气候变化下雄安新区洪涝灾害的风险评估及适应措施

洪涝灾害是雄安新区规划建设重点考虑的问题。特别是在气候变化的趋势下,未来雄安新区是否会发生历史上曾多次出现的严重洪涝,为社会各界所关注。本文通过整理地方历史文献中的洪涝灾害记录,建立雄安新区1949—2018年洪涝灾害灾情数据集,分析了过去70年洪涝灾害事件及其影响等级的时空变化特征。结合1960年以来的降水观测数据,利用logit估计方法,分析了不同时期各种影响因素对于洪涝灾害发生及灾害等级的边际效应,评估了未来气候变化的极端降水增量情景下,雄安新区内涝灾害事件及高等级洪涝发生的风险。研究发现:①雄安新区最近70年有39年发生过洪涝灾害。但从时间变化特征看,自20世纪80年代以后洪涝灾害的发生频率和灾情等级显著降低。从空间分布特征看,发生频次最高的安新县平均2年发生1次,最低的容城县平均10年发生1次。②日最大降水量(或连续最大降水量)、主汛期降水量是影响洪涝灾害发生的最重要降水指标。水利设施对控制洪涝灾害发生的效果显著,地形因素的影响也十分明显。而因洪致灾是导致高等级洪涝灾害事件发生的决定性因素。③在现有水利设施条件下,安新县遭受现50年一遇(177 mm)、雄县遭受100年一遇(208 mm)日最大降水时就可能发生内涝灾害,起步区所在的容城县即使现日降水极值再增加30%,也不大可能发生。④本地极端强降水不足以导致高等级洪涝灾害的发生。只有在发生洪水致灾的同时,当日极端降水强度增加15%(300 mm)以上时,有县域会发生2级及以上洪涝灾害;当主汛期降水量达到355 mm以上时,则可能有县域会发生3级及以上洪涝灾害。本文最后讨论了雄安新区应对洪涝灾害的建设适应措施。     

上海地区夏季气温变化对用电负荷的影响

利用上海地区2003~2007年6~9月日最高用电负荷和逐日气温资料,提取夏季日最高用电负荷气象变化量,分析了上海地区夏季气温变化对日最高用电负荷的影响。结果表明上海地区夏季日最高用电负荷气象变化量的变化趋势与日平均气温、日最高气温和日最低气温的变化趋势一致。日最高气温≥33℃为引起上海日最高用电负荷增加的初始气温敏感点,日最高气温≥35℃为强气温敏感点,日最高气温≥39℃则为极端气温敏感点。高温期间上海日最高用电负荷随气温增加的幅度较大,日最高用电负荷气象变化量的第95百分位数对应于38℃以上的高温日。上海日最高用电负荷气象变化量与月、日空调度日数成正比关系,当日空调度日数比常年偏多1倍以上时,上海处在强高温过程,日最高负荷随气象增幅较大,电力部门调电难度增加     

云南省1958～2013年极端气温时空变化特征分析

利用云南省1958～2013年28个气象站点逐日最高气温、最低气温数据,计算10个极端气温指数.基于Mann-Kendall(M-K)方法分析极端气温指数年代/际、季节变化趋势,并利用反距离权重法探讨极端气温空间分布特征.为进一步明确未来各极端气温指数年/季节可能存在的变化趋势,利用R/S分析方法,估算极端气温指数的Hurst指数.分析结果表明:(1)时间上,极端高温事件发生频率及持续时间均显著大于低温事件,而最低气温增温幅度高于最高气温.且年/季节最高气温与最低气温均在1980年代后呈现更为显著的增温趋势,四季中冬季最高、最低温度增温幅度均最大;(2)空间上,极端高温事件高发地区为滇西南与滇中地区,而极端低温事件高发地区为滇西北及滇东北地区;(3)全省未来最高气温(TMAX)与最低气温均呈增加趋势,且TMIN增加趋势持续性更为明显,增温趋势持续性最强的地区为:昆明、景洪、腾冲、香格里拉及昭通TMIN.     

