陕南地区清代霜雪灾害及分形特征研究

通过对陕南清代历史文献资料的搜集、整理和分析,研究了清代(1644-1911年)陕南霜雪灾害等级、阶段变化及不同等级灾害周期性等。统计分析显示,陕南清代发生霜雪灾害28次,平均每9.57年发生一次;霜雪灾害可划分为轻度、中度、重度三级,各占灾害总频次的21%,72%和7%;清代霜雪灾害可分为4个阶段,其中1644-1668年和1819-1868年的第1、第3阶段为灾害多发期,而1669-1818年和1869-1911年的第2、第4阶段为灾害少发期。霜雪灾害的自相似性揭示了灾害的分形性,分形结果显示陕南地区清代各等级灾害呈周期变化,且这些灾害的集中性非常强。陕南清代轻度、中度和重度霜雪灾害发生分别存在着16～18 a,7～8 a和46 a振荡周期。该地区霜雪灾害的发生主要是偏暖月的持续性降雪、积雪或由寒流引起的气温骤降造成的。初步确定陕南清代发生了两次霜雪灾害气候事件,时间在公元1649-1663年和1817-1842年。     

泾河流域1644-2003年洪涝灾害和洪水沉积特征研究

通过对泾河流域1644-2003年洪涝灾害历史文献资料的搜集、整理和分析,对该时期泾河流域洪涝灾害等级、洪涝灾害时空变化特征及其成因进行研究。同时结合泾河下游洪水沉积剖面,对该时期洪水特征进行分析。研究表明:泾河流域1644-2003年发生洪涝灾害总计165次,平均每2.18年发生一次。主要以中度涝灾为主,其次为大涝灾,轻度涝灾和特大涝灾发生次数较少。1644-2003年,泾河流域的洪涝灾害总体呈现不断增加的特点,泾河流域洪涝灾害发生频次最高的是在1894-1953年,发生频次最低的是在1644-1723年。泾河流域发生的165次洪涝灾害中,上游发生的洪涝灾害最多,其次为下游,中游最少,上、中、下游同时发生的洪涝灾害为4级特大涝灾。不同阶段气候的冷暖干湿变化和人类活动对泾河流域植被的破坏是泾河流域发生洪涝灾害的主要原因。1644-2003年的洪涝灾害在泾河下游形成了2.56 m厚的河漫滩洪水沉积剖面,该剖面沉积层主要由特大涝灾、部分大涝灾和中度涝灾形成,剖面记录的洪水频次比历史文献记录的洪水频次要明显少。     

鄂尔多斯高原东南部清代蝗灾研究

通过对历史资料的搜集、整理和分析,对鄂尔多斯高原东南部榆林地区清代(1644-1911年)蝗灾的变化规律、蝗灾等级、发生条件及其预测进行了研究。结果表明,在清代的268a里,鄂尔多斯高原东南部地区共发生蝗灾16次,平均每16.8 a发生1次。该区清代中期是蝗灾较少发生期,早期和晚期为蝗灾较多发生期。在晚期阶段1850-1879年间的30a里,平均4.3a发生1次,且蝗灾规模大而严重,为蝗灾大爆发期。该区的蝗灾主要是由当地生长的蝗虫造成的,少数规模较大的蝗灾是省外蝗虫迁移至该区造成的。研究地区夏蝗和秋蝗发生较多,并且夏蝗发生次数略高于秋蝗。该区清代发生最多的是中度蝗灾,其次为轻度蝗灾,重度蝗灾发生最少。降水量与蝗灾发生频次的相关系数较气温的大,降水偏少年易于发生蝗灾,轻度和中度旱灾是蝗虫猖獗的最佳条件,大旱和特大干旱并不利于蝗灾发生。根据鄂尔多斯高原东南部地区清代蝗灾发生的自然条件预测,在该区降水偏少年,特别是夏季出现轻度、中度旱灾的年份容易发生蝗灾,这时要加强蝗灾的预防。     

