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黄河流域寒潮时空演变规律及趋势预估

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极端天气事件因其对生态环境和社会生产生活的重大影响而成为众多气候变化研究的焦点。寒潮作为极端天气事件中最主要的低温事件,其具有降温幅度大和影响范围广等特点。黄河流域为我国经济发展的战略要地和重要的粮食生产区,寒潮事件频发导致的气象灾害严重影响了黄河流域的高质量发展。鉴于此,本研究利用1960-2017年气象站点和第六次国际耦合模式比较计划(CoupledModelIntercomparisonProjectPhase6,CMIP6)模式数据,引入寒潮强度分类指标,结合大气环流因子,分析了黄河流域寒潮、强寒潮和特强寒潮发生频次的时空演变规律及影响因素,评估了CMIP6多模式对三类寒潮发生频次的模拟能力,预估了全球升温背景下黄河流域三类寒潮事件的变化趋势。主要结论如下: (1)黄河流域1960-2017年三类不同强度寒潮发生频次时空差异特征显著,寒潮和强寒潮多发于春季并呈东北高西南低分布,特强寒潮多发于冬季,高频区集中在黄河流域东北地区和西南地区,呈“双峰”结构特征。随着气候变暖,三类寒潮发生频次总体均呈下降趋势,寒潮、强寒潮和特强寒潮减少速率分别为0.32次/10a、0.42次/10a和2.16次/10a,其中特强寒潮发生频次显著降低,且特强寒潮活动的低频区域在增加,高频区域在减少。大气环流因子冷空气指数(ColdAirActivityIndex,CA)强度的减弱和东亚大槽强度(EastAsianTroughIntensityIndex,EAT)、青藏高原指数(TibetPlateauRegionIndex,TPI)的显著增强,造成了黄河流域寒潮发生频次呈下降趋势。 (2)CMIP6的绝大多数模式可以较好地模拟出黄河流域三类不同强度寒潮发生频次的空间分布特征。然而,大部分模式对黄河流域三类不同强度寒潮的发生频次的模拟结果均存在一定程度地低估;其中,寒潮的发生频次偏低1~28次,强寒潮的发生频次偏低2~14次,特强寒潮发生频次偏低10~84次。个别模式在海拔较高的青海和内蒙古等地对特强寒潮发生频次存在高估,偏高6~77次。在时间上,CMIP6的15个模式模拟黄河流域寒潮、强寒潮和特强寒潮发生频次的结果与观测值的相关系数均在0.9左右,相关性较好。均方根误差分别在0.35、0.3、0.65左右,与观测值较为接近。 (3)21世纪中期,黄河流域大部分区域三类不同强度的寒潮发生频次均呈下降趋势,特别是特强寒潮下降趋势尤为显著。然而,青海和山东等部分区域寒潮和强寒潮将呈上升趋势。三类不同强度寒潮发生频次在SSP2-4.5和SSP5-8.5两种共享社会经济路径(SharedSocioeconomicPathway,SSP)情景下存在一定差异,强寒潮和特强寒潮发生频次随着社会发展水平和脆弱性的提高呈下降趋势,而寒潮在两种情景下发生频次大致相同。

徐菡

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黄河流域 寒潮事件 时空演变

硕士

测绘工程

张红日

2023

山东科技大学

中文

P4