1961-2011年黄淮海地区极端降水时空变化特征

基于Arc GIS平台,分析了黄淮海地区1961-2011年最大1 d、3 d和5 d降雨的时空变化特征,同时利用Pearson-III分布对其进行拟合,对比1985年前后10年一遇和50年一遇最大1 d、3 d和5 d降雨的变化情况。研究结果表明:1961-2011年黄淮海地区最大1 d、3 d及5 d降水整体有下降趋势,1995年后下降趋势更为明显;海河流域极端降水量下降幅度较大,洪涝灾害风险近年来有降低趋势;淮河流域整体上存在上升趋势,但2005年后出现下降趋势,整体上洪涝风险有加剧趋势。     

珠江流域极端降雨时空演变特征分析

基于珠江流域1960-2005年42个雨量站的日降雨资料,定义了3个极端降雨的指标(最大连续降雨量(MCP)、最大连续降雨天数(MCD)以及最大连续降雨强度(MCI))及通过将三者叠加得到的综合指数Z,运用线性回归模型以及Mann-Kendall法分析了珠江流域极端降雨的时空分布特征。研究结果表明:①珠江流域的MCP、MCD、MCI和Z值在总空间分布上呈东大西小的局势,全年和夏季MCP、MCD、MCI等Z值的高值出现在珠江三角洲、桂林市、百色市等地区,表明上述区域是极端降雨的高发区;②珠江流域近46年的极端降雨事件没有出现显著变异,未发现显著突变;③极端降雨事件的空间分布特征与地形有密切联系,流域内极端降水事件的多发区周围往往有山脉或高大地形环绕,由于山区或者丘陵区地势较高,因而易发生山洪等灾害。     

淮河流域极端降水空间分布及概率特征

利用淮河流域110个气象站点1959年1月1日至2008年12月31日的日尺度降水数据,建立了AM及POT极端降水序列,通过4大类33种概率分布函数对其进行了拟合,以建立最优概率分布模型,并利用其参数分析淮河流域极端降水的空间分布及概率特征。研究发现:(1)淮河流域1959-2008年日极端降水的空间分布为东西两端高并逐渐向流域中心降低,且有淮河上游地区及沂沭泗流域东部两处强降水中心;(2)经K-S法检验,Wakeby函数是AM及POT序列的最优概率分布函数。50a一遇的日极端降水预估值与1959-2008年实际最大日极端降水值的误差率随着实际降水量的增加而增大,且大多数站点的误差率在20%以下;(3)通过对最优概率分布模型参数的分析,得出河南省驻马店地区、安徽省阜南和淮南地区以及皖鲁苏交界地区的极端降水发生概率较大,淮河中上游干流周边地区及下游地区的极端降水变化不稳定;(4)以最优概率分布模型的形状、尺度参数为指标,绘制了淮河流域极端降水风险图,为极端降水风险管理与预警工作提供参考。     

云南极端气候干旱的特征分析

应用云南124个站点1961-2011年的旬、日、月降水和气温资料,采用综合气象干旱指数和逐日降水分析云南1961年以来的干旱强度。以云南的干旱过程强度指数为-50、区域代表站的干旱过程用强度指数为-100以上选取极端干旱较为合适,选取干旱强度最大1962/1963、1968/1969、1978/1979和2009/2010年为极端干旱年进行分析表明,在4次极端干旱过程中,强度最强的是2009/2010年出现的秋冬春初夏连旱,是有气象记录以来最强的,其造成的危害及经济损失也最大,其次是1978/1979年、1968/1969年和1962/1963年出现的冬春初夏连旱。云南干旱灾害出现频繁、持续时间长,其分布具有一致性的特点,干旱出现的时段大致在冬、春及初夏季,而近年来秋季干旱呈频发之势。由于云南降水分布极不均,造成各地干旱强度指数存在差异。除滇西、滇西南局部边沿地区降水偏多,出现极端干旱相对较少外,云南大部,特别是云南中部及东部地区最容易发生极端干旱。从1970年代以来,云南出现严重干旱的强度及持续时间呈加重趋势。     