延安地区明代、清代干旱灾害与气候变化对比研究

根据延安地区历史时期旱灾资料,研究了该地区明清旱灾差异和气候的不同。结果表明,延安地区明代(1368-1643年)276年内,共发生旱灾115次,平均每2.4年发生1次;其中轻度旱灾17次,中度旱灾52次,大旱灾34次,特大旱灾12次。清代(1644-1912年)的269年里,共发生旱灾35次,平均7.7年发生1次;其中轻度旱灾6次,中度旱灾25次,大旱灾3次,特大旱灾1次。延安地区明清旱灾差异显著,明代旱灾频次是清代的3.2倍;明代旱灾等级比清代高,前者大旱灾与特大旱灾占旱灾总数的40%,后者的仅占11.6%。明代干旱气候事件频繁,清代干旱气候事件少见。延安地区明代旱灾发生频繁和等级高的原因是当时气候变干和干旱气候事件频繁出现引起的,说明明代是气候较为干旱的时期。延安地区清代旱灾频次低和等级低是当时降水量较多的结果,说明清代是较湿润的时期。明代和清代大旱灾发生时的年均降水量为440mm左右,特大旱灾发生时的年均降水量为360mm左右。     

山西清代霜雪灾害的特点与周期规律研究

通过对山西清代历史文献资料的搜集、整理和分析,对该地区霜雪灾害的等级、周期及其成因进行了研究。清代山西共发生霜雪灾害252次,其中轻度80次、中度125次、重度47次。霜雪灾害变化可分为4个阶段,公元1644-1703年为第1阶段,1704-1823年为第2阶段,1824-1883年为第3阶段,1884-1911年为第4阶段。其中第1,3阶段为灾害多发阶段,强度较大,以中度和重度霜雪灾为主;第2,4阶段为灾害少发阶段,强度较弱,以轻、中度灾害为主。小波分析表明,清代霜雪灾害主要有2～3 a周期、15 a周期和40 a周期。降雪或寒流引起的气温骤降至0℃以下是造成山西霜雪灾害的主要原因。轻、中度霜雪灾害的温度范围为-6.4～-1℃,重度为低于-6.4℃。山西清代共发生3次寒冷气候事件,出现在1669-1672,1690-1699和1830-1836年;2次异常寒冷灾害年,分别是1653和1892年,寒冷气候事件和异常寒冷灾害年给人们的生命和财产带来了巨大损失。     

基于核密度估计的清代中国自然灾害时空分布特征

基于《清史·灾赈志》中的历史灾害信息,提取清代（1644-1911年）自然灾害共24 537县次,重建逐年灾害频次序列,以核密度估计法对5类主要灾害（水灾、旱灾、蝗灾、疫灾、冷害）的空间分布特征进行分析。结果表明:清代自然灾害频次序列没有明显的趋势性特征,而体现为阶段性波动,基于灾害频次30年滑动平均值可提取出4个峰值时段（1644-1673、1721-1750、1812-1841和1872-1901年）;相比于现代,清代灾害类型更加集中在农业灾害,最为多发的是水灾和旱灾,合计占总数的近80%,其次是蝗灾、疫灾和冷害;灾害最为多发的高风险区分布在黄淮海平原和长江三角洲,前者集中了水灾、旱灾、蝗灾的极端多发区,后者除了水旱多发,还是疫灾和冷害的极端多发区; 4个峰值时段的灾种类型组合和灾害多发区均有明显差异,时空变化受到致灾因子、暴露度和脆弱性因素的共同作用。上述工作有助于更好地认识历史灾害发生规律,对于当前及未来的防灾减灾工作具有重要参考价值。     

榆林地区与关中平原清代旱灾对比研究

通过对榆林地区和关中平原清代(1644-1911年)历史资料的搜集和整理,对这两个地区旱灾进行了研究和对比。结果表明,在清代的268年里,榆林地区发生旱灾66次,平均每4.1年发生1次,其中轻度旱灾、中度旱灾、大旱灾和特大旱灾各发生22次、38次、4次和2次。关中平原发生旱灾89次,平均每3.0年发生1次,其中轻度旱灾、中度旱灾、大旱灾与特大旱灾分别为29次、41次、14次和5次。关中平原旱灾频次是榆林地区的1.3倍。榆林地区清代旱灾主要发生在秋季,关中地区的旱灾主要发生在夏季,两个地区清代旱灾均可分为两个阶段,早期为旱灾少发阶段,晚期为旱灾多发阶段。年平均降水量显著减少是造成这两个地区旱灾发生的主要原因。     

