前言：本站為你精心整理了黃河源區(qū)極端溫度與降水時(shí)空變化分析范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價(jià)值，我們的客服老師可以幫助你提供個(gè)性化的參考范文，歡迎咨詢。

摘要:適宜的氣候是生態(tài)良性發(fā)展的必要條件，極端溫度與降水是生態(tài)惡化的重要影響因素，尤其在高緯度、高海拔、高寒地區(qū)，極端氣候?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境的影響更為嚴(yán)重。黃河源區(qū)是黃河流域生態(tài)保護(hù)的重要區(qū)域，利用1988—2017年中國(guó)地面氣溫逐日0．5°×0．5°格點(diǎn)數(shù)據(jù)集(V2．0)和區(qū)域地面氣象要素驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)集，分析了黃河源區(qū)30a內(nèi)極端溫度和降水時(shí)空變化。結(jié)果表明:極端溫度指數(shù)和極端降水指數(shù)時(shí)空變化具有明顯規(guī)律性，30a內(nèi)極端溫度不斷升高、極端降水指數(shù)不斷增大;極端溫度指數(shù)在黃河源區(qū)中部、西北部、西部較小，在東北部、東部、東南部較大;極端降水指數(shù)在黃河源區(qū)從東南向西北逐漸減小。

關(guān)鍵詞:極端溫度指數(shù);極端降水指數(shù);生態(tài)保護(hù);黃河源區(qū)

極端氣候事件在全球變暖背景下頻繁發(fā)生，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定造成了一定影響［1］，極端溫度與極端降水是主要的極端天氣形式，在高緯度、高海拔、高寒地區(qū)極端氣候?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境的影響更為嚴(yán)重。極端降水可能導(dǎo)致洪澇災(zāi)害發(fā)生，科學(xué)預(yù)測(cè)極端降水趨勢(shì)、分析極端降水頻率，對(duì)減輕洪澇災(zāi)害損失，合理配置水資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義［2］。張翠萍等［3］基于雨量站降水量實(shí)測(cè)資料，采用百分位閾值方法確定極端降水，利用MK趨勢(shì)檢驗(yàn)法分析了黃河支流涇河合水川流域極端降水的時(shí)空變化特征;慎璐璐等［4］利用黃河流域284個(gè)氣象站點(diǎn)50a觀測(cè)數(shù)據(jù)分析了黃河流域極端氣溫與極端降水的時(shí)空變化特征。青藏高原地理與生態(tài)環(huán)境獨(dú)特，對(duì)氣候變化和極端氣候事件極其敏感，抵御自然災(zāi)害能力較差［5］，探討青藏高原黃河源區(qū)極端氣候變化特征對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和應(yīng)對(duì)極端氣候事件及其次生災(zāi)害具有重要意義。

1極端氣候指數(shù)

世界氣象組織(WMO)等確定了極端氣候事件的27個(gè)核心氣候指數(shù)，包括16個(gè)極端溫度指數(shù)和11個(gè)極端降水指數(shù)，廣泛應(yīng)用于極端氣候事件研究，其中年最大日最高氣溫(TXx，年內(nèi)日最高氣溫最大值)、年最大日最低氣溫(TNx，年內(nèi)日最低氣溫最大值)、年最小日最高氣溫(TXn，年內(nèi)日最高氣溫最小值)、年最小日最低氣溫(TNn，年內(nèi)日最低氣溫最小值)、年降水總量(PＲCPTOT，日降水量＞1mm的年累計(jì)降水量)是27個(gè)核心氣候指數(shù)中的基本指數(shù)，是其余12個(gè)極端溫度指數(shù)與10個(gè)極端降水指數(shù)獲取的基礎(chǔ)。選取TXx、TNx、TXn、TNn、PＲCPTOT5個(gè)極端氣候指數(shù)，對(duì)黃河源區(qū)極端溫度與降水時(shí)空變化進(jìn)行分析。