吉林省夏季极端降水事件特征分析

利用吉林省46个气象站1961-2010年逐日降水资料,采用百分位定义极端事件阈值的方法,对吉林省极端降水事件的时空分布及变化趋势特征进行了分析。结果表明:(1)吉林省极端降水事件主要发生在夏季,其中5%的降水日数贡献了该季度25%～30%的降水量;夏季极端降水强度以通化地区最强、东部山区最弱,极端降水频率东部山区最大、西北部最小;(2)吉林省100mm以上的极端大暴雨天气也时有发生,通化地区南部发生几率最大,约为4～6 a一遇;中部一带约为8～10a一遇;西北平原区和东部山区出现大暴雨概率很小。(3)近50a吉林省夏季极端降水事件稍有增多的趋势,而强度变化趋势不明显,但存在明显的地域差别,西北部表现为频率减少、强度减弱,中部和东南部表现为频率增多、强度增强。(4)极端降水事件存在年代际差异,20世纪70年代极端降水频率最小,90年代极端降水强度最大,60年代初期极端降水强度存在由强转弱的突变。     

太阳质子耀斑与降雨指数R间的关系

长江中下游和华北地区的降雨指数R与峰值质子(>10mev)流量≥100pfu质子耀斑呈正相关关系。约有81.3%和76.1%的大质子耀斑(峰值质子流量≥100pfu)事件,在其发生后的第一个月内,长江中下游和华北地区的雨量将明显地增加,如果雨量过大,还容易造成洪水灾害。对于1991年初夏发生的二次特大洪水过程,如果天气预报时,考虑到日面连续爆发大质子耀斑这一天文因素,有可能提前24～30天预报这两次大水,从而做到及早防范。大质子耀斑后,西太平洋副高的西伸北移和极涡南移造成的冷空气南下,是长江中下游和华北地区雨量明显增加的重要原因之一,在夏季汛期,很可能是洪水灾害的主要原因。     

基于GIS的长江中下游地区洪灾风险分区及评价

国内外近几年的发展表明,在所有可能避免和减轻自然灾害的措施中,最简单有效的方法就是通过在科学研究基础上进行风险区划,将自然灾害管理提高到风险管理的水平.在长江流域数字化地图的基础上,选取不同重复期(20,50,100年),及包括1870年历史洪水和1931,1935,1954,1991,1995,1996,1998,1999和2002年共10次洪水,借助Arcview地理信息系统的空间分析和叠加功能,对长江中下游地区的洪水灾害危险性进行了初步评价.首先参考洪水灾害淹没图和相关历史文献记录资料,构建10次洪水受灾县(市)分布图;其次对这10次洪水受灾县(市)分布图进行叠加,得到长江中下游地区洪涝灾害风险性评价图.分析表明:长江中下游地区洪水风险的分布是有规律的,而且具有明显的地理意义.有4个明显的高危风险区,分别是洞庭湖、鄱阳湖两湖平原的湖滨地区和公安以下的长江中游河段的沿江一带,尤其是荆江河段以及两江相夹地势低洼的江汉平原;沿高危风险区外侧为高风险地区,重点在汉江下游、资、沅、澧水、清江流域、皖沿江地区以及太湖流域的部分地区;沿长江于高危风险和高风险地区两侧分别为风险较小地区;其他地区对于洪水灾害而言则为安全地区.评价结果与长江中下游的实际情况基本吻合.     

一次极端降水过程中不同相态降水过程的锋生特征对比研究

2015年1月8日夜间~10日,云南出现暴雨和暴雪并存天气,是1961年以来1月最极端的一次降水过程,利用NCEP/NCAR再分析资料,对不同相态降水过程中锋生作用及其伴随的次级环流特征进行对比分析,探讨强雨雪产生机制。结果表明,孟加拉湾至滇南的水汽输送偏离气候平均度达3σ,滇南锋区中心强度为-5×10-5K·m-1,异常冷暖气流在云南交汇造成此次强雨雪天气。进一步地锋生函数分析表明,2015年初强雨雪中,暴雨前期低层水平辐合及上升运动加剧,使降水出现峰值,此后水平变形场(主要是切变变形)的增长,使锋生作用维持,但强度明显减弱;对于暴雪而言,第一次降雪峰值的形成主要是倾斜项作用;第二次降雪峰值的形成则主要是水平变形项中的伸长变形增长和倾斜项作用。次级环流上升支处的强上升运动为强雨雪天气提供了有利的动力条件。     