宋元时期豫西山地丘陵区洪涝灾害时空分布特征

通过对历史文献资料的整理分析,提取了北宋和元代豫西山地丘陵区的洪涝灾害信息,对比分析了两个时期洪涝灾害发生的时空分布特征。结果表明:(1)宋元时期豫西山地丘陵区洪涝灾害频发,北宋平均3.29 a发生1次,元代2.74 a发生1次,均以轻中度灾害为主,分别占全部灾害的76.5%和63.2%;受灾类型均以雨灾型为主,其次为河溢型和河决型,北宋3种类型的频次比分别为56.9%,29.4%和13.7%,元代则分别为60.5%,26.3%和13.2%,当地降水是这一地区洪涝灾害发生的根本驱动力。(2)北宋前60 a洪涝灾害频发,之后趋于减少,元代则前期少中后期多,季节变化上两个时期均集中于夏秋季节。(3)宋元时期洪涝灾害均主要集中于伊洛河流域中下游地区及黄河干流沿线,但北宋空间不均衡性突出,由西南向东北增多,元代空间差异性则显著减小。(4)极端降水、持续性降水及地理环境因素是造成宋元时期洪涝灾害空间分布差异的重要因素。(5)宋元时期洪涝灾害具有共同的3.2a,7~8a和25~27a的周期,且与现代气候条件下的汛期降水等因素存在不同尺度的响应关系。     

关中地区清代蝗灾变化研究

通过对历史文献资料的搜集、整理、分析,对清代关中地区蝗灾的时间、空间特征和灾害的等级及其成因进行了研究。结果表明:关中地区自1644至1912年的268年中,共发生蝗灾25次,平均每10.72年发生一次。从时间分布上看,清代关中地区蝗灾从清代早期到中期再到晚期,呈现由多变少再变多的特点,清代中期是蝗灾少发期,早期和晚期是蝗灾多发期。该地区蝗灾的发生主要集中在渭南地区。根据蝗灾的等级序列可以得出,清代关中地区二级一般蝗灾发生频次最多,其次为四级特大蝗灾,一级较弱和三级严重蝗灾发生频次较少。     

基于标准化降水蒸散指数的华南干旱趋势研究

最近几年华南地区干旱频发,为探讨该地区的干旱趋势,用标准化降水蒸散指数(SPEI)和1961-2010年华南地区具有代表性的50个站点的月降水及月平均气温资料,分析了该地区近50年来的干旱趋势、干旱空间分布、极端干旱事件发生频次和干旱持续时间。结果表明,华南地区普遍存在干旱事实,最近10年是干旱最严重的10年,Mann-Kendall检验表明该地区平均SPEI指数从1998年开始突变;干旱化最严重的区域是海南岛、广西南部和西部地区,广东的干旱化趋势最轻。20世纪70年代干旱和极端干旱事件较少,其后明显增多,干旱持续时间也有所延长。由于该地区降水呈现弱增加趋势而温度升高显著,因此推测温度升高导致蒸散增加可能是华南地区干旱化的主要原因。另外,降水频次的减少和集中也是导致近来极端干旱事件增多的原因之一。SPEI指数较好地体现了气候变暖导致的干旱化趋势。     

中国未来极端降水事件的变化——基于气候变化预估结果的分析

利用区域气候模式PRECIS单向嵌套Hadley气候中心海-气耦合模式HadCM3高分辨率的大气部分HadAM3P,分别进行了气候基准时段(1961—1990年)和2080 s时段(2071—2100年)中国区域各30年时间长度的模拟试验,以分析PRECIS对当代中国区域极端降水事件的模拟能力和SRES B2情景下2080s时段相对于气候基准时段中国区域极端降水事件的可能变化趋势。气候基准时段模拟结果与观测值的对比分析表明:PRECIS能够较好地模拟出中国区域年平均极端降水事件的空间分布特征,但模式模拟的大雨事件和湿日数高值区范围较观测值偏大,对华南地区暴雨事件和日最大降水事件的模拟结果较观测值偏低。SRES B2情景下,2080s时段年平均大雨事件除东北和华南地区外,全国均呈增多趋势。暴雨事件在西部地区以减少为主,而东部地区主要呈增加趋势。年平均日最大降水事件的分布型与大雨事件基本一致。湿日数除华北、西北和青藏高原部分地区外均呈减少趋势。未来长江流域洪涝灾害事件发生的频率将可能增大。     

