氣候變化背景下中亞干旱區(qū)水儲(chǔ)量變化研究.pdf

1、陸地水儲(chǔ)量變化不僅對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類生活有重要影響，而且在全球變化中扮演關(guān)鍵角色。中亞干旱區(qū)位于亞歐大陸腹地，地形復(fù)雜多變，以溫帶大陸性氣候?yàn)橹?，年降水量?00-400 mm，水資源十分寶貴。分析陸地水儲(chǔ)量的變化，有助于中亞干旱區(qū)對(duì)當(dāng)前的環(huán)境變化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出應(yīng)對(duì)措施。本研究使用GRACE（Gravity Recovery And Climate Experiment）衛(wèi)星數(shù)據(jù)和GLDAS（Global Land Data Assi

2、milation System）水文模型對(duì)中亞地區(qū)2003~2014年的陸地水儲(chǔ)量變化進(jìn)行估算；在大尺度空間上基于CRU（Climate Research Units）氣候數(shù)據(jù)分析陸地水儲(chǔ)量對(duì)氣候變化的響應(yīng)。
　　本研究對(duì) GRACE數(shù)據(jù)產(chǎn)品和GLDAS水文模型進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對(duì)利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)反演區(qū)域水儲(chǔ)量變化的基本原理進(jìn)行了闡釋。此外本文還對(duì)數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行了探索，采用CSR（Center for Space Research）

3、數(shù)據(jù)中心提供的Level-2（數(shù)據(jù)版本RL05，數(shù)據(jù)類型GSM），對(duì)GRACE數(shù)據(jù)進(jìn)行異?；?、去相關(guān)、高斯濾波平衡一系列處理降低其相關(guān)誤差、觀測(cè)誤差等因素的干擾，生成數(shù)據(jù)用于計(jì)算區(qū)域水儲(chǔ)量變化。并采用最小二乘譜分析與Pearson相關(guān)分析及相關(guān)性t檢驗(yàn)法分析了近12年來(lái)中亞干旱區(qū)陸地水儲(chǔ)量的時(shí)空變化特征及其對(duì)氣候變化（主要是降水和氣溫）的響應(yīng)規(guī)律。本研究得到的結(jié)論如下：
　　（1）GLDAS模型模擬結(jié)果與GRACE反演得出的水儲(chǔ)量

4、變化整體上存在較高的吻合度，說(shuō)明GRACE反演計(jì)算的結(jié)果能夠反映中亞干旱區(qū)陸地水儲(chǔ)量的實(shí)際變化；
　?。?）GRACE衛(wèi)星數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果表明，2003~2014年中亞干旱區(qū)的水儲(chǔ)量呈下降趨勢(shì)，平均下降速率為0.44 mm/月，總減少量約為62.92 mm；水儲(chǔ)量表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化，春季水儲(chǔ)量處于高峰，秋季水儲(chǔ)量處于低谷；
　?。?）中亞干旱區(qū)陸地水儲(chǔ)量變化程度大致呈現(xiàn)自東向西由微弱逐步遞增至非常劇烈的規(guī)律。2003~20

5、14年中亞干旱區(qū)陸地水儲(chǔ)量變化的空間分布特征主要是以水儲(chǔ)量減少為主，水儲(chǔ)量自西向東由急劇減少到明顯增加，其中里海地區(qū)的水儲(chǔ)量線性變化速率超過(guò)了30 mm/yr；而新疆塔里木河流域陸地水儲(chǔ)量以大約10 mm/yr增加的趨勢(shì)為主。中亞干旱區(qū)各季節(jié)水儲(chǔ)量變化時(shí)空分布格局均與年水儲(chǔ)量變化時(shí)空分布格局類似，春季和秋季的陸地水儲(chǔ)量變化趨勢(shì)比夏季和冬季變化趨勢(shì)明顯；
　?。?）在時(shí)間和空間尺度上，2003~2014年間的氣溫變化總體呈上升的趨勢(shì)

6、，平均上升速率為0.015℃/月，降水基本呈下降趨勢(shì)，平均下降速率為0.32 mm/月，與陸地水儲(chǔ)量變化的總體趨勢(shì)相一致；對(duì)比陸地水儲(chǔ)量、降水和氣溫的時(shí)間序列最小二乘擬合值和周年相位可知，2003~2014年間中亞干旱區(qū)陸地水儲(chǔ)量對(duì)氣候變化的響應(yīng)有一段時(shí)間的時(shí)滯性；
　　（5）由2003~2014年間中亞干旱區(qū)水儲(chǔ)量變化與溫度、降水的相關(guān)系數(shù)及其顯著性水平空間分布可得：近12年來(lái)，73.02％的研究區(qū)陸地水儲(chǔ)量變化對(duì)降水變化呈負(fù)向

7、響應(yīng)；70.73%的研究區(qū)陸地水儲(chǔ)量變化氣溫變化呈正向響應(yīng)；在對(duì)比季節(jié)尺度上的相關(guān)系數(shù)及相關(guān)性水平分布可得：不同時(shí)間序列的陸地水儲(chǔ)量變化對(duì)降水和氣溫的變化存在空間響應(yīng)異同，并且夏季氣溫顯著負(fù)相關(guān)的面積比率要大于降水顯著正相關(guān)的面積比率，這表明夏季氣溫上升對(duì)陸地水儲(chǔ)量的減少趨勢(shì)起著主導(dǎo)作用。
　?。?）通過(guò)分析研究區(qū)5個(gè)典型區(qū)域陸地水儲(chǔ)量變化的驅(qū)動(dòng)因素，并結(jié)合上述分析討論的結(jié)果，本研究認(rèn)為水儲(chǔ)量變化的原因包括氣候和人為兩個(gè)方面的因素