气候变化条件下21世纪中国九大流域极端月降水量时空演变分析

基于广义极值分布(GEV)建立了极端降水统计模拟模型,以20 a一遇重现期定义极端降水事件,利用误差订正与空间分解方法(BCSD)降尺度后的耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)的全球气候模式模拟及预估月降水数据,对中国九大流域未来21世纪极端月降水量时空变化进行了预估分析,同时评估了CMIP5数据(降尺度后)对中国区域极端降水事件的模拟效果,探讨了极端降水和平均降水之间的相关性特征。结果表明:CMIP5数据在中国区域模拟效果良好,基本能保证在一个较高的可信度水平;1901-2005年历史极端月降水量呈"东南多、西北少"的分布格局,未来21世纪上下半叶各流域极端月降水量分别表现出+3.2%~+12.8%和+7.7%~+24.7%不同程度的增长趋势,增强变化形成近似由西北往东南"高-低-高"的空间分布格局;未来情景模式假定的辐射强迫加剧了未来极端月降水量的增长变化,尤其表现在21世纪下半叶;极端降水和平均降水在未来变化方面,北部和中部流域基本保持正相关性,而南部东南诸河流域和珠江流域呈负相关性。     

流域土地利用／覆被变化的洪水响应——以太湖上游西苕溪流域为例

土地利用／覆被变化是影响流域洪涝灾害的重要因素。基于太湖流域在全国的重要性及太湖流域土地利用／覆被变化洪水效应研究的迫切性，选择太湖上游西苕溪流域为研究对象，利用分布式水文模型HEC—HMS模拟了5种土地利用情景下的2次典型洪水过程，定量分析了单一土地利用／覆被对洪水过程的影响程度。结果表明，对于同场降雨，5种土地利用类型的洪水总量和洪峰流量大小顺序为：林地〈疏林灌丛〈草地〈耕地〈建设用地；涨水历时长短顺序为：林地〉疏林灌丛〉草地〉耕地〉建设用地；峰现时间出现最早的是建设用地，其次是耕地、草地、疏林灌丛地和林地。建设用地对暴雨洪水过程影响最为显著，不仅使得最大洪峰流量和洪水总量增大，汇流时间变短，还大大改变了洪峰形态，使流域原有的坦化洪水波形的能力降低。城市化会严重加剧流域暴雨洪水，而森林则有利于缓和流域暴雨洪水过程。     

陕西2012年极端天气气候事件与气象灾害

利用极端天气气候事件监测系统监测结果,分析了陕西1981-2012年极端天气气候事件出现次数和强度,发现2012年陕西极端天气气候事件次数少于多年平均值,但华阴7月2-4日、佳县7月24-28日极端降水事件强度之大,为历史罕见,佳县27日降水量、26-28日3d降水量均超过百年一遇的水平,造成严重人员伤亡和经济损失.说明即便是在极端天气气候事件出现次数少,气候年景较好的年份,局地也会出现历史罕见的极端事件和灾害.此外,还分析了极端天气气候事件次数与灾情年景评估指数之间的相关性.     