2數(shù)據(jù)與處理

2．1數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心中國(guó)地面氣溫逐日0．5°×0．5°格點(diǎn)數(shù)據(jù)集(V2．0)和國(guó)家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心中國(guó)區(qū)域地面氣象要素驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)集，包含1988—2017年近地面氣溫、近地面氣壓、降水等數(shù)據(jù)。相對(duì)站點(diǎn)數(shù)據(jù)而言，格點(diǎn)數(shù)據(jù)是有規(guī)律的空間排列數(shù)據(jù)，是經(jīng)度－緯度－高度(或氣壓)－時(shí)間的格點(diǎn)。中國(guó)地面水平分辨率0．5°×0．5°氣溫格點(diǎn)數(shù)據(jù)為NETCDF格式。降水?dāng)?shù)據(jù)為NETCDF格式，時(shí)間分辨率為3h，水平空間分辨率為0．1°。

2．2數(shù)據(jù)處理CDO是一款強(qiáng)大的氣象數(shù)據(jù)處理軟件，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)提取與合并、數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、各種氣候指數(shù)運(yùn)算等。應(yīng)用CDO軟件對(duì)降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行合并，將1988—2017年每一年的降水?dāng)?shù)據(jù)合并成一個(gè)NETCDF格式數(shù)據(jù)。利用CDO對(duì)溫度、降水量等數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，得到氣候指數(shù)TXx、TNx、TXn、TNn、PＲCPTOT，并利用Matlab計(jì)算得到1988—2017年黃河源區(qū)TXx、TNx、TXn、TNn、PＲCPTOT的空間分布。

3結(jié)果分析

3．1極端溫度指數(shù)空間變化(1)年內(nèi)日最高氣溫最大值(TXx)。黃河源區(qū)各像元年內(nèi)日最高氣溫最大值(TXx)30a平均空間分布見(jiàn)圖1?？傮w上西部、中部、西北部TXx值較小，東北部、東部、東南部區(qū)域TXx較大。高海拔區(qū)域TXx值較小，1988—2017年TXx年平均值為18．5℃;低海拔區(qū)域TXx值較大，1988—2017年TXx年平均值為25．0℃。(2)年內(nèi)日最高氣溫最小值(TXn)。黃河源區(qū)各像元年內(nèi)日最高氣溫最小值(TXn)30a平均空間分布見(jiàn)圖2。黃河源區(qū)西部、中部及北部部分區(qū)域較黃河源區(qū)其他區(qū)域TXn值小，1988—2017年TXn年平均值為－15．0℃;東北部、東南部、東部區(qū)域海拔低，TXn值較其他區(qū)域大，研究的30a中TXn最大值為－7．3℃。(3)年內(nèi)日最低氣溫最大值(TNx)。黃河源區(qū)各像元年內(nèi)日最低氣溫最大值(TNx)30a平均空間分布見(jiàn)圖3。黃河源區(qū)西部、中部、北部小部分區(qū)域TNx值較小，1988—2017年TNx年平均值為6．0℃;黃河源區(qū)東北部、東南部、東部TNx值較大，30a中TNx年平均值為11．0℃。(4)年內(nèi)日最低氣溫最小值(TNn)。黃河源區(qū)各像元年內(nèi)日最低氣溫最小值(TNn)30a平均空間分布見(jiàn)圖4。黃河源區(qū)西北部、中部與西部區(qū)域TNn較小，1988—2017年TNn年平均值為－33．0℃;東北部、東部、東南部區(qū)域TNn值較大，30a中TNn年平均值為－25．0℃。

3．2極端降水指數(shù)空間變化利用CDO和Matlab對(duì)黃河源區(qū)1988—2017年極端降水指數(shù)年降水總量(PＲCPTOT)進(jìn)行計(jì)算，其各像元30a平均空間分布見(jiàn)圖5。PＲCPTOT分布與極端溫度指數(shù)的分布存在差異，極端溫度指數(shù)的分布與海拔負(fù)相關(guān)，PＲCPTOT與海拔無(wú)明顯相關(guān)性。黃河源區(qū)PＲCPTOT在空間分布上從東南向西北逐漸減小，在北部、西北部區(qū)域極小值為122．4mm，在東南部、東部區(qū)域極大值為404．4mm。

