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在全球气候变暖的背景下,随着人口增多和经济发展,干旱的影响不仅局限于区域水危机,更表现在阻碍农业生产和社会经济的发展。干旱是吉林省主要气象灾害之一,对吉林省的经济特别是粮食生产的影响极大,干旱常造成本地水资源严重短缺,草原退化,土地沙漠化和农作物的大面积减产。因此对吉林省干旱动态变化进行分析,明晰干旱时空分布及演变特征,并对其变化趋势进行合理估测,是吉林省水旱灾害监测以及管理的理论基础,为吉林省制定防旱减灾救灾以及灾害基本决策提供科学参考及理论依据。本研究以吉林省28个气象站19582017年日气象数据:平均温度(Tmm)、温差(Tdelta)、相对湿度(RH)、太阳辐射(Rs)、平均风速(U2)、土壤热通量(G)和累积降水(P))为研究对象,选用Z、SPI、SPEI.T、SPEI.PM干旱指数进行对比分析,确定适宜吉林省的干旱指数;分析干旱发生的频率、范围、强度、历时、起始和结束时间,以及不同时间尺度(年、季、月)干旱时空分布、趋势以及演变规律;选用Morlet小波函数研究吉林省干旱周期变化规律,并利用干旱历时和累积强度建立二维copula联合分布分析干旱重现期特征;应用全局敏感性EFAST法对SPEI.PM干旱指数的相关气象参数进行敏感性分析,探讨这些气象因子对SPEI.PM的响应程度,空间分布以及排序问题。研究得出以下主要结果:(1)干旱指数适宜性研究及干旱时空演变规律研究(1)利用Z、SPI指数对年、月、季尺度下的干旱情况进行对比,在仅有降水资料的情况下SPI指数比Z指数更适用于吉林省的干旱监测与评估。通过Z、SPI、SPEI.T、SPEI.PM四个指数从空间和时间角度对比,并结合《吉林省灾害大典》以及吉林统计年鉴旱灾受灾、绝收面积实际情况予以验证,研究得出SPEI.PM指数是最适宜吉林省干旱评估的干旱指数。(2)吉林省年、月、季节干旱变化趋势有一定差异。空间角度,大部分地区春季、冬季呈上升趋势,而夏季、秋季大部分地区呈下降趋势。从干旱空间频率分析得出春旱主要分布在吉林省的中南部、东南部局部地区以及东北部地区;夏旱主要分布在西部地区、中部地区以及东南部局部地区。秋旱主要分布在西部、中部以及东部地区;冬旱主要分布在西部地区、中南部地区。从时间角度分析得出,年、季、月尺度不同等级干旱频率体现如下特征:轻旱>中旱>重旱>特旱发生的频率,年尺度与月尺度的频率相接近,季节尺度,轻旱方面的频率冬旱>秋旱>春旱>夏旱,中旱方面的频率夏旱>秋旱>冬旱>春旱,重旱方面的频率冬旱>春旱>夏、秋旱,特旱方面的频率春旱>夏旱>秋旱>冬旱。(3)对干旱覆盖面积研究得出,不同年代不同季节发生干旱的覆盖面积差异显著,总体来看全局性干旱=局域性干旱=无明显干旱>区域性干旱。(4)从空间角度基于SPEI.MP指数干旱起始和结束时间最大值和最小值分布有一定差异,起始和结束时间的趋势分布基本一致。干旱历时大部分地区呈不显著下降趋势,而吉林西部地区上升趋势未来出现干旱的持续时间将会增长。全省干旱强度呈下降趋势,吉林西部地区累积强度受干旱强度影响较大。时间角度干旱起始时间、结束时间、干旱历时和干旱强度均有上升的趋势,而干旱累积强度有减小的趋势。吉林省发生春旱、夏旱、春夏连旱的概率较大。(2)基于SPEI.PM指数的干旱周期及重现期研究(1)通过对SPEI.PM指数的小波周期分析得出,吉林省2017年以后小波系数实部大致均呈现负值的趋势,未来出现干旱的趋势。干旱周期变化的局部化特征明显。年尺度干旱第一、二、三主周期分别为:24a、2.5a、3.5a。月尺度与年尺度周期差异不大。季节尺度同样也有三个显著的主周期。春季一半以上的地区第一主周期为1020a。夏旱大部分地区周期波动频繁,以小周期210a为主要特征。秋季一半以上的地区每隔1020a发生一次全省性的干旱事件。冬季大部分地区每隔2.55a发生一次全省性的冬旱事件。(2)基于Copula联合分布的干旱概率和可重现期特征分析得出,适合吉林省干旱历时和累积强度的最优copula类型是Gumbel copula、BB8 copula、Clayton copula(180 degreees),随着干旱历时和累积强度的不断增大联合概率逐渐变小,而二者的联合重现期呈增大趋势。吉林西部重旱事件发生的频率高于中部和东部。发生干旱事件重现期西部地区<南部地区<中部地区<东南部地区<东北部地区。联合重现期随着干旱历时和干旱累积强度的增加呈先缓后陡的增加趋势。(3)基于SPEI.PM全局敏感性研究在吉林省不同时间尺度下SPEI.PM的敏感性存在差异,SPEI.PM的敏感性因子前四位依次为降水、温度、相对湿度、平均风速,而太阳辐射和地热通量无明显影响(敏感系数<5%)。在16个月低时间尺度下,对SPEI.PM敏感性大小顺序为:降水>平均温度>相对湿度>平均风速>太阳辐射>地热通量>日平均温差;在718个月时间尺度下,对SPEI.PM敏感性大小顺序为:降水>平均风速>相对湿度≈平均温度>地热通量>太阳辐射>日平均温差;在24个月以上尺度下,对SPEI.PM敏感性大小顺序为:降水>平均风速>地热通量>平均温度>相对湿度>太阳辐射>日平均温差。由此可见,在全球变暖大背景下,干旱分析和监控不仅受到降水的影响,平均温度、相对湿度和平均风速的影响也不容忽视。综上,SPEI.PM是吉林省最适宜的干旱指数。吉林省多发生轻旱(频率较高)。通过M-K趋势分析及小波系数实部分析,吉林省未来多出现干旱的趋势。吉林西部地区相对较干旱,且发生干旱事件较频繁。总体来看全局性干旱=局域性干旱=无明显干旱>区域性干旱。干旱周期变化的局部化特征明显,各季节主周期空间差异显著。随着干旱历时和累积强度的不断增大联合概率逐渐变小,而联合重现期呈增大趋势。不同时间尺度下SPEI.PM的敏感性存在差异,敏感性因子前四位依次为降水、温度、相对湿度、平均风速。