21世纪初东亚地区土壤干湿变化及其对黄土高原滑坡的影响

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自1998年开始,虽然温室气体浓度不断增加,但全球陆面平均温度并没有随之上升,学界将这种特殊现象称为“增温减缓”。目前的研究主要集中在增温减缓的成因解释上,对于增温减缓导致的一系列生态环境变化的研究还很缺乏。东亚地区脆弱的生态环境对气候变化十分敏感,且增温减缓时期东亚出现了显著的降温,这种降温会给东亚地区长期的干旱化趋势带来不确定性,而气候的干湿变化则会进一步改变滑坡灾害的发生风险,从而威胁当地人民的生命财产安全。基于以上原因,本文通过分析土壤湿度变化研究了21世纪初期东亚的干湿变化情况,对东亚土壤湿度变化进行了归因分析,并进一步探索了在这种干湿变化下黄土高原典型干旱半干旱区致命性滑坡的响应,得到的主要结论如下:(1)不同于以往东亚地区的持续变干,2005年之后,东亚地区土壤湿度出现了年代际转湿的现象,干旱化进程得到了一定程度的缓解。从地理位置来看,土壤的转湿主要出现在中国的东北地区与中国的东南地区,从气候区来看,转湿主要出现在干旱区以及1.40≤AI<1.80的湿润区。这些地区的转湿与降水和温度的变化密切相关,通过多元线性回归定量分析发现,转湿主要是受到了降水增加的主导,增温减缓在此基础上强化了土壤转湿,因此土壤转湿并没有与增温减缓同步发生。此外,温度对于干旱区与湿润区的干湿变化作用程度不同。在干旱区,增温减缓对土壤转湿的影响比在湿润区更为强烈,湿润/干燥对温度的年代际响应在干旱区更加敏感。而在湿润区,温度对土壤转湿的作用微乎其微。干旱地区的土壤转湿可以有效打断变干-升温的正反馈过程,降低荒漠化风险。(2)黄土高原由于特殊的土质,成为了中国滑坡灾害的易发区,随着21世纪初期东亚地区的转湿,作为半干旱地区的黄土高原发生滑坡的风险也在增加。本文利用我国2004-2016年的降水观测数据以及收集得到的致命性滑坡监测数据,对东亚气候转湿情况下黄土高原致命性滑坡的响应进行了研究。研究发现,2004-2016年,随着东亚地区的转湿,黄土高原降水量呈现上升趋势,同时黄土高原的致命性滑坡事件也随之增加,增速为0.6次/年,2013年达到极值,为17起。分别对极端降水事件与连续性降水事件进行分析后发现,极端降水与致命性滑坡事件的时空变化特征较为一致。对于连续性降水,其与黄土高原致命性滑坡事件时间相关程度最高的是持续天数在8-9天之间,且总降水量超过120mm的连续性降水事件,这一连续性降水事件与致命性滑坡事件的时间相关系数高达0.87,且与2013年黄土高原致命性滑坡事件的多发密切相关。
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