利用高分辨率气候模式对湖北未来气候变化的模拟与预估

利用高分辨率区域气候模式CCLM对湖北省降水和气温的模拟数据,对比分析了基准期(1961~2005年)的模拟结果和同期CN05.1的观测数据,并对RCP4.5情景下的未来(2006~2050年)气候进行了年尺度和季节尺度的预估。结果表明:(1)CCLM区域气候模式较好地模拟了湖北气温的演变趋势及其空间分布格局,对降水的时空波动模拟与同期CN05.1在降水时空变化上的匹配度较弱;(2)RCP4.5情景下,2006~2050年湖北T、T_(min)、T_(max)呈上升趋势。四季气温呈一致上升的趋势,冬季的上升速度最快,对年尺度上T、T_(min)、T_(max)上升的趋势贡献最大。(3)RCP4.5情景下,2006~2050年湖北T、T_(min)、T_(max)呈全区一致上升的格局。其中增幅最大的区域均集中于汉江湖北段北部。春季T、T_(min)、T_(max)增温大值区位于西北山地区;夏季中部平原区T、T_(min)、T_(max)相较于其他区域增幅较大;秋季西南山地区T和T_(max)较其他区域增温较高,T_(min)的增温大值区位于汉江湖北段北部;冬季鄂东南丘陵T相较于其他区域增幅较大,汉江湖北段北部T_(min)增温较大,西南山地T_(max)增温较大。     

基于极端气候事件能源生态系统的调适与优化——以雄安新区为例

能源消费加剧的气候变化问题成为21世纪全球环境治理的核心议题。能源资源开发和利用引起的温室气体排放是全球环境增温的主要因素,能源生态系统不平衡导致的极化效应使人类可持续发展面临越来越严重的挑战,干旱、洪涝、高温热浪和低温冷害等极端气候事件又在一定程度上提升了气候风险的等级,能源生态系统的构建与优化,促进能源生态系统平衡是积极应对气候变化的有效举措。同时,能源又是国民经济发展的基础和动力,能源供应和安全事关我国建设社会主义现代化国家的全局,能源生态系统构建立足生态学理念,借鉴生态系统中的生产、消费、流动、分解恢复等概念,为促进能源可持续健康发展提供理论依据。雄安新区作为新时代最受关注的区域性国家发展战略之一,建成绿色智慧新城和"推进生态文明改革创新,建成绿色发展城市典范"是其重要的发展目标,科学探讨能源生态系统调适与优化成为其实施高质量发展战略的必然需求,通过对雄安新区能源生态系统开展具体剖析,积极应对极端气候事件,规避气候风险,进而提出基于气候变化的能源生态系统调适与优化方案。雄安新区作为以绿色低碳发展为设计理念的生态未来城市,能源生态系统设计尚处于起步阶段。本文分析认为,雄安新区能源生产的主体为清洁能源,能源消费应以可再生能源为主导,能源流应大力输入可再生能源和促进能源基础设施智能化,同时积极应对能源环境影响,有效开展环境治理,在此基础上提出了雄安新区能源生态系统的调适与优化的应对措施。     

