全球升温1.5℃和2.0℃对长江寸滩站以上流域径流的影响

基于多领域间影响模型比较计划推荐使用的4个全球气候模式GCM数据（GFDL、Had、IPSL和MIROC),分别驱动SWIM、SWAT、HBV和VIC水文模型模拟长江寸滩站以上流域径流量,研究全球升温1.5℃和2.0℃情景下研究区径流量变化。研究表明：（1）在全球升温1.5℃时,水文模型和GCMs模拟的年径流量增幅分别在 5.5%~8.3%和3.5%~11.4%之间;在全球升温2.0℃时,水文模型模拟的径流量增幅在4.8%~6.7%,IPSL模拟的年径流量呈微弱减少趋势,HAD和MIROC模拟的年径流量分别增加6.7%和19%。来自GCMs的不确定性分别是来自水文模型的2.6和 2.1倍;（2）在两个不同升温条件下,月径流量集合平均的占比与基准期各月径流量的占比表现出高度一致性,但是升温1.5℃和2.0℃时的月最大径流量占比分别为47.8%和40.5%,表明在未来升温时段内,月径流量占比变化并不显著,但是极端月径流的变化较大;（3）全球升温1.5℃时,枯、丰水期日径流量增幅分别为3%和10%,但枯、丰水期径流贡献率变化幅度都不大。全球升温2.0℃时,枯、丰水期增幅分别为3.6%和8%,但枯、丰水期径流贡献率都呈下降趋势。全球升温1.5℃和2.0℃时,50年一遇（P=2%）的洪水流量,将分别比基准期增加26.3%和20.7%。基准期50年一遇的洪水将可能变成20年一遇,多年平均最大日径流量较基准期也有增加。     

近47年云贵高原汛期强降水和极端降水变化特征

利用云贵高原159个常规气象站1961～2007年汛期（5～10月）逐日降水量,用百分位法定义站点强降水和极端降水阈值,对强降水和极端降水事件进行了分析研究。结果表明：云贵高原汛期强降水和极端降水阈值地理分布差异较大,与汛期降水量关系不大,而与站点海拔高度显著负相关;1961～2007年汛期降水量变化趋势不明显,但降水日数显著减少,降水有集中的趋势;强降水量和极端降水量具有与汛期降水量相似的年际波动特征,极端降水与汛期降水的相关高于强降水;以强降水量和极端降水量与汛期降水量的比重表征事件的强度,两者均呈显著增加的变化趋势,并在1990年代初期发生了显著增加的突变;强降水和极端降水与夏季季风强弱变化显著负相关。     

近50年鄱阳湖五大流域降水变化特征研究

基于鄱阳湖流域在江西省内部分对应的79县市气象站1960～2006年逐日降水观测资料,采用线性回归的方法分别研究五大流域的年降水量、降水日数、暴雨日数等3要素的变化趋势,并用Mann法进行了变化趋势的显著性检验,用距平与均方差之比达到15和20作为气候异常检验指标,对各流域的各时间序列进行了异常检验,采用了Mann Kendall法对各时间序列进行突变检测。结果表明：（1）各流域的年降水量变化趋势基本一致,年降水量与年暴雨日数密切相关;饶河流域强降水事件较多,降水强度大,赣江中游流域降水时间分布相对较均匀,强降水事件较少;（2）各流域年降水量、暴雨日数总体呈波动上升趋势,20世纪90年代以来暴雨日数异常偏多的概率最大;（3）年降水日数以20世纪80年代中期为界,之前呈波动上升趋势,之后呈波动下降趋势,2002年至今各流域降雨日数明显偏少;（4）各流域的年降水量、降水日数、暴雨日数均未出现趋势性的突变;（5）近50年来鄱阳湖流域降水时间分布不均的情况加剧,旱涝灾害风险增加。     

