基于SPI的黑龙江省西部地区荒漠化影响研究.docx

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基于SPI的黑龙江省西部地区荒漠化影响研究

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刘琳陈文龙周锋王永超

摘要黑龙江省西部地区是我国人口密度较高的沙化区，也是我国重要的商品粮生产基地，受自然地理和气候条件的影响，是黑龙江省荒漠化严重地区和生态脆弱地区。近年来受气候和气候变化等因素的影响，该区域的荒漠化程度日趋严重，给当地农牧业生产和人民生活带来了严重影响，造成该区域生态性贫困。基于黑龙江省西部区域1903—2017年的气候资料，应用标准化降水指数（SPI），采用小波分析和对比分析法分析了黑龙江省西部地区气候变化的背景和影响其荒漠化的气象要素变化规律。结果表明：20世纪80年代以来的气候变暖事件，以及在这一变暖事件下发生的水汽环境变化，是黑龙江省西部地区荒漠化的影响机制;24年左右的降水量周期变化是该区域荒漠化呈明显波动变化过程的主要原因。该研究揭示了气候变化对黑龙江省西部地区荒漠化过程的影响机制，提出了应对气候变化对黑龙江省西部地区荒漠化影响的预防措施。

关键词气候变化;荒漠化;影响机制;生态环境

：TP79：B：2095–3305（2021）04–0142–05

气候的干湿状况是表征区域环境特点的重要指标[1]。气候变化导致的地表蒸散量、降水、径流等水环境因子的改变，必然会对气候的干湿状况产生重要影响，进而对森林、草原、湿地、农田等生态系统产生重大影响[2-3]。

黑龙江省西部地区是我国人口密度较高的沙化区，也是我国重要的商品粮生产基地，受自然地理和气候条件的影响，该地是黑龙江省荒漠化严重地区和生态脆弱地区。特别是每年春夏季，西南大风肆虐，林木受损严重，地表侵蚀和土壤养分流失加剧，农作物歉收，地下水位持续下降，土地沙化和草场退化加剧，严重影响了当地经济社会可持续发展能力，制约了乡村振兴。近年来，因风灾、沙害叠加和地下水位快速下降，黑龙江省西部地区生态状况进一步恶化，给当地农牧业生产和人民生活带来了严重影响，造成该区域生态性贫困。区域性的荒漠化进程是与当地的气候背景紧密联系的。该区域的荒漠化进程，在很大程度上是由其水环境状况决定的，而其水环境状况变化与该区域的气候变化直接相关，因此，黑龙江省西部地区的水环境变化也是气候变化最敏感、最强烈的信号。明确在气候变化的背景下黑龙江省西部地区的干湿变化特征，为更好地预测气候变化对黑龙江省西部地区生态环境的影响，以及这种影响对该区域的荒漠化进程的机理研究具有明确的指导意义。

随着对气候变化的关注度提高，对典型区域的气候干湿状况的变化及由其引起生态变化的敏感性正在受到越来越多的关注。张立杰等[4]利用SPI和SPEI指数探讨了西江流域1959—2016年干旱的时空演变特征及干旱指数的表征差异;郭昭滨等[5]采用SPI指数分析了大兴安岭林区1974—2016年气候干湿状况的变化规律，指出进入21世纪以来，该区域气候干湿波动变化趋于剧烈，有利于森林火灾发生的方向演变;吴绍飞等[6]采用7种不同的分布函数，拟合了淮海流域30个气象站1951—2013年的逐月降水资料，计算了最优模拟值在不同尺度下的SPI及其对比偏差。这些气候干湿状况的研究多基于SPI在一定区域的时空分布特征及对农业生产的影响，在区域性的荒漠化进程的研究相对较少。

由于标准化降水指数（SPI）具有计算资料需求少，适用于多时间尺度，良好计算稳定性等优点，而越来越多地作为反应典型区域气候的干湿状况变化的指标来使用[7-8]。选取标准化降水指数（SPI），利用黑龙江省沙化区北部边缘区域的齐齐哈尔气象站1903—2017年间的逐月降水资料，对该区域气候干湿状况的历史变化特征进行分析，以期为该区域生态环境治理与修复提供科学依据。

1资料与方法

1.1研究区域

本研究中的黑龙江省西部地区指位于124°E以西至西部的大兴安岭东麓之间的狭长地带，涉及黑龙江3省（自治区）内的2个地级市中的13个县（旗、市、区），幅员面积3.28万km2。

1.2自然地理概况

1.2.1地形地貌研究区域位于东北平原的西北部，呈浅山丘陵沙丘与洼地相间、微波起伏的风沙地貌特征。地势西高东低，海拔140～250m。沙丘从西向东、从西南向东北，以流动沙丘为主逐渐过渡为半固定、固定沙丘;荒漠化程度循从西向东、从西南向东北方向减轻。部分地区已出现明显的沙漠化趋势。

1.2.2氣候特征研究区域处于温带范围，位于东亚季风影响区域的最北端，属于温带大陆性季风气候，是中国湿润的东部季风区和干旱的内陆之间的过渡带。主要特点是：冬寒漫长，春干风大，夏热多雨，秋凉霜早;7月均温20℃～23℃，1月均温-24℃～-19℃。10℃以上活动积温2500℃·d～2900℃·d，由南向北递减;年降水量380～450mm，由南向北递增;降水量多集中于暖季（5—10月），雨量高峰在