华北地区汛期降水特征及对铁路水害的影响

收集整理了近几十年华北地区逐日降水(1961-2012年)和铁路水害资料(1973-2012年),采用了趋势分析、相关分析等多种统计方法分析了华北地区汛期降水特性及其与铁路水害的关系,并提出了应对这一铁路水害的防御措施。结果表明,华北地区夏季各等级降水量和降水日数均呈现出显著下降趋势,其中暴雨量和小雨日数的下降趋势最为显著。各等级降水强度变化趋势不同,小雨和大雨强度呈上升趋势。华北夏季持续性强降水过程的发生次数、持续天数及过程降水量均有减少趋势,并呈现一致的年代际特征。7月持续性强降水过程出现次数最多,其次为8月。2000年以来,6月发生持续性强降水过程的次数明显增多。华北铁路水害断道时间和次数均呈下降趋势。     

极端降水事件下广西流域洪涝社会经济暴露度分析

利用广西90个气象站56年降水过程资料,采用百位数法确定12 h、24 h极端降水事件阈值,结合地理信息数据,构建广西12 h、24 h极端降水空间模型,获得了广西12 h、24 h极端降水事件空间分布图;利用DMSP/OLS夜间灯光、遥感本底、社会经济统计等多源数据,采用多元线性回归方法,构建像元尺度的广西社会经济空间模型,在此基础上,采用GIS技术,构建不同时段极端降水事件下广西流域洪涝社会经济暴露度模型,获得了100 m×100 m网格的广西12 h、24 h极端降水事件下洪涝人口和GDP暴露度空间分布图。结果表明:不同时段极端降水事件下广西流域洪涝社会经济暴露度具有明显的时空变异特征,12 h事件下,广西流域洪涝社会经济高暴露度分布在降水量为100~250 mm范围内的南流江、郁江、柳江、浔江、红水河、右江、桂江等流域;24 h事件下,广西流域洪涝社会经济高暴露度分布在降水量为100~300 mm范围内的南流江、郁江、柳江、浔江、红水河等流域。     

下垫面条件对流域极端事件影响及综合应对框架

在剖析下垫面条件变化对流域极端水文事件演变影响的基础上,构建了流域极端水文事件综合应对技术框架,并阐述其中的关键研究命题。结果表明,自然植被条件能够提高流域干旱之前土壤含水量并降低干旱过程中土壤蒸发速率,在一定程度上起到减缓干旱的强度和持续时间的作用;水利工程通过调节流域水资源的时空分布,增加可利用水资源量,能够缓解甚至规避流域干旱事件,但同时可能加剧坝址下游地区的干旱程度。自然植被条件将延长降水坡面产-汇流历时、降低洪峰流量,对极端降水洪涝事件具有一定的消减作用;此外,流域水土保持和修建水利工程等下垫面条件改变有利于河道行洪过程,能够起到缓解洪涝事件的作用。基于下垫面条件变化的流域极端水文事件综合应对技术框架包括旱涝事件监测、机理识别、影响评价和综合应对四个方面的内容,其中的关键研究命题主要为下垫面条件变化对流域极端水文事件影响的定量评估、面向流域极端水文事件合理的水土资源配置及其集成管理等。     

淮河流域安徽省2007年的暴雨洪水特性分析

为系统研究淮河流域安徽省2007年的暴雨洪水特征,对降雨过程和暴雨频率进行了分析.结果表明,2007年的主要暴雨特性是梅雨时间长,梅雨量淮河以北多、淮河以南少,降雨时间长、强度大、范围广,降雨时空分布不均.通过淮河干支流洪水过程和淮河干流洪水特征值的分析,结果表明,2007年的主要洪水特性是水位高、流量大,高水位持续时间长,干支流洪水并发,洪水组合恶劣.虽然淮河干流经过了大规模的治理,2007年洪水期间沿淮启用了蒙洼等9个行蓄洪区,但淮河中游仍然持续高水位,润河集至汪集段超过历史最高洪水位,表明淮河流域洪水灾害较为严重,需要进一步研究如何科学调度沿淮行蓄洪区、如何协调淮河与洪泽湖之间的关系,以便更好地进行该流域的洪水管理.     