武汉市主要年气候要素及其极值变化趋势

根据武汉市1951~2007年57年间主要气候要素及其极值的年序列（共17个）,通过趋势分析和年代际比较分析,揭示武汉市气候变化对全球气候变化和当地城市化的响应。结果表明：武汉市5项气温均表现出一致的升温趋势,其中平均气温、平均最低气温、极端最低气温最明显,1970年代中后期升温速度加快; 4项降水要素变化均不显著,只有年降水日数接近信度01的显著性,其中年降水量为弱的增加趋势,同时有明显的年代际差异,1950、1980、1990等年代明显偏大（多）,年降水日数、最大日降水量为减少趋势,但暴雨日数是增加的;年平均和最小相对湿度均呈现下降趋势,但年平均相对湿度达到极显著程度;平均风速、最大和极大风速以及大风日数一致性极显著减小;日照时数表现为减少趋势;年平均气压为先升后降,上升趋势不明显。可见武汉市各项气温、风速及其极值、相对湿度、日照时数等变化显著,降水、气压变化不显著,这些变化是全球气候变暖和城市化进程共同作用的结果.     

1961~2010年大渡河流域极端降水事件变化特征

基于大渡河流域1961~2010年逐日降水数据资料,运用Mann-Kendall非参数检验、Morlet小波分析法,分析了近50a来大渡河流域极端降水事件的时空变化特征。结果表明,大渡河流域的极端降水指数均呈现出相对稳定的波动增加;多年平均值均呈现出由西北向东南方向逐渐增多的分布特征,变化趋势的空间分布存在着区域差异:除强降水日数外,其他极端降水指数均呈现下游增加,上游减小的变化趋势,大渡河流域极端降水与年降水量变化趋势密切相关。大渡河流域各指数突变特征不一致,1d、5d最大降水量突变年集中在1974~1976年前后;强降水日数、极端降水量及极端强降水日数发生突变的年份分别为1984年、1979年及1977年,且突变后呈现明显的增大趋势。大渡河流域极端降水指数周期特征较复杂,但普遍存在5~10a的年际振荡周期和20~25a的年代际振荡周期,且25a是最强的主周期。     

淠河流域不同强度等级降水变化研究

淠河流域降水时空变率大,深入分析不同强度等级降水的特征和变化,对于全面揭示研究区气候变化、合理有效利用水资源、防治洪旱灾害具有十分重要的意义。基于淠河流域12个气象站1958~2012年逐日降水资料,分析年、季不同级别降水量(频次)的变化特点,以及主汛期(5~9月)连续3d最大降水量的概率分布。结果表明,淠河流域小雨量(频次)四季分布比较均匀,级别越高,降水频次越少,分布越集中,夏季暴雨多发。淠河流域年总降水量增加趋势不显著,总降水频次则显著减少。夏季各级别降水量(频次)均呈增加趋势,其中暴雨增加最显著,冬季总降水频次无明显趋势变化,小雨、中雨量增加显著,春、秋季总降水频次和小雨频次的减少趋势极其显著。淠河流域暴雨量、暴雨频次均在1968年发生增多突变,小雨频次在1975年有极显著减少突变,年总降水量有增多突变,总降水频次则有减少突变。自20世纪70年代后期以来,研究区主汛期连续3d极端强降水出现概率加大,不同重现期极值增大,洪涝灾害风险加剧。     

