《變化環境下非一致性乾旱頻率計算方法研究》是依託武漢大學，由謝平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：變化環境下非一致性乾旱頻率計算方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：謝平
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於全球氣候變暖和大規模人類活動等變化環境的影響，改變了乾旱的物理成因和統計分布規律，造成乾旱頻率增加、重現期縮小，使得用於抗旱規劃和乾旱風險評估的乾旱序列失去了一致性。針對中國及各省行政區域和地理區域（簡稱中國區域），以及無定河流域出現的非一致性乾旱問題，採用水文變異診斷系統對乾旱序列進行變異分析，以揭示乾旱時空變異規律及其物理成因；從統計途徑提出基於小波分析的非一致性乾旱頻率計算方法，以推求中國區域不同時期變化環境下的乾旱頻率分布規律；採用考慮土地利用/覆被變化的流域水文模型（WHMLUCC）模擬無定河流域乾旱的發生髮展過程，從成因途徑提出基於WHMLUCC模型的乾旱頻率計算方法，以推求無定河流域不同時期變化環境下的乾旱頻率分布規律，並定量分析氣候變化和人類活動的乾旱效應。其研究成果不僅對變化環境下的水文分析與計算研究具有理論意義，而且對於抗旱規劃和乾旱災害風險評估等具有實際套用價值。
結題摘要
由於全球氣候變暖和大規模人類活動等變化環境的影響，改變了乾旱的物理成因和統計分布規律，使得用於抗旱規劃和乾旱風險評估的乾旱序列失去了一致性。儘管目前已經認識到我國乾旱發生的頻率和強度都在逐漸增加，但乾旱指數在何種時空尺度上發生了變異，其變異形式和變異程度如何？如何模擬氣候變化和下墊面變化引起的乾旱變化過程？如何推求適應變化環境的乾旱頻率分布？這些問題目前還缺乏系統性的研究。本項目提出了基於Hurst係數與Bartels檢驗的水文變異聯合分析方法，可解決水文序列所有變異成分（趨勢、跳躍、周期、相依、純隨機）的整體變異程度識別問題；提出了基於相關係數的水文趨勢變異分級方法，可解決水文序列具體變異形式之一趨勢的變異程度分級問題；採用水文變異診斷系統對黔渝區域的標準化降水指數SPI進行了變異分析，揭示其時間尺度變異規律：春季和秋季SPI序列變異為跳躍向下，說明這些站點變得越來越乾旱；進一步揭示其空間尺度變異規律：黔渝區域年尺度SPI空間變異不明顯，而春季和秋季以及4月、5月、9月的SPI序列在整個空間上變異明顯，且大多是跳躍向下的變異，說明黔渝區域這些時期變得更加乾旱。結合考慮土地利用/覆被變化的流域水文模型WHMLUCC，提出了基於WHMLUCC模型的非一致性乾旱頻率計算方法，以無定河流域為例，採用作物缺水指標(CWSI) 和Palmer乾旱指數模擬了乾旱的發展過程，通過推求不同時期（或情景）變化環境下的乾旱頻率分布規律，進一步結合乾旱等級標準推求不同等級（無旱、輕旱、中旱、重旱、特旱）乾旱事件出現的機率，結果表明在過去氣候條件下土地利用面積的變化對乾旱影響明顯，而在現狀氣候條件下土地利用面積的變化對乾旱的影響較弱；同頻率同重現期下，過去遠期、過去近期和現狀時期的作物缺水指標呈增加趨勢，中旱等級以上乾旱事件的機率也有所增加，說明無定河農業乾旱程度逐漸加重。基於非一致性水文頻率計算原理，提出了基於小波分析的乾旱頻率計算方法，並分析了貴州省威寧站的乾旱頻率分布規律：在過去條件下發生特旱的機率僅為0.5%，而現狀條件下發生特旱的機率達到了7.5%，其乾旱發生的等級、頻率均發生了顯著的變化，使得威寧地區未來的抗旱形勢變得更加嚴峻。上述研究成果不僅對變化環境下的水文分析與計算研究具有重要的理論意義，而且對於區域和流域的抗旱規劃和乾旱災害風險評估等具有重要的現實意義和實際套用價值。