3．3極端溫度指數(shù)時(shí)間變化利用CDO和Matlab對(duì)黃河源區(qū)1988—2017年TXx、TXn、TNx、TNn極端溫度指數(shù)進(jìn)行時(shí)間變化分析，結(jié)果見(jiàn)圖6。從圖6可以看出，30a中TXx、TNx、TXn、TNn均呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，經(jīng)F檢驗(yàn)，TXx、TNx、TXn、TNn均在0．01水平與時(shí)間顯著相關(guān)，確定系數(shù)Ｒ2分別為0．3010、0．2332、0．1932、0．3284;TXx、TNx、TXn、TNn指數(shù)變化速率存在差異，其升溫速率分別為0．871、0．351、0．822、1．209℃/(10a);在全球變暖大環(huán)境下，黃河源區(qū)TNn上升速率最高，其次為TXx，4個(gè)極端溫度指數(shù)上升速率均高于全國(guó)［0．29℃/(10a)］和全球［0．13℃/(10a)］氣溫上升速率［4］。1988—2017年黃河源區(qū)TXx從19．2℃上升到20．9℃;TNx上升約1℃;TXn從－15．4℃上升到－11．2℃;TNn升溫最為明顯，從－32．0℃上升到－27．3℃，升溫近5℃。3．4極端降水指數(shù)時(shí)間變化利用CDO和Matlab對(duì)黃河源區(qū)1988—2017年極端降水指數(shù)年降水總量PＲCPTOT進(jìn)行時(shí)間變化分析，結(jié)果見(jiàn)圖7。30a中PＲCPTOT以1．781mm/(10a)的速率增大，并且在0．01水平與時(shí)間顯著相關(guān)，Ｒ2為0．2982;30a中PＲCPTOT最小值為1989年217．5mm，之后波動(dòng)上升，到2017年達(dá)到最大值344．9mm，黃河源區(qū)降水量增加。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)黃河源區(qū)1988—2017年極端溫度與降水指數(shù)進(jìn)行時(shí)空變化分析，得到以下結(jié)論:極端溫度指數(shù)空間分布具有明顯規(guī)律性，TXx、TNx、TXn、TNn總體上在黃河源區(qū)中部、西北部、西部區(qū)域數(shù)值較小，在東北部、東部、東南部區(qū)域數(shù)值較大;極端降水指數(shù)PＲCPTOT空間分布從東南向西北逐漸減小;極端溫度指數(shù)隨時(shí)間變化趨勢(shì)較為明顯，1988—2017年TXx、TNx、TXn、TNn均不斷增大，其中TNn升溫速率為1．209℃/(10a)，升溫最為明顯;極端降水指數(shù)PＲCPTOT也不斷增大，增大速率為1．781mm/(10a)，黃河源區(qū)降水量增加。

參考文獻(xiàn):

［1］聶寧．近年來(lái)雅魯藏布江流域氣候、冰川波動(dòng)及河流水資源變化研究［D］．南京:南京大學(xué)，2012:10－69．

［2］魯東陽(yáng)，閆磊，徐永新，等．基于多種趨勢(shì)分析方法的京津冀地區(qū)極端降水趨勢(shì)分析［J］．人民黃河，2022，44(1):26－32．

［3］張翠萍，李小平，陳真，等．涇河合水川流域極端降水時(shí)空演變特征［J］．人民黃河，2020，42(12):12－17，22．

［4］慎璐璐，楊艷芬，吳晶，等．黃河流域極端氣候事件時(shí)空變化規(guī)律［J］．水土保持研究，2022，29(2):231－242．

［5］趙金鵬．1961—2016年青藏高原極端氣候事件變化特征研究［D］．蘭州:蘭州大學(xué)，2019:9－20．

作者:朱莎莎 吳宇婧 范霄寒 李慶祥 胡瑜潔 吳卿 單位:華北水利水電大學(xué) 無(wú)錫市水利工程管理中心