无锡城市化对气象要素的影响

近20a来,无锡城市化和工业化发展较快,建成区面积显著增加,耕地面积锐减;能源消耗量、汽车拥有量以及工业废气排放量逐年增加。利用1955~2012年无锡市气象资料,对无锡市近60a来的气候变化特征进行分析,并讨论了气候变化特征对城市化的响应。结果表明:(1)近60a来无锡市平均气温、最高和最低气温、极端最高和最低气温都呈上升趋势,高温日数逐年增加,且1980年后尤为明显,低温日数减少,气温日较差减小。(2)年平均相对湿度呈下降趋势,2000年以后下降明显,年平均相对湿度≤75%的年份有10a,全部都出现在2002年后。年平均降水量变化不大,小雨频次减少,雨量区域性分布不均匀;极端降水年增加,且雨量较为集中。低云量和日照时数减少,2002年以后低云量基本在25%以下,90年代日照时数降幅最明显,平均日照时数减少了129.1h。(3)城市热岛效应全年都较显著,冬季更为显著,城市气温高于区域均值0.3℃~0.8℃,沿湖地区和乡村则基本低于区域均值0℃~0.8℃。(4)霾日数明显增多雾日数显著减少,2003年后霾日数大都在30d以上,雾日数在10d左右。(5)城市化和工业化发展引起了城市热岛效应和城市浊岛效应,改变了下垫面条件,影响了气温、相对湿度和降雨的时空分布,也导致了霾日的增加和雾日的减少。     

长江流域不同类型降水量的非均匀性分布特征

基于长江流域1963~2016年131个气象站点逐日降水资料,计算了年降水、强降水（极端降水和暴雨）的集中度（PCD）、集中期（PCP）,并结合M-K非参数性趋势检验分析以及相关分析等方法对长江流域降水非均匀性分布特征及其趋势进行了分析,目的在于揭示不同类型降水量在流域内非均匀性分布的特征,加强对强降水在时空分布上的理解。结果表明：流域多年平均年内日降水量集中度（PCDDP）、集中期（PCPDP）均由下游向上游递增,PCDDP变化趋势不显著而PCPDP变化趋势在空间上差异明显,在流域中下游呈增长趋势、上游呈减小趋势;年降水量与PCDDP呈显著正相关的地区主要分布在四川盆地;流域年极端降水量PCDEP、PCPEP的多年平均分布及变化趋势与PCDDP、PCPDP相似。流域多年平均暴雨量（日降水≥50 mm）从下游向上游递减,在四川盆地较四周高,暴雨在流域东部呈增长趋势,在四川盆地呈减小趋势;年暴雨量集中度（PCDRP）、集中期（PCPRP）从流域东南向西北递减,在湖北、贵州以及四川东部PCDRP呈增加趋势,在流域东南部呈减小趋势;PCPRP在江浙、安徽、湖南及贵州地区呈不明显的增加趋势,在四川、云南等地呈减少趋势。     

环洱海地区气候变化特征研究

环洱海地区是云南省具有高原湖泊生态脆弱区、民族文化多元融合区和乡村经济发展活跃区等多重叠合特征的典型区域,是全球气候变化影响的敏感区和脆弱区。以环洱海地区1951~2014年6个基本站点的逐年平均气温、极端最高气温、极端最低气温、降水量、最大日降水量和日降水量≥0.1 mm日数资料为基础。采用线性倾向估计、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析和R/S分析等方法,研究了环洱海地区气候变化规律。结果发现:自1951年以来,环洱海地区年均气温和极端最低气温呈现出升高的趋势,而极端最高气温则呈现降低的趋势,变化速率分别为0.07℃/10 a、0.03℃/10 a和–0.14℃/10 a,对于年降水量、最大日降水量和降水日数而言,三者均为减少趋势,速率分别为–12.85 mm/10 a、–1.09mm/10 a和–1.73 d/10 a;环洱海地区年均气温、极端最高和极端最低气温均没有发生突变,年降水量和降水日数在2010年发生了一次减少突变,而最大日降水量则没有检测到突变的年份;环洱海地区年平均气温和年降水量在长时间尺度上的周期性变化最为显著,分别存在30 a和33 a左右的周期变化,并贯穿整个研究时段,而短时间尺度上的周期变化局域性特征突出;从未来演变趋势来看,年平均气温和极端最低气温将维持升温趋势,而极端最高气温则将持续降低趋势,年降水量继续减少的趋势未来将会逆转,但最大日降水量和降水日数两者将持续减少的概率更大。     

