中国陆地干旱指数时空变化和其机制分析

《中国陆地干旱指数时空变化和其机制分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、中国陆地干旱指数的时空变化及其机制分析中期报告城市与环境学院00826063徐湘涛指导老师：城市与环境学院生态学系朴世龙1.前言1.1.研究背景自2007年IPCC(IntergovernmentalPanelonClimateChange)第四次工作报告公布以来，气候变化与全球变暖问题便持续被人关注。气候变化导致的干旱对生物圈产生显著的影响。已有的研究表明，气候变暖所导致的干旱造成了过去10年里自然火灾发生的次数相比上世纪70年代增加了4倍(Gillettetal.,2004;Running,2006)。同时，研究表明，进入21世纪后，干旱胁迫的增加导致上世纪80-90年代持续增

2、长的植被活动开始呈下降趋势(Lotschetal.,2005;Angertetal.,2005)。干旱造成的影响也不仅仅限于自然界。它所带来的水资源危机也直接影响人类社会的政治、经济、生活等诸多方面。2010年我国西南的严重春旱在导致作物减产、绝收等农业问题的同时，其引发的饮用水困难等威胁社会稳定的问题也不容忽视。如何研究和评估气候变化导致的干旱所产生的负面影响，从而制定相应的策略是当今人类所面临的一个重大科学挑战(张新时等,1997)。中国位于欧亚大陆的东部，是全球气候变化最为剧烈的地区之一(Piaoetal.,2010Nature)，经历着较显著的气候变化(中国气候变化国别研究

3、组，2000)。干旱是中国气候变化最剧烈的表现之一。考虑到中国拥有143万km2的干旱地区以及14万km2的半干旱地区，不断增加的干旱威胁越来越受到科学家和政策制定者们的关注。同时，中国水资源与人口、土地、经济发展组合状况不理想，水资源区域性分布南北不均衡，降雨量南方比较充沛，年均超过1000mm，而北方内陆地区降雨量少，年均少于400mm。降雨分布的区域性也造成中国对干旱问题更加敏感。因而，了解中国干旱现象的时空变化显得尤为重要。1.2.PDSI干旱指数土壤水分条件是干旱的一个重要指标，由于长期土壤水分观测数据稀少,对干旱动态的描述主要依赖气候变量的推导。PDSI(Palmer’

4、sDroughtSeverityIndex)系1965年美国商业部气象局气候办公室的WayneC.Palmer在综合前人对气象要素与水文要素关系的基础之上提出的干旱气候模型。相比其他模型而言，PDSI考虑了土壤先期含水量、水分供应和需求等因素，因此至今仍被包括IPCC评估报告在内的许多工作所使用，用于评估土壤水分供给的异常。然而PDSI干旱指数也存在诸多缺陷，其原本就是为受降水控制的干旱、半干旱地区所设计(Doeskenetal.1991).Palmer也认为向其他区域的外推很可能会导致不正确的结果(Palmer1965).同时PDSI指数也被检验出包含一个长为12个月的固有时间尺

5、度(ThomasB.McKeeetal.1993).此外，包括PDSI在内的各类干旱指数，对干旱动态的定量描述的方法目前还不够完善,大多数模型没有考虑年内的植被覆盖变化、融雪等自然过程，并过于武断地建立干旱的不同标准(Heimetal.,2002)。除去计算模型上的固有缺陷，目前的国际上通用的PDSI数据集空间分辨率不够精细（DaiA.Getal.2004），不确定性较大，限制了全国或区域尺度上的研究。最近的研究进一步表明，PDSI模型对于调控土壤水分动态的因子考虑并不全面，有待改善。降水一直被认为是直接影响土壤水分的最重要因素，之前的研究往往集中在分析降水量与土壤水分的关系上，却

6、忽视了降水频率的作用(Easterlingetal,.2000)。统计分析表明中国夏季降水频率显著影响了夏季土壤水分的变化(Piaoetal.,2009)。为此，本项目拟运用中国800多个站点的气象水文数据以及相关的植被数据，对PDSI模型进行验证与检测，探讨过去三十年中国陆地生态系统干旱胁迫的变化，探究改进PDSI模型。在此基础上，综合研究中国陆地干旱指数的时空格局及其历史演变过程；探讨形成中国陆地干旱指数时空格局的驱动力；并结合遥感数据研究中国植被对干旱胁迫变化的响应1.已完成的工作1.1.数据集PDSI干旱指数是基于月降水(P)和月均温(T)来计算的。最初由于缺乏数据和相关理

7、论，Palmer对土壤有效含水量(AvailableWaterCapacity)模型采用了简单的统一划分，即含有1in.(25.4mm)水分的表层和含有9in.水分的底层，并假设水分蒸发速率在土壤表层等于潜在蒸发率，而底层水分只有在表层蒸发完毕后才会开始蒸发。随着土壤质地资料的完善和土壤质地与AWC关系的确立(朴世龙2004)，运用土壤质地资料构建AWC模型，如果AWC大于1in.则表层含水量为1in.底层含水量为AWC–1in.，而如果AWC小于1in.则表层含水量