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1963-2020年蒙古锡林河流域极端气候及其对水文干旱的影响

Extreme climate and its impact on hydrological drought in the Xilin River Basin of Inner Mongolia over the past 60 years

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摘要全球变暖导致区域气候变化加剧、极端气候事件频发,改变流域水文过程,并进一步加剧径流的不确定性.阐明长时间尺度极端气候与径流变化的相互关系,对于生态环境脆弱的半干旱区具有重要意义.基于1963-2020年间的高分辨率气候和径流实测数据,采用Mann-kendall检验、Pettitt检验和小波分析等方法,探究了锡林河流域极端气候变化特征及其对水文干旱的影响.研究结果表明:(1)降水量呈现-0.2mm/10a的波动下降趋势,而气温和潜在蒸散发则分别以0.4℃/10a和8.2mm/10a的速率显著上升.(2)标准化径流指数(SRI)以-0.2/10a的速率呈显著下降趋势,且在2001年发生突变,水文干旱趋势增强.(3)极端气温强度和频率指数均显著上升,月最高气温极大值、年最大日最低气温、夏季日数、热夜日数的气候倾向率分别为0.4℃/10a、0.5℃/10a、4.4d/10a、1.0d/10a;而极端降水指数则呈不显著下降趋势,强降水总量、普通日降水强度、持续湿润指数、强降水日数(R10mm)的气候倾向率分别为-0.2mm/10a、-0.1mm/10a、-0.2d/10a、-0.1d/10a.(4)SRI与降水、极端降水的强度和频率之间呈正相关,与温度、潜在蒸散发及极端温度的强度、频率呈负相关.(5)SRI与降水、气温和潜在蒸散发之间主要存在6-10a的显著共振周期,而与极端气候之间的显著共振周期则为2-3a.研究发现,锡林河流域的气候变化呈现暖干化趋势,极端气温事件显著增多而极端降水事件未能同步增加导致水文干旱风险加剧,其中降水和R10mm是影响径流变化的关键因素.研究结果可为干旱半干旱地区在极端气候影响下的流域水资源管理提供参考.