黄土高原地区干旱时空特征分析开题报告

全文总字数：5340字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

课题的意义：

干旱是干旱和半干旱地区最普遍和最具破坏性的灾害，在气候变化的作用下，其表现更为复杂。为了全面了解中国黄土高原地区的干旱状况，利用标准化降水指数(spi)和标准化降水蒸散指数(spei)这两个多尺度干旱指数，对1957年至2012年的干旱状况进行了区域时空特征识别。利用该地区54个气象逻辑站的气候数据计算了1、3、6、12和24个月的spi和spei时间序列。通过主成分分析，确定具有独立干旱特征的分区和相应的代表气象站，为区域干旱监测提供依据。

黄土高原地区位于我国西北地区，是我国几千年来最重要的农业区之一。然而，干旱灾害在该地区频繁发生，造成了巨大的农业和社会经济损失。严重的水资源短缺是黄土高原生态环境健康可持续发展的关键障碍。多年来降水分布不均，也是黄土高原水土流失最为严重的地区之一。为了控制水土流失，许多科学家和决策者支持大规模的植被恢复，尽管这可能导致增加蒸腾作用，从而加剧水资源短缺。气候变化和土地利用转换可能会使整个地区的干旱状况更加复杂。因此，全面了解干旱情况的时空特征对于保障粮食安全和该地区生态恢复的成功是必不可少的。

2. 研究的基本内容和问题

研究的目标：

(1)利用多尺度干旱指数，即、spi和spei;

(2)确定气候变化条件下不同时空尺度干旱的变异性和趋势。

3. 研究的方法与方案

研究方法：

1、数据收集和准备；

2、计算干旱指数：SPI，SPEI，(sc-PDSI) ；

3、数据分析方法：描述性统计、主成分分析、趋势分析、空间内插。

技术路线：

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气象站

GIS

标准化降水指数

标准化降水蒸散指数

黄土高原地区

森林

草原

荒漠

土壤有效持水能力

多尺度干旱时空特征

相关性分析

数据来源

研究区域

植被类型

检测指标

实验方案：

1、 数据收集

从中国国家气象中心(CNMC)获得了分布在整个黄土高原地区的71个气象站的气象数据集，包括月度平均值的降水、气温、风速、蒸汽压、日照时间,相对湿度和每月的最大和最小值的气温值。

2、 材料分析

基本统计参数，即，以最大、最小及平均值表示所选择的54个气象站的原始雨量及气温资料的月及年分布趋势。变异系数(CV%)为标准差与均值之比用来描述降水和温度在56年时间跨度内的总体时空变化。针对不同地理位置和不同时段干旱指数计算数据量大的特点，采用主成分分析法对SPI和SPEI时间序列进行降维和结构信息提取。检测多尺度干旱指数时间序列的时间趋势。进行空间插值，以便可视化整个区域干旱情况和趋势的空间格局。

3、应用R软件、Excel进行数据分析。

可行性分析：

1、本人有一定的相关专业知识储备、本科期间学习了本研究必需的土壤学、资源环境分析、植物学、生态学等课程，具备扎实的基础知识；同时，在此期间本人积极参与了各类基础实验教学和课程，具备一定实验、分析和解决科研问题的能力。研究过水环境和土壤学方面的项目，测量过土壤理化指标。

2、本项目的基础扎实，项目目标明确，研究内容已有充分了解，相关分析数据和相关研究资料齐全，并且获得了指导老师的建议指导。本人在时间上有充分保障，可以确保本项目的顺利完成。

4. 研究创新点

特色或创新之处

1、利用标准化降水指数(spi)和标准化降水蒸散指数(spei)这两个多尺度干旱指数，对1957年至2012年的干旱状况进行了区域时空特征识别。

2、通过主成分分析，确定具有独立干旱特征的分区和相应的代表气象站，为区域干旱监测提供依据。

5. 研究计划与进展

2019.3 -2019.4 完成数据分析部分

2019.4 -2019.5 撰写毕业论文

2019.5 -2019.6 进行答辩