极端气候事件及重大灾害事件演化研究进展

随着全球变化的加剧,极端气候事件及重大灾害事件的演化与发展过程成为灾害研究的热点问题之一。在梳理和分析极端气候事件演化研究相关文献的基础上,主要从演化阶段、演化方式、演化分析方法三方面对已有的研究成果进行归纳总结,并重点阐述了用于辨析灾害事件复杂演化结构与耦合关系的多维度研究方法——复杂网络(Complex Network)在极端气候事件演化分析中的应用。综述发现,当前极端气候事件演化研究面临以下问题和挑战:要重视极端气候事件演化的复杂性和整体性,加强极端气候事件演化的定量分析,加强极端气候事件与社会系统“转入-转出”的机理研究。     

气候变化背景下京津冀极端高温事件变化特征研究

基于京津冀地区174个气象台站1981—2020年逐日最高气温、最低气温数据资料，统计计算了京津冀地区极端高温事件相关指标(极端最高温TXx、高温日数Htd和闷热日数Swd),利用多种统计方法分析了京津冀地区近40年极端高温事件的时空分布特征，并探究了在气候变化背景下两个典型年代Htd和Swd的空间变化情况。结果表明：(1)近40年年极端最高温(TXx)、高温日数(Htd)和闷热日数(Swd)均呈上升趋势，京津冀地区极端高温事件强度增强、频次增加，并且年代际呈波动变化特征。(2)京津冀地区极端高温事件主要集中发生在6—8月份，其中TXx和Htd主要发生在6、7月份，Swd集中发生在7月份；冀北山区的高温、闷热日集中发生在7月份。(3)京津冀地区高温日和闷热日初(终)日呈提前(显著推迟)趋势，高温和闷热日更早发生且持续时间更长、同步性增强。(4)京津冀地区极端高温事件多发生在南部，TXx和Htd空间分布均呈南高北低的分布特征，Swd呈东南高、西北低的分布特征；极端高温事件显著增加的地区主要集中在经济人口发展较快的北京、天津和石家庄三个大城市。(5)M-K突变分析发现京津冀地区极端高温事件...     

近50年北京地区主要灾害性天气事件变化趋势

应用1958-2008年逐日气象观测资料,对北京地区的几种主要灾害性天气事件进行了统计分析。结果表明:(1)各种灾害性天气事件的发生频率与强度均具较大的年际变化特征,高温事件的分布为双峰型结构,1990年代以来为高温多发期,年极端高温强度及连续高温日数均有增加的趋势,低温事件的变化趋势则正好相反;(2)强对流天气事件如暴雨、冰雹、雷暴日数的下降趋势不明显,但强度有减弱的迹象,大风、沙尘暴、大雾事件下降趋势明显;(3)北京年酸雨日数上升趋势明显,酸雨pH值的变化表明污染日趋严重;(4)北京气候变暖突变发生前后某些极端天气频率和强度表现出明显差异,其突变点相差1～2 a间隔,表明极端事件对于气候增暖变化需要一个响应过程。     

北京地区极端温度事件的变化趋势和年代际演变特征

利用北京地区20个气象观测站1978-2007年逐日平均温度资料,分析了近30年北京地区极端温度事件的变化趋势以及年代际空间演变特征。研究结果显示,北京观象台近30年的两次迁站对研究极端温度事件并无太大影响;近10年夏季显著的热岛效应,是城区极端高温事件发生频次明显高于其他地区的重要原因;尽管北京地区冬季平均温度的空间分布形态变化甚微,并始终存在着明显的热岛效应,但城区极端低温事件的发生频次有可能发生了与热岛效应无关的突变过程。     

BFAST——一种分析气候极端事件变化的新方法

为了分析北京气候变化对极端事件频次的影响,采用Mann-Kendall突变检验方法对北京站1952-2010年年平均温度数据进行突变分析,在不能成功地检测到北京年平均温度的突变情况时,引入BFAST方法处理月平均温度时间序列,这是由于月平均温度数据与年数据相比更加精细,灾害或极端事件发生的情况在月数据上有更加良好的反映,得到月平均温度的变化趋势和突变点后,进一步探究北京极端高温事件频次的变化。研究结果显示,BFAST监测到的气候变化趋势和突变点与极端高温频次的变化有较好的一致性,它是一个判定气候变化情况和分析气候极端事件的有力工具。     