雄安新区社会重构期暴雨洪涝风险的社区分类调适

雄安新区所在白洋淀流域地势低洼,夏季降水集中,上游山区洪水源短流急,历史上洪灾频发,同时也是中华人民共和国成立后防护京津、油田和铁路安全的蓄滞洪区。多模式集合预估表明,全球极端暴雨洪涝的发生频率将增加,对人类生命健康和城市运行的负面作用加强;雄安属气候变化敏感地区,未来暴雨洪涝和上游山洪风险加大。而雄安新区建设中长期将处于社会重构期,人口结构呈现流动状态。结合新区建设特征,根据人口发展趋势预测,本研究将社区分为三类,包括新建社区、重组社区以及建设者之家社区。新建社区居民年龄层偏低,有单位组织支撑,风险适应能力强;重组社区以安置区形式被打破重组,人口趋于老龄化,是风险暴露度最大的弱势人群;建设者之家社区流动性强,组织相对分散,年龄结构利于灾害救助,但缺乏当地防灾知识。依据群体脆弱性、社区组织性和设施防灾性三个指标,采用AHP方法评估雄安新区未来社会重构期不同社区的暴雨洪涝风险脆弱性指数,结果显示,新建社区为0.237 9,重组社区为0.483 4,建设者之家社区为0.278 7。雄安新区韧性城市建设应当优先应对洪患,制定以暴雨洪涝灾害为核心的自然灾害城市应急预案,根据各社区实际需要分类施策。要以法律形式强制制定社区防灾计划,灾前将应灾准备嵌入工程计划以提高事后城市恢复效率;灾中及时启动以弱势人群为重点的防灾联络网络并发挥社区共助功能;在社区日常建设及灾后恢复过程中注重解决社区经济与社会问题将有助于社区应灾能力的综合提升,由此全周期提高社区防灾应灾能力,确保新区安全。     

未来50年鄱阳湖流域气候变化预估

据 ECHAM5/ MPI OM模式在3种排放情景（SRES高排放A2,中排放A1B,低排放B1）下所做的21世纪前50年气候变化预估试验得到的数据,研究鄱阳湖流域2001~2050年气温和降水相对于目前气候（1961~1990年）的可能变化。结果表明：①未来50年气温在3种排放情景下都将迅速增加,远远高于1990s的增加幅度和速度。A1B情景温度增加最明显,平均气温变化达到162°C。②降水量变化相对复杂,前30年主要为减少趋势,A2情景下减少幅度最大,2020s年均降水量减少了67%;后20年降水量增加,B1情景增加最显著,2030s年增加幅度达到108%。③根据预估的各季节变化结果,1~3月和 4~6月降水量增加;而降水减少主要在7~9月和10~12月,则赣江流域类似于2003~2005年的伏旱、秋旱连冬旱的情况将可能阶段性出现,并在2011~2030年加强。④降水量的空间分异非常明显,东部变化大于西部,南部变化大于北部。⑤如果2001~2050年在A2或A1B情景下,降水序列存在20a的周期振荡;在B1情景下,存在30a的周期振荡。人类排放增加可能弱化振荡强度,并使周期发生变化。     

西南地区近50年来气温变化特征研究

通过对中国西南地区1951~2000年的平均气温、日最高气温、日最低气温随时间变化特征的分析发现：在全球气候变暖的背景下,西南地区年平均气温、年平均日最高气温、年平均日最低气温自20世纪80年代中期以来呈升温态势,在1998年达到50年来最高值;中国西南地区近50年来日最高气温呈降温态势,其年际变化大于平均气温和日最低气温;日最高气温的下降对平均气温影响大;日最低气温总体上呈升温态势,冬季1月升温比夏季7月显著;冬季气温在80年代为暖期;夏季气温在50年代为暖期。     

我国三峡库区高温天气的变化分析

根据三峡库区及其周围30个气象站1961～2010年的逐日气温资料,采用常规统计方法分析了50 a来三峡库区高温的时空变化特征。结果表明: 过去50 a,三峡库区年均高温日数为2407 d,存在23和31 a尺度的周期振荡,于1979 年发生了由多到少的突变;高温日平均最高气温为3669 ℃,具有3 a尺度的变化周期。8月的高温日数最多且高温日平均最高气温最高。20 世纪80年代高温日数与高温日平均最高气温为负距平,在21 世纪最初10 a,高温日数显著增加,高温日平均高温气温增高。三峡库区高温日数呈峡谷多,山区和丘陵少,库区北部多、南部少的分布特点。三峡库区蓄水后高温趋势变化不显著     

