论文部分内容阅读
在全球范围上，气候变化已成为威胁人类安全的重要因素之一。虽然其作用在全球许多地区已有大量研究，但撒哈拉以南的北部非洲地区(简称北非南部地区，NSSA)却被关注甚少。大量事实表明，北非南部地区的植被覆盖和水资源在近几十年来发生了显著的变化，但气候变化在其中起何作用还不甚清楚。基于此，本论文利用多源数据以及多种统计诊断方法，对北非南部地区气候变化及其与该地区植被覆盖和水资源变化的相关关系进行了系统的分析，给出了该地区气候变化的主要特征及其突变;并进一步研究了气候变化对植被覆盖的影响;最后，探讨了水资源变化与气候变化的关系，得出的主要结论如下:
(1)北非南部地区的气候变化
1951-2010年北非南部地区降水的长期趋势发生了显著的阶段性变化，其中1951-1980年降水显著减少，20世纪80年代后开始明显增多。自1951年以来，气温与潜在蒸散发均呈现持续地显著上升的趋势。基于1901-2010年标准化降水蒸散指数SPEI与自校正Palmer干旱指数SC-PDSI的分析发现，在1997/1998年北非南部地区的气候发生了由偏干到偏湿的转折性变化。这势必会对北非南部地区的植被覆盖和水资源产生重要的影响。
(2)气候变化对北非南部地区植被覆盖的影响
1981-2016年北非南部大部分地区的年平均植被覆盖度、降水、气温和潜在蒸散发均呈现上升趋势，而大部分地区的年平均土壤湿度则呈现弱的下降趋势。但就整个区域平均而言，年平均土壤湿度与其他要素均呈现增加趋势。以上各要素在生长季的变化趋势与年平均的结果相似。近30多年来，尽管北非南部地区的植被覆盖度有所改善，但温度状况指数和植被健康指数却显示该地区的植被覆盖状况仍在恶化。
整个北非南部地区区域平均的植被覆盖度与各气象要素的相关分析发现，该区域年平均植被覆盖度的变化与降水、潜在蒸散发和气温的变化均呈显著的正相关关系，但与土壤湿度的变化却呈显著负相关。需要注意的是，植被覆盖度与各气象要素相关性的空间分布具有明显的区域性差异。
(3)北非南部地区气候变化对水资源的影响
基于2002-2016年期间GRACE重力卫星的陆地水储量(TWS)分析发现，该地区的水资源发生了明显的变化。除潜在蒸散发外，这期间该地区区域平均的气象要素、TWS及地表水分收支各项均呈增大的趋势，其中径流、蒸散发和土壤湿度的增加最为显著。从线性趋势的空间分布来看，增加幅度较大的地区有尼日尔、乍得、喀麦隆、中非共和国和南苏丹。分析还表明，TWS在研究时段的增加主要是由降水和土壤湿度的变化导致，而其减少则主要与潜在蒸散发和温度有关。
北非南部地区TWS的变化在研究时段与气候要素的变化关联较弱，但其地表水分平衡则与径流和蒸散发的变化有显著相关。同时，TWS与地表水分收支间呈不显著的正相关关系。对植被覆盖度的分析表明，TWS与地表水分收支对植被的变化起着关键性的作用。在2002-2016年间该地区植被状况的改善主要归因于土壤湿度、TWS和水资源变化的共同作用。
本论文为研究北非南部地区气候变化对植被覆盖和水资源的影响提供了较为系统和全面的事实分析，这些分析有助于该地区的农业、生态和水资源管理，为区域和地区的政策制定和实施提供参考，其中气候变化与植被覆盖及水资源变化的关联机制还有待于进一步的研究。
(1)北非南部地区的气候变化
1951-2010年北非南部地区降水的长期趋势发生了显著的阶段性变化，其中1951-1980年降水显著减少，20世纪80年代后开始明显增多。自1951年以来，气温与潜在蒸散发均呈现持续地显著上升的趋势。基于1901-2010年标准化降水蒸散指数SPEI与自校正Palmer干旱指数SC-PDSI的分析发现，在1997/1998年北非南部地区的气候发生了由偏干到偏湿的转折性变化。这势必会对北非南部地区的植被覆盖和水资源产生重要的影响。
(2)气候变化对北非南部地区植被覆盖的影响
1981-2016年北非南部大部分地区的年平均植被覆盖度、降水、气温和潜在蒸散发均呈现上升趋势，而大部分地区的年平均土壤湿度则呈现弱的下降趋势。但就整个区域平均而言，年平均土壤湿度与其他要素均呈现增加趋势。以上各要素在生长季的变化趋势与年平均的结果相似。近30多年来，尽管北非南部地区的植被覆盖度有所改善，但温度状况指数和植被健康指数却显示该地区的植被覆盖状况仍在恶化。
整个北非南部地区区域平均的植被覆盖度与各气象要素的相关分析发现，该区域年平均植被覆盖度的变化与降水、潜在蒸散发和气温的变化均呈显著的正相关关系，但与土壤湿度的变化却呈显著负相关。需要注意的是，植被覆盖度与各气象要素相关性的空间分布具有明显的区域性差异。
(3)北非南部地区气候变化对水资源的影响
基于2002-2016年期间GRACE重力卫星的陆地水储量(TWS)分析发现，该地区的水资源发生了明显的变化。除潜在蒸散发外，这期间该地区区域平均的气象要素、TWS及地表水分收支各项均呈增大的趋势，其中径流、蒸散发和土壤湿度的增加最为显著。从线性趋势的空间分布来看，增加幅度较大的地区有尼日尔、乍得、喀麦隆、中非共和国和南苏丹。分析还表明，TWS在研究时段的增加主要是由降水和土壤湿度的变化导致，而其减少则主要与潜在蒸散发和温度有关。
北非南部地区TWS的变化在研究时段与气候要素的变化关联较弱，但其地表水分平衡则与径流和蒸散发的变化有显著相关。同时，TWS与地表水分收支间呈不显著的正相关关系。对植被覆盖度的分析表明，TWS与地表水分收支对植被的变化起着关键性的作用。在2002-2016年间该地区植被状况的改善主要归因于土壤湿度、TWS和水资源变化的共同作用。
本论文为研究北非南部地区气候变化对植被覆盖和水资源的影响提供了较为系统和全面的事实分析，这些分析有助于该地区的农业、生态和水资源管理，为区域和地区的政策制定和实施提供参考，其中气候变化与植被覆盖及水资源变化的关联机制还有待于进一步的研究。