近52a长江中下游地区极端降水的时空变化特征

长江中下游地区是我国主要农业区,同时也是降水异常,洪涝灾害频繁发生的地区之一,对长江中下游地区极端降水变化的研究,可以为该区农业生产及防洪减灾提供参考依据。利用1961~2012年间的长江中下游地区84个站点的逐日降水观测资料,基于年最大日降水(AM)序列与超门限峰值降水(POT)序列,通过滑动平均、Mann-Kendall检验法、线性倾向估计等方法,分析了该地区极端降水事件的时空变化特征。结果表明:(1)长江中下游地区近52a来极端降水量呈现为较明显的增加趋势,且极端降水量速率为9.3mm/10a,存在较为明显的年代际波动变化特征,1990年以后进入极端降水量偏多的时期;(2)AM与POT序列多年平均值大值主要分布在江西省大部、湖北东南部以及安徽南部;AM与POT序列多年标准差大值主要分布江西东南部与北部,湖北东南部以及湖南西北部;AM序列多年平均值与标准差均高于POT序列,AM序列年际间振幅要明显强于POT序列,极端降水年际变化幅度大于年内变化;(3)长江中下游沿岸地区年最大日降水量主要表现为增加趋势,长江以北的西部地区则主要表现为减少趋势;长江沿岸地区以及中东部地区的极端降水量主要表现为增加趋势,西部地区则主要表现为减少趋势。     

嘉陵江流域极端降水变化及其对水文过程影响的初步研究

以嘉陵江流域为研究区,利用流域1961~2010年实测逐日降水数据和北碚水文站逐日流量数据,对流域典型极端降水指标和水文指标进行了时空演变分析,并探讨了流域不同空间区域的降水与水文过程的相关关系。研究表明,嘉陵江流域北碚水文站流量与流域不同区域降水具有良好的相关性,典型极端水文指标与极端降水指标的变化趋势基本一致。1961~2010年,在嘉陵江流域年降水量和北碚水文站年平均流量均呈现减少的背景下,流域内表征暴雨事件的极端降水指标和表征洪水过程的极端水文指标以减少趋势为主,而表征干旱事件及低水过程的极端降水与水文指标则呈一定的增加趋势,特别是年内无雨日数显著增加。     

中国长短历时暴雨时空变化格局及其对总暴雨贡献的研究(1951—2010)

采用中国1951—2010年659个站点的日值降水数据,以暴雨持续长短为标准对短和长历时暴雨计算,结果表明:在空间上,中国短历时暴雨量从1951到2010年呈现出由东南沿海向西北内陆梯次减少的现象,而长历时暴雨量则主要集中在广东、广西、海南等东南沿海地区。在时间上,中国年际和年代际短和长历时暴雨均呈现增加趋势。在降水贡献率占比上,1951—2010年中国总暴雨量占总降雨量以及总暴雨日占总降雨日的比例分别为6.1%—27.7%和0.6%—2.5%;同期中国短历时暴雨量在总暴雨量和短历时暴雨日在总暴雨日中的比例分别为75.9%—89.4%和75.6%—89.2%,短历时暴雨占主导地位;而长历时暴雨量在总暴雨量和长历时暴雨日在总暴雨日中的比例分别只占10.6%—24.1%和10.8%—24.4%。在降水贡献率变化趋势上,在1951—2010年间,中国总暴雨对总降雨的贡献率呈增加趋势,其雨量和雨日的贡献率趋势分别为2.1%/10a和0.2%/10a;短历时暴雨对总暴雨的贡献率也呈增加趋势,其雨量和雨日的贡献率趋势分别为0.5%/10a和0.4%/10a;而长历时暴雨对总暴雨的贡献率呈减少趋势,其雨量和雨日的贡献率趋势分别为-0.5%/10a和-0.4%/10a。以上结果表明中国降水在朝着极端化方向变化,短历时暴雨增多显著。     

