绿水组分新的划分方法,首次定义了理论绿水开发潜力和适度绿水开发潜力两个概念,对研究时段内的绿水潜力进行了评估。预测了未来不同情景下的气候变化和土地利用格局,对未来不同时期典型水文年的绿水潜力进行了挖掘,以期为流域水资源管理规划的制定和水资源困局的解决提供科学参考。研究的主要结论如下:(1)运用线性回归法及改进的Mann-kendall趋势检验法分析了 1981～2017年南小河沟流域降水、气温、潜在蒸散发情况。研究发现流域年降水量表现为不显著的增加趋势,多年平均降水量(1981～2017)为506.9mm,变差系数(Cv)为0.21;年平均日最低气温、日最高气温、日平均气温和潜在蒸发量都有明显的上升趋势。多年平均日最低气温、最高气温和平均气温分别为5.4℃、14.4℃和9.3℃,流域1981～2017年潜在蒸散发的平均值为1174.0mm,变差系数Cv为0.07,各年代际1981～1989、1990～1999、2000～2009、2010～2017 年的均值分别为 1091.3、1184.6、1207.4、1211.9mm,Cv分别为0.06、0.06、0.03、0.04。采用启发式分割法研究得出:流域在研究时段内,年降水量、多年平均日最低气温、最高气温、平均气温和潜在蒸散发都发生了一次变异,变异点分别为2000、1997、1994、1997和1994年,资料序列均不满足一致性假设。(2)1981～2017年南小河沟流域的平均绿水资源总量为419.5 mm,约合1.52 × 107 m,其中高效绿水、低效绿水、未利用绿水资源量分别为164.5、199.8、55.2 mm,占绿水资源总量比例分别为39.2%、47.6%、13.2%,在该流域中,绿水总量是指总的绿水资源和无效绿水,绿水总量为426.4 mm,无效绿水所占比例仅为绿水总量的1.6%。高效绿水的占比显著增加,低效绿水、未利用绿水和无效绿水都表现出减小趋势,前两者显著减小,无效绿水的减少趋势则并不显著。变异点诊断结果显示,四种绿水组分均未出现变异,资料序列符合一致性假设。流域年理论绿水开发潜力为1.2×10～3.61×10m,年适度绿水开发潜力为-1.85×10～21.65×10m。适度绿水开发潜力在1985、1986、1995、1997、1999、2006、2008、2009、2016年这9个年份里均为负值,这说明这几年中适度绿水开发潜力已经透支。(3)未来情景下,流域在丰水年高效绿水资源的数量为257.9～299.8mm,低效绿水为182.7～270.2mm,未利用绿水为33.6～99.7mm,无效绿水为7.2～8.3mm。在不同的气候条件下,高效绿水资源在各个阶段均呈现出丰水年>平水年>枯水年,而低效绿水则是在平水年最大,大小关系为平水年>丰水年>枯水年;从变化趋势来看,随着时间的推移,绿水占降水量的比例总体上在增加,高低效绿水的量随着时间和空间布局的变化也是在增加,未利用绿水的数量在丰水年基本是保持一个平稳的态势,无效绿水量的变化也在1.2mm变化范围内波动,呈平稳趋势。流域近期(2022～2039年)、中期(2040～2069年)、长期(2070～2099年)的理论绿水开发潜力在丰水年、平水年、枯水年分别为35.7×10～39.1×10、24.3×10～29.5×10、15.1×10～18.1×10m,适度绿水开发潜力在未来三个典型水文年分别是21.2×10～24.6×10、9.8×10～15.1×10、0.7×10～3.6×10m,理论绿水开发潜力和适度绿水开发潜力都表现为丰水年>平水年>枯水年。总体来看流域未来理论绿水开发潜力和适度绿水开发潜力相比基准期都是增加的。

关键词：气候变化和人类活动耦合作用 MIKE SHE模型绿水分离绿水潜力

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全球气候变化背景下雄安新区建设水资源安全风险与治理对策

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水利发展研究 2018年第2期18卷 12-14,39页

作者：孔锋王品吕丽莉中国气象局气象干部培训学院北京100081 中国气象局发展研究中心北京100081 杭州师范大学理学院浙江杭州311121

雄安新区气候暖干化趋势将导致地表径流集聚减少,同时加之新区快速城镇化建设必然面临水安全问题挑战。文章秉承雄安新区建设的"生态优先、绿色发展、绿色宜居"理念,从气候变化与人类活动双重角度,系统分析了雄安新区气候变化特征和人... 详细信息

雄安新区气候暖干化趋势将导致地表径流集聚减少,同时加之新区快速城镇化建设必然面临水安全问题挑战。文章秉承雄安新区建设的"生态优先、绿色发展、绿色宜居"理念,从气候变化与人类活动双重角度,系统分析了雄安新区气候变化特征和人类活动对水安全问题的影响。进一步分析了雄安新区未来建设中可能面临的自然、生态和经济灾害风险。从而提出了相应的战略对策,以期保障美丽雄安新区建设。

关键词：气候变化和人类活动水安全风险防范可持续发展雄安新区河北省

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透视雄安新区建设中的水资源安全与风险管理

透视雄安新区建设中的水资源安全与风险管理

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2018中国环境科学学会科学技术年会

作者：孔锋王品吕丽莉中国气象局气象干部培训学院中国气象局发展研究中心杭州师范大学理学院

雄安新区气候暖干旱趋势将导致地表径流集聚减少,同时加之新区快速城镇化建设必然面临水安全问题挑战。本文秉承雄安新区建设的"生态优先、绿色发展、绿色宜居"理念,从气候变化与人类活动双重角度下,系统分析了雄安新区气候变化特征和... 详细信息

雄安新区气候暖干旱趋势将导致地表径流集聚减少,同时加之新区快速城镇化建设必然面临水安全问题挑战。本文秉承雄安新区建设的"生态优先、绿色发展、绿色宜居"理念,从气候变化与人类活动双重角度下,系统分析了雄安新区气候变化特征和人类活动对水安全问题的影响现状。进一步分析了雄安新区未来建设中可能面临的自然、生态和经济灾害风险。从而提出相应的战略对策,以期保障美丽雄安新区建设。

关键词：雄安新区气候变化和人类活动水安全风险防范可持续发展

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生态文明建设视域下的雄安新区建设水资源安全风险与治理对策

生态文明建设视域下的雄安新区建设水资源安全风险与治理对策

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2019京津冀自由贸易区建设研讨会——第五届公共政策智库论坛

作者：孔锋清华大学公共管理学院清华大学应急管理研究基地清华大学中国社会风险评估研究中心

关键词：雄安新区气候变化和人类活动水安全风险防范可持续发展

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