1961～2010年江浙沪地区夏季高温热浪时空变化特征

利用我国江浙沪地区26个气象站1961～2010年夏季(6～8月)逐日最高气温资料,选择导致死亡率突然增加而确定的高温热浪指标,研究了江浙沪地区高温热浪日数、频次和强度的时空分布特征.结果表明江浙沪地区是高温热浪天气的高发区,高温热浪天气存在显著的地理差异.江浙沪地区平均高温热浪日数、频次和强度随时间的变化趋势极为相似:20世纪60年代至80年代前期呈现减少(弱)趋势,80年代后期呈现增多(强)趋势.总体上看,江浙沪地区受高温热浪袭击时间越来越长,频率越来越高.近50a江浙沪地区夏季高温热浪天气呈南转的趋势.高温热浪天气受全球变暖与城市热岛效应的共同影响而逐渐加剧.     

上海高温和低温气候变化特征及其影响因素

基于上海11个气象站逐日最高、最低气温、降水资料和西太平洋副热带高压(简称副高,下同)环流指数,分析了上海夏季高温和冬季低温的气候变化特征及其影响因素.结果表明,1873～2007年,上海高温日数表现为少-多-少-多的年代际变化,低温日数则表现为多-少的年代际变化.2001～2007年,上海年均高温日数、各级高温过程数和高温过程日数都最多,低温日数、低温过程数和低温过程日数都最少.1960～2007年,上海每年高温日数与当年夏季副高面积和强度指数显著正相关,低温日数与当年冬季副高面积和强度指数显著负相关.降水对上海极端气温有一定的缓解作用,上海高温日数与夏季降水量弱显著负相关,低温日数与冬季降水量显著负相关.上海高温过程数受城市化影响较大,其时间变化具有明显的城郊差异,低温过程数则受城市化影响较小.     

上海高温和低温气候变化特征及其影响因素

基于上海11个气象站逐日最高、最低气温、降水资料和西太平洋副热带高压(简称副高,下同)环流指数,分析了上海夏季高温和冬季低温的气候变化特征及其影响因素。结果表明,1873～2007年,上海高温日数表现为少-多-少-多的年代际变化,低温日数则表现为多-少的年代际变化。2001～2007年,上海年均高温日数、各级高温过程数和高温过程日数都最多,低温日数、低温过程数和低温过程日数都最少。1960～2007年,上海每年高温日数与当年夏季副高面积和强度指数显著正相关,低温日数与当年冬季副高面积和强度指数显著负相关。降水对上海极端气温有一定的缓解作用,上海高温日数与夏季降水量弱显著负相关,低温日数与冬季降水量显著负相关。上海高温过程数受城市化影响较大,其时间变化具有明显的城郊差异,低温过程数则受城市化影响较小。     

近50年砀山最高、最低气温变化特征研究

选取砀山气象站1961-2010年气温观测资料,采用线性趋势估计、距平分析等方法对砀山近50a最高、最低气温的变化趋势进行分析。结果表明:砀山近50a最高、最低气温总体呈上升趋势,增温速率分别为0.128℃/10a,0.21℃/10a,最低气温增温趋势显著,气候变暖现象主要以最低气温增温为主。春、秋、冬季的最高、最低气温都有一定程度的上升,冬、春季变得相对温暖,夏季的最高气温有所降低。1971-2000年30a为主要的增温时期,21世纪后,最高气温与最低低温均有一定程度的下降趋势。     

长江流域近50年来的气温变化特征

分析了1951~2000年长江流域（上、中、下游）的平均气温、平均日最低气温、平均日最高气温随时间的变化趋势特征。结果表明：长江流域近50年来年平均气温、年平均日最低气温、年平均日最高气温在20世纪50年代明显偏高,60~80年代波动下降,80年代中后期以后有所上升,90年代较80年代增温0.3℃~0.6℃之间;同时不同季节、不同区域气温呈现不同的态势,冬季平均气温、平均日最低气温在60年代以后呈上升趋势,而平均日最高气温呈下降趋势,夏季平均气温、平均日最低气温、平均日最高气温均以降温为主。     