2℃和1.5℃目标对中国国家自主贡献和长期排放路径的影响

在《巴黎协定》设置的混合减排机制下,中国的INDC尽管自主提出,但也受全球气候目标及全球减排进展的影响。本文基于气候公平的不同原则,建立了公平分配未来碳排放空间的综合性框架,并利用最新情景研究数据,分析了2℃和1.5℃目标对中国INDC力度以及长期排放路径的影响。研究结果表明:第一,相比2℃目标,1.5℃目标对本世纪内全球累积碳排放空间、关键时点的减排目标、近期减排力度以及碳中和时间等都提出了更高要求。第二,根据公平分配方案的评估结果表明,2℃目标下,中国现有INDC在责任方案下能够满足减排要求,而在其他方案下存在排放差距。而在1.5℃目标下,中国在四个方案下均无法满足减排要求,且排放差距进一步扩大。第三,2℃和1.5℃目标对中国确定长期排放目标以及碳中和时间,也会产生显著影响。相比2℃目标,1.5℃目标下,中国2050年排放相对2010年下降率需要再增加约15个百分点,实现碳中和的时间需要提前15年左右。因此,中国需要根据公平分配研究给出的提高INDC力度要求的区间,提前准备《巴黎协定》后关于全球盘点和INDC更新议题新一轮谈判的应对策略,同时应尽早启动制定长期低碳发展战略的政策研究进程。     

1960~2010年长江流域极端降水的时空演变及未来趋势

本文采用长江流域内分布较均匀、无缺测站点的1960~2010年逐日降水资料,借助趋势和突变分析、R/S分析和水文频率分析等方法,研究该流域极端降水的时空演变特征和未来趋势。结果表明：（1）长江流域区域平均气候平均降水量（PAV）、简单日降水强度（PINT）、强降水贡献率（PQ95）、强降水阈值（PF95）、最大1日-10日降水量（PX1D-PX10D）基本均呈上升趋势,中下游各极端降水指数均大于上游,同时,中下游的各指数年际变化比上游更剧烈。（2）PAV与PF95的空间分布类似,但前者在流域中部地区下降、两侧上升,而后者为中部上升、两侧下降;PINT与PQ95的空间分布相似,均为大部分地区呈上升趋势,仅西北部下降。PX1D-PX10D总体上以上升为主,但随着持续时间的增长,下降的区域有明显的扩大,而上升的区域有明显的缩小。（3）未来长江流域极端降水将以现有趋势继续发展,并将以上升趋势为主,流域洪涝灾害风险加大。（4）遂宁站PX1D、安化站PX10D极端降水的频率分析表明,直接采用整体数据计算设计降水量会使结果偏于不安全,对于较长重现期的设计降水表现更显著,因此对于极端降水量发生显著变化的情况需要深入研究,探讨更好的设计降水估计方法。     

湖北省双季稻生长季降水及洪涝变化特征

利用1961～2008年湖北省双季稻区常规气象站资料,统计计算了双季稻产区在早晚稻生长季的降水量、暴雨量、暴雨日数以及洪涝发生次数,揭示了近50 a来双季稻区降水及洪涝的变化特征。结果显示：湖北省双季稻区在早晚稻生长季的降水量都有弱的增加趋势,尤其是鄂东北局部和江汉平原南部;在水稻抽穗扬花至成熟期间,早稻暴雨量大部有不显著的增加趋势,而晚稻则大部为弱减少趋势。早稻生长季内洪涝的发生次数总体呈增加趋势,局部地区严重洪涝发生次数加大;晚稻生长季洪涝总次数有略减少趋势,重度以上洪涝发生很少,但呈略增加趋势     

