气候变化背景下北方典型区域极端干旱发生的统计规律及适应对策研究

干旱灾害在我国发生范围广、频率高、时间长、造成的损失严重，对水资源安全、粮食安全以及社会稳定产生了极大的损害。气候变化与极端事件水旱灾害研究是全球变化与水科学的国际前沿。但是，在我国目前尚缺乏针对气候变化背景下北方典型区域极端干旱事件影响的专门研究。本项目围绕关键科学问题，选择北方典型地区黄河流域为重点，基于长系列观测和水旱灾害资料，探索水文极值统计理论与系统分析方法，开展气候变化背景下干旱事件发生的频率和强度变化的特征规律研究，气候变化背景下干旱对水资源安全的影响及适应性对策研究，提出有创新性的成果。

近几十年来，中国地区极端干旱事件频繁发生，给社会经济和人民生存环境造成的危害日趋严重。本项目选择我国北方典型区域黄河流域为研究对象，利用历史数据和近代水文气象观测数据，分析了黄河流域干旱的时空演变规律和周期特征，研究了气候变化影响下的干旱统计特征，探讨了气候变化对黄河流域粮食安全的影响。主要的研究内容和研究结论如下：.（1）黄河流域干旱和极端干旱的时空演变规律研究.黄河流域过去50年有微弱的变旱趋势，近三十年来，干旱有朝着越来越频繁的方向发展的趋势。黄河流域的干旱发生频次具有东南低，西北高的特征。黄河流域极端干旱和干旱频次均存在大约6年左右的主周期，且极端干旱在20世纪90年代较为频繁。.（2）基于游程理论的黄河流域干旱统计特征分析.项目收集整理了黄河流域部分地区过去1000年的干旱发生历史记载数据，分析发现，11到21世纪，黄河流域的干旱年数总体呈上升趋势。游程分析表明，干旱易发生于黄河流域的黄土高原、华北平原。分形理论分析发现，在宁夏、陕西、山西等省份，出现连续两年以上干旱的频数明显高于其他地区。.（3）黄河流域干旱的多变量概率统计特征.利用Copula函数构建了干旱历时和强度之间的统计模型，重现期分析表明，黄河上游和中游北部发生干旱的风险相对较高，北部地区比南部地区更容易遭受长历时和高强度的干旱。利用提出的累加前期降雨量，构建了气候因子同干旱变量之间的二元相关结构，发现随着累加前期降水量的不断增加，极端干旱的发生概率持续减小，而其它等级干旱的发生概率则先增加后减少的特征。.（4）气候变化对黄河流域粮食安全的影响.利用SWAT模型与全球气候模式，模拟发现未来气候变化条件下（2040-2099年），无论是A2还是B1情景，引黄灌区冬小麦、夏玉米产量潜在产量均呈现减少趋势。未来气候变化大大增加了冬小麦、夏玉米低产的风险，但分析表明，作物产量受降水量的影响比较小，其产量的减少则可能主要由于温度的变化造成。.项目的研究成果对识别黄河流域干旱的发生发展过程以及减弱干旱对于农业及社会经济系统的影响，具有重要的指导意义。为科学评估气候变化背景下，干旱的发生频率和强度、持续时间提供科学基础。为分析气候变化对于粮食安全的影响提供保障。.项目组在国内外发表学术论文23篇，其中SCI收录4篇，EI收录1篇，其它中文核心14篇。参加国内外学术交流10次。培养研究生10名，已毕业6名。