太湖流域1954~2006年气候变化及其演变趋势

用Mann Kendall统计检验方法对太湖流域6个气象站点1954~2006年降水、气温、相对湿度、日照时数的变化趋势和时空特征进行了分析,结果表明：50余年来太湖流域降水量呈较弱的增加趋势,冬季和夏季降水增加显著;空间变化趋势表现为北部地区降水量呈下降趋势,东南部地区呈上升趋势。年平均相对湿度表现为微弱的下降趋势,M K倾斜度值为 -099%/10 a;春、秋季相对湿度都显著减小,而夏季减小幅度较弱,冬季减小现象不显著。年平均气温呈现明显上升趋势,并表现出最低气温比最高气温增高趋势显著的特点,冬、春季增温显著;空间分布变化趋势为以平湖和溧阳为中心的两个地区上升趋势最小,以上海为中心地区上升幅度较大。年日照时数的下降趋势幅度较大,以溧阳为中心的西部地区最为明显,四个季节日照时数都呈减少的趋势;空间分布变化趋势表现为全流域呈减少趋势,由西向东减少幅度依次减小。气候变暖,降水将进一步增加,必然导致径流也呈增加趋势,在一定程度上加大了太湖流域洪涝灾害发生的可能性。分析成果有助于进一步研究气候变化对太湖流域水资源和防洪安全的影响,也将为太湖流域未来气候变化情景的构建提供科学依据。     

重庆市1959～2018年夏季高温热浪及湿度影响特征分析

基于重庆市沙坪坝(城区)和北碚(郊区)站点1959～2018年夏季(6～8月)的气象观测数据,探究重庆市城区60年高温事件的时间变化特征,分析城郊差异和暖夜日数的变化特征,并通过计算温度-湿度指数(THI)以探究湿度因子对人体不舒适度的影响.结果表明:(1)重庆市城区高温热浪20世纪60～80年代呈减少趋势,90年代开始呈增加趋势,21世纪之后大幅增加.于2006年夏季到达顶峰,热浪天数达23 d.从城郊两站的差值分析,1997年以后,城市化过程导致城郊日平均气温和日最低气温增大,表明城市在夜间的增温效应明显.相对湿度的差值增大,城市区域湿度明显降低.(2)暖夜的发生率明显大于日间高温热浪,稳定存在,最高暖夜日数发生在2013年,达33 d.在2000～2009年日间、夜间高温同时存在的天数所占比例达到了 35.73％,在2010～2018年增加到55.89％.城市化过程对重庆市城区的夜间高温产生一定影响.(3)近年来重庆地区高温高湿的日数逐渐增多.湿度对人体舒适程度存在不可忽视的影响.THI＞24的所有数据中,相对湿度大于70％的天数所占的比例达到22.51％;夜间的不舒适受湿度因子的影响很大,相对湿度大于70％以上的日数日数占比为64.12％,延续了日间高温的危害.     

太湖流域1954~2006年气候变化及其演变趋势

用Mann Kendall统计检验方法对太湖流域6个气象站点1954~2006年降水、气温、相对湿度、日照时数的变化趋势和时空特征进行了分析，结果表明：50余年来太湖流域降水量呈较弱的增加趋势，冬季和夏季降水增加显著；空间变化趋势表现为北部地区降水量呈下降趋势，东南部地区呈上升趋势。年平均相对湿度表现为微弱的下降趋势，M K倾斜度值为 -099%/10 a；春、秋季相对湿度都显著减小，而夏季减小幅度较弱，冬季减小现象不显著。年平均气温呈现明显上升趋势，并表现出最低气温比最高气温增高趋势显著的特点，冬、春季增温显著；空间分布变化趋势为以平湖和溧阳为中心的两个地区上升趋势最小，以上海为中心地区上升幅度较大。年日照时数的下降趋势幅度较大，以溧阳为中心的西部地区最为明显，四个季节日照时数都呈减少的趋势；空间分布变化趋势表现为全流域呈减少趋势，由西向东减少幅度依次减小。气候变暖，降水将进一步增加，必然导致径流也呈增加趋势，在一定程度上加大了太湖流域洪涝灾害发生的可能性。分析成果有助于进一步研究气候变化对太湖流域水资源和防洪安全的影响，也将为太湖流域未来气候变化情景的构建提供科学依据。     