鲁中地区极端降水变化特征

基于鲁中地区8个气象站1980—2014年逐日降水数据,统计极端降水阈值,并利用线性倾向率、Morlet小波分析和经验正交分解(EOF)等方法分析极端降水的时空变化规律。结果表明:鲁中地区日极端降水阈值为33.2—40.4mm,东北部平原最低,山区最高,日最大降水量由中部地区向南北两侧递增;鲁中地区极端降水日数随时间呈非显著性增加趋势,2002年为突变发生年份,有2年的主要变化周期,主要空间变化规律一致,但在第二特征向量上呈现山区和平原变化的不一致性;年极端降水强度随时间呈增加趋势,1992年为突变年份,年极端降水日数占年降水总日数的5%,贡献了32%的年降雨量;鲁中地区极端降水最早出现在4月,最晚平原地区出现在10月,山区出现在11月,最多出现在7—8月,月际变化的地域差异不大。     

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%     

安徽省近49年短历时强降水事件趋势变化特征

为了加强对小时时间尺度的雨强特征及变化分析研究,基于安徽省1961～2009年16个台站1小时降水量资料,针对超过98%分位点的短历时强降水事件,分析其短历时强降水量、降水次数、降水强度、占总降水的比重及日分布的趋势变化特征。结果表明：近49 a来安徽省短历时强降水量总体呈增多趋势,且自东向西增加趋势逐渐显著。由M K突变检验法分析可知,2001年后有明显的向上突变整体增多,2005年后突变显著。主要是短历时强降水次数的增多导致短历时强降水量增多。近49 a来安徽省总降水量增加的78%来源于短历时强降水,且在总降水时间日趋减少的情况下,短历时强降水时间增加,对总降水的贡献越来越大。而在日分布方面,短历时强降水的日分布呈明显的双峰结构,频发时间段分别位于午后到傍晚、后半夜到早晨。但出现在上午的短历时强降水量及次数的增长趋势要明显超过午后到傍晚,因此可推测未来峰值和谷值的差异将减小,双峰的特征将逐渐减弱     

三峡库区汛期极端降水非均匀性特征

利用极端降水量集中度和集中期讨论三峡库区汛期极端降水量的非均匀性分布特征。结果表明: 三峡库区极端降水量空间分布表现为西南部和东北部地区相对较少,中部、东南部相对较多。库区汛期极端降水集中度和集中期的空间差异不大,集中程度总体较差,东北部和西部地区极端降水相对集中,中部相对分散。库区极端降水主要集中在6月底和7月上中旬,东北部和西部偏西地区集中期相对较晚,中部地区集中期相对较早。库区汛期极端降水量的分配状况与同期极端降水量存在较好的关系,即极端降水量越少,则极端降水量越集中、集中期越早;反之极端降水量越多,则极端降水量越分散、集中期越晚,尤其是在库区东北部地区最为显著。三峡库区蓄水后极端降水集中程度在空间上一致性较好,表现为蓄水后更为分散;极端降水量和集中期则在空间上差异显著,大致表现为蓄水后东北部极端降水增加并延迟;西南部极端降水减少并提前     

安徽省洪涝致灾危险性时空格局预估

预估未来极端天气事件致灾危险性对于评估气候变化对人类经济和社会的潜在风险具有极其重要的意义。本研究采用PRECIS模式模拟的气候情景数据,选取年均暴雨日数、年均最大三日降水量、高程、坡度和距河湖距离五个指标,对SRES B2情景下未来安徽省县域尺度洪涝致灾危险性时空格局进行预估。结果表明:相对于现阶段(1981-2010),未来安徽省年均暴雨日数和最大三日降水量总体上呈现北部减少、南部增加的趋势;各时段安徽省洪灾危险性等级由北向南大致呈逐渐升高的趋势;未来安徽省洪灾危险性格局变化主要发生在近期(2011-2040)和中期(2041-2070);到中期时段,安徽省洪灾危险性处于5级的县域个数和面积百分比分别为16个和17.87%,是现阶段的2倍和2.24倍。研究结果可为气候变化背景下该地区洪涝灾害风险管理提供科学依据。