基于逐步多元线性回归和随机森林模型预测黄河流域极端气温事件

全球变暖背景下,极端气候事件频发,且对黄河流域等地区的经济发展及人民生活造成严重危害。基于1961—2020年黄河流域80个站点的日气温数据提取了6个逐月极端气温指数(ETI)。利用多重共线性分析去除有相依性的环流指数,并考虑滞后性进行Pearson相关分析,筛选出各ETI的关键环流指数及最佳滞后时间;之后基于最佳滞后时间下的关键环流指数建立逐步多元线性回归(SMLR)和随机森林(RF)模型。对模型进行精度评价,探究环流指数在单站点及整个流域的重要性,并预测了2022年11月的6个ETI值。结果表明：黄河流域ETI中最高气温(TXx)、暖昼天数(TX90p)、酷热天数(TD30)和最低气温(TNn)呈波动上升趋势,而霜冻天数(FD0)和冷夜天数(TN10p)呈下降趋势;极端高温事件的强度和发生频率的空间分布特征与极端低温事件基本相反。以靖远站TXx为例,各关键环流指数对TXx具有不同程度的影响(0.10max<0.89),r_max对应的最佳滞后时间主要为5、6、11、12个月。SMLR和RF模型对黄河流域各ETI的预测能力都较...     

2012年我国主要气象灾害回顾

2012年,我国主要气象灾害为暴雨洪涝、热带气旋、干旱、高温、连阴雨、雪灾、风雹及沙尘暴.其中暴雨过程多,长江、黄河、海河等流域先后出现明显汛情,北京、甘肃、四川、重庆、云南、贵州、宁夏、青海和新疆等地出现山洪地质灾害,但暴雨洪涝灾情偏轻;热带气旋数量接近常年,但影响时间集中、范围广,灾情偏重;阶段性干旱明显,但干旱范围小,影响偏轻;中东部地区高温日数多,极端性强,南方部分地区早稻遭受轻至中度高温热害;区域性、阶段性低温阴雨天气多发,对农业生产造成一定影响;降雪量明显偏少,雪灾偏轻;风雹日数少,灾害损失偏轻;春季北方沙尘日数为近52年最少;中东部地区雾霾天气频繁,对交通运输产生较大影响.总体而言,2012年为我国气象灾害偏轻年份.     

嘉陵江上游暴雨洪水特性分析

介绍了流域气候和地理特征,分析了流域降水、径流特性和泥沙特点;通过对历年暴雨洪水资料的统计,分析了流域内暴雨洪水形成的规律;对干流段灾害性洪水的重现期及大洪水发生的周期和季节规律进行了分析,并提出了防洪减灾对策.     

2005年渭河、汉江流域一次致洪暴雨过程浅析

采用了高空、地面常规气象观测资料、水文资料和NCEP格点资料,对2005年出现在渭河、汉江流域一次秋季连阴雨中的致洪暴雨过程进行了分析。结果表明:这次强降水持续时间长,降水总量大,地域集中,洪水汇流快,造成的灾害重;分别是渭河下游、汉江干流1981年和1983年以来的最大洪水过程。渭河洪水有7大特点,汉江洪水有3个明显特点;次致洪暴雨过程的主要影响系统是500 hPa的西风槽、副高、700 hPa及以下的低涡切变;暴雨的水汽主要来自孟加拉湾和南海;动力场上的高层辐散、中低层强辐合,使垂直上升运动强烈发展,为致洪暴雨的形成提供了非常有利的动力条件。     

中国中小型自然灾害的空间格局研究——以地震、洪涝、旱灾为例

我国的中小强度自然灾害(简称中小型灾害)造成的损失虽然相对较小,但发生频繁,多次累积影响甚至超过大灾。基于2000~2013年的多种来源灾害统计数据,中小型地震灾害主要集中在西部省份,其中云南和新疆最多,两个省的中小地震占全国总数的54%。中小型洪涝灾害发生频次的高值区主要集中在珠江流域北江和韩江支流上游地区、长江上游重庆段及嘉陵江支流流域、云南段等地。中小型旱灾频次最高的区域主要集中在我国长江中游的三峡地区,以及长江中下游的汉江、湘江、资江等支流流域。总体而言,我国中部、西部地区是中小型自然灾害的多发区、频发区,但这些地区的地方政府财政能力有限,中央政府对于这些多发区的中小型灾害也应予以救助,同时鼓励社会组织参与中小型自然灾害的救助工作。