1368-1948年山西霜雪灾害的特征与周期规律研究

通过对山西1368-1948年历史文献资料的搜集、整理和数学分析,对该区霜雪灾害等级、阶段、周期及其成因进行了研究。在这期间,山西共发生霜雪灾害419次,轻度106次、中度228次、重度85次。灾害变化可分为4个阶段,1368-1579年为第1阶段,1580-1699年为第2阶段,1700-1819年为第3阶段,1820-1948年为第4阶段。第1、3阶段距平值主要为负值,灾害频次较低,以轻、中度灾害为主。第2、4阶段距平值主要为正值,灾害频次较高,以中度和重度霜雪灾为主。小波分析表明,灾害存在着4个明显的周期,即10～13年、20年左右、45～50年和120年左右的周期。降雪或寒流引起的气温骤降至0℃以下是造成山西霜雪灾害的主要原因。共发生6次寒冷气候事件,分别出现在1578-1588、1591-1607、1631-1642、1669-1672、1690-1699和1830-1836年。出现3次异常寒冷灾害年,分别是1653、1892和1929年。     

中国历史时期重大疫灾时空分布规律及其与气候变化关系

通过对历史时期重大疫灾资料的搜集、整理和分析,利用最小二乘法、小波分析、M-K检验等方法,对灾害发生频次、时空分布及其与气候变化的关系进行了研究。结果表明:我国历史上重大疫灾频发,在770BC-1911AD年间,共发生355次,平均每7.6a发生一次,且1580年以后显著增多。重大疫灾呈现波动上升趋势,阶段性特征明显,经历了频次较少—波动增加—频次平缓—快速增加四个阶段。第1个活跃期在东汉末年到魏晋时期,元朝以来,其发生的频次越来越高,明清小冰期时期形成第2个活跃期。重大疫灾演化过程中存在3a,12a和24a共3个明显的周期,主周期为24a。重大疫灾空间差异明显,以浙江、湖北、河南、江苏为高频中心的长江中下游和黄河中下游地区最多。     

油茶气象灾害普查和风险区划研究——以湖南为例

基于2006—2016年湖南油茶测产数据和同期临近气象站逐日气象观测数据,采用极端天气气候事件影响判识、气象灾害指标独立性检验和相关检验等方法筛选构建湖南油茶主要气象灾害指标;采用气象灾害发生概率与油茶减产率乘积之和构建气象灾害综合指数,基于1961—1990年、1991—2020年湖南500 m×500 m历史气象资料小网格数据和2021—2050年气候变化预估网格数据,分别统计各网格点气象灾害综合指数,绘制不同气候背景下油茶气象灾害综合区划图和油茶气象灾害综合风险区划图。结果表明：影响湖南油茶的主要气象灾害为春梢萌动期低温多雨、盛花期低温阴雨、幼果期低温、果实膨大高峰期干旱、油脂转化和积累高峰期高温、果实成熟期阴雨,综合影响等级除高山区外,大部地区为气象灾害低影响区,对湖南大力发展油茶有利。通过该研究方法得到的结果较现有研究有了新的发现：(1)气象条件对油茶产量的影响需从当年追溯至上年的春梢萌动期;(2)油茶果实膨大高峰期干旱指标有效降水日数较降水总量更重要;(3)油脂转化和积累高峰期的主要气象灾害是高温;(4)在气候变化大背景下,油茶气象灾害高影响等级在减轻,但中、低风险区范围明...     

“一带一路”地区百余年地震时空演变特征

本研究基于“一带一路”地区1900-2018年间≥5级地震事件空间数据,采用小波周期与热区识别方法,分析了该地区地震灾害的空间分布格局与时间周期性特征,并识别了地震灾害空间热区及其演变特征。研究表明:(1)1900-2018年,“一带一路”地区地震发生频次表现出波动性上升的“三段式”分布,主要发生在亚欧大陆-喜马拉雅山周围的亚欧板块与印度洋板块的交界处以及俄罗斯东部沿海、印度尼西亚东南部的环太平洋地区;(2)地震频发地区和震级较强地区均具有多时间尺度的周期变化特征,及一定的空间聚集性,并逐渐演变成高发热区和高强热区;(3)中国和印度尼西亚发生频率远高于其他国家,而缅甸、孟加拉、马尔代夫等国发生频次较低,但其震级强度相对较大。研究结果提示我们未来针对“一带一路”地区基础设施的投资应适当规避地震频发地区及未来潜在的高强热区,同时加强国际间减灾防灾合作,从而更好的降低或预防“一带一路”地区基础设施建设的地震灾害风险。