耦合PLUS-InVEST-Geodector模型的三峡库区碳储量时空变化及其定量归因

探明区域长时期陆地生态系统碳储量时空变化及其影响因素对于碳中和目标实现具有重要的理论与现实意义。研究耦合PLUS-InVEST-Geodector模型,探究三峡库区1990～2035年不同情景下碳储量时空变化规律,并从土地利用变化以及自然-社会经济复合关系角度定量揭示其影响碳储量变化归因。结果表明：(1)1990～2020年三峡库区碳储量表现为“减少-增加-减少”的波动性,整体减少6.66 Tg,减幅为1.25%,其中耕地大面积转移至建设用地是导致碳储量减少的主要原因;(2)1990～2035年三峡库区碳储量空间分布与土地利用变化具有高度一致性,其空间异质性较为显著,总体呈现出“东高西低,南低北高且库首>库腹>库尾”的分布特征;(3)2035年自然发展情景和生态保护情景碳储量较2020年分别减少7.53和0.37 Tg,生态保护情景较自然发展情景能显著降低库区碳储量损失;(4)影响碳储量时空变化因素较为显著,其中土地利用变化是其主导因子,其次则为温度、人口密度、高程和土壤类型,且各因子交互作用均对碳储量变化解释力增强。研究可为库区碳库管理以及碳储功能的可持续发展提供科学参考...     

全球变暖背景下长江三角洲夏季高温时空演变研究

基于国家气候中心提供的2000站逐日地面气温资料,运用高温日数、平均高温度数以及日最高气温这3个指标刻画1961~2015年长江三角洲（简称长三角）地区的夏季高温时空演变,并在对上述指标进行突变检测的基础上,比较其转折前后的夏季高温空间分布特征。结果表明：（1）长三角夏季高温指标在2000年左右存在气候突变,2000年以后夏季高温日数和强度出现显著上升;（2）较之2000年前,2000年后的高温度日数的分布型更为集中,前三个EOF模态解释方差均有所上升,EOF1分布较为相似,EOF2不再呈现带状分布,EOF3局地性特征减弱;（3）2000年后的长三角夏季高温日数增长明显,年平均高温日数达到20 d以上的区域向北扩展至32°N附近,向东扩展至往浙江东部沿海;年平均高温日数达到30 d以上的区域更扩展至31°N以南、121°E以西所有地区,高温日数最多可达近50 d;（4）2000年后高温度日数呈明显增加,从2000年前的10~20℃·d增加到20~50℃·d,以30~31°N一带增长最为显著。浙江中部和南部地区在2000年后高温日数增长明显,但高温强度增长较弱;安徽东部、浙江北部和上海地区高温日数和强度均增长明显。     

高精度区域气候模式对淮河流域降水的模拟评估

利用CCLM（COSMO model in Climate Mode）高精度区域气候模式输出的淮河流域逐日降水数据,计算了年降水量、降水强度、大雨日数和强降水量4个降水指数,首先通过与1961～2010年流域内气象站点的降水观测数据进行对比,检验CCLM模式对淮河流域降水的模拟能力。结果表明,CCLM模式能够很好的模拟淮河流域降水的年际变化和空间分布特征,在4个降水指数中,对年降水量的模拟效果最佳。CCLM模式在SRES-A1B（中排放）情景下的降水预估数据显示,2011～2050年淮河流域降水整体将呈增加趋势,增幅在70 mm之内,降水量年际变率较大,波动范围达-40%～60%,很有可能造成未来旱涝灾害的频繁发生。空间分布上,流域南部和中部在未来40年内降水呈增加趋势,增幅不超过67%,其他区域则呈减少趋势,减幅不超过106%