明清苏浙沿海台风风暴潮灾害序列重建与特征分析

在系统搜集、整理明清苏浙沿海潮灾记录基础上,建立风暴潮频率辨识方法,复原台风风暴潮灾害750次,据此建立逐年风暴潮频率序列。分析显示,1460~1480年、1570~1595年、1715~1745年、1785~1810年、1880~1890年为风暴潮活跃期。明清苏浙沿海风暴潮存在45 a、25 a、14 a三种时间尺度周期,其中45 a周期最为显著。气候跃变分析表明,1402年、1457年、1566年、1624年、1652年、1711年、1846年、1880年风暴潮活动趋于活跃;1444年、1477年、1543年、1634年、1799年、1856年风暴潮趋于平静。与1470年以来温度距平曲线对比显示,气候冷暖与风暴潮发生频率有一定正相关性,全球变暖背景下苏浙沿海可能面临更为严重的风暴潮威胁。苏浙地区明清时期风暴潮灾害空间分布差异明显,大部分风暴潮记载集中于长三角、杭州湾地区,苏北地区风暴潮数量少但影响范围广,浙东地区受地形和经济发展程度影响,风暴潮记载数量少且集中于滨海。     

上海地区台风灾害损失评估

台风是一种生成于热带或副热带洋面上的破坏性很强的天气系统。历史上台风对上海曾造成较大的影响和经济损失。利用上海气象站风、雨观测资料、上海基础地理信息数据、上海社会和经济数据以及台风灾情资料,利用逐步回归方法建立了上海台风灾害损失评估模型,并开展了上海台风灾损的年际变化和地区分布差异评价。结果表明建立的台风灾害损失评估模型可以用来进行台风灾损评估。近50 a来上海台风灾损度的变化趋势不明显,上海地区因台风影响造成的损失以沿海的崇明、南汇最严重,其次是地势低洼的青浦、金山和松江,中心城区和闵行台风灾损最低。由于历史台风灾情资料记载的不完整性和本评估未充分考虑上海社会经济发展及自然灾害防御能力的提高对台风灾损的影响,评估结果还具有一定的不确定性。深入综合考虑台风灾害致灾性和当地社会经济发展变化,建立更科学的台风灾害损失评估模型,是今后的研究方向     

基于SPEI的湖北省近52年干旱时空格局变化

根据湖北省及周边地区40个气象台站1960~2012年实测气象资料,基于多时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI),选取干旱频率、干旱站次比和干旱强度等评估指标,研究结果表明:湖北省干旱影响范围总体较大,全域性干旱年份达54%;但干旱强度偏轻,平均干旱强度为0.65,近52a来仅有两次重旱年,干旱强度在中旱及以下的年份占85%,且年际差异较大;省内干旱强度和站次比变化趋势基本一致,近52a来,总体均呈不明显上升趋势,趋势率分别为0.041/10a和3.692/10a,20世纪80年代前后呈先下降后上升趋势;湖北省总体干旱发生频率较小,52a平均干旱频率在16.5%~18.2%之间,空间分布特征呈现东高西低的特征;干旱发生频率呈先下降后上升的趋势,20世纪70、80年代最低;2000年以后干旱强度、站次比和频率均达到最高,并且有持续上升趋势。     

近44年山西省晋城市旱涝规律分析

利用山西省晋城市44年(1970-2013)逐年5县市降水资料,基于Z指数、降水距平、湿度指数等旱涝指标对晋城市旱涝进行时空规律分析和等级评定。结果表明:晋城市是个旱涝间发的地区,20%是非正常年份,干旱平均隔2年发生一次;晋城市发生大旱和大涝几率相当,而各县区普遍易发生年中短旱;20世纪70年代属于偏旱,80年代以涝居多,90年代偏旱,21世纪初偏涝;旱涝发生的频率有上升趋势;晋城市发生连旱时间不长,连旱1次(1978-1979年),连涝1次(1975-1976年),大涝2次(1982年沁水和1971年的陵川),2003年出现区域性洪涝灾害。小波分析表明:晋城市旱涝在3年的振荡周期最强;其次是19年的周期次强;7年左右周期最弱。     

1644~1949年长江三角洲地区五种洪涝致灾因子组合特征分析

为研究洪涝灾害中不同洪涝致灾因子组合特征对灾害的决定作用,基于历史文献资料,对长江三角洲地区1644~1949年五种洪涝致灾因子(简称洪涝因子)——连续降水、台风、潮灾、上游洪水以及强降水——分类辨识并逐年赋值统计,得到1644~1949年长江三角洲逐年洪涝因子总值序列。结果表明:(1)影响洪涝的因子平均为1.66个,依据洪涝因子总值序列变化趋势,研究时段可划分为三阶段:阶段一,1644~1718年,三因子与四因子洪涝年多集中于这一阶段,该阶段均值高于全段均值与其它两阶段;阶段二,1719~1864年,该段波动较大,单一因子与二因子洪涝年发生频次较高,该段均值最低,其中单一因子洪涝年以强降水因子的影响为最多;阶段三,1865~1949年,大多出现单一因子与二因子洪涝年,整体波动较小,为较平稳的时段。(2)单一因子洪涝年发生频率最大,以强降水因子出现最多,二因子洪涝年发生频率次之,以连续降水-强降水比例最高,三因子洪涝年以连续降水-台风-强降水为最多,四因子洪涝年出现最多的为连续降水—台风—上游洪水—强降水的因子组合,未出现五因子洪涝年。(3)按灾情影响范围辨识了长江三角洲地区1644~1949年6个极端洪涝灾害年和7个极端台风灾害年,发现极端洪涝灾害年主要集中于阶段一中期和阶段二后半期,包括2个四因子年、3个三因子年和1个二因子年,都与连续降水和强降水有关;而极端台风灾害年多发生于阶段二前半期,多为台风与潮灾共同致灾。     

台风“麦德姆”影响山东的暴雨特征分析

利用常规观测资料、地面加密自动站资料、NCEP/NCAR再分析资料和风廓线雷达等资料对2014年第10号台风"麦德姆"影响山东的暴雨特征进行了分析。结果表明:强降水出现在台风路径的左侧及台风中心附近。前期为台风环流本身造成的降水,后期为中低纬系统相互作用造成的强降水。台风暴雨落区与整层大的比湿、强烈的水汽通量辐合和中层存在强上升运动速度大值区有关。冷暖空气相互作用在台风中心北侧低层产生温度梯度大值区抬升了高层暖湿空气导致暴雨的产生。正负垂直螺旋度加强的时段刚好和鲁中东部、鲁东南和山东半岛的强降水集中时段相对应。此次风廓线雷达对此次台风的短时强降水有较好的指示意义,低层东北风的向上扩展和风力的加大对应着降水强度的逐渐增强。     

台风“梅花”影响山东的降水落区及路径特征分析

本文利用高空观测资料、地面观测资料、NCEP/NCAR全球再分析资料、加密自动站资料、FY-2E卫星云图资料、雷达等资料对2011年第9号台风"梅花"影响山东的降水落区和路径特征进行了分析。结果表明:台风引起的降水分布与水汽通量辐合区、相对湿度大值区、上升运动对应较好。在台风北上过程的中后期,暴雨落区与台风当时的位置和干冷空气的强度有关。台风的对称性对降水的影响较大。此次台风"梅花"生命史长,路径不确定性大。高空引导气流和副高位置和强度的变化对台风路径的预报是一个重要的参考指标。与某些台风影响山东形成远距离暴雨的预报相比,台风"梅花"降水的预报难度更大,要更多的依赖卫星云图、雷达、加密自动站等资料的综合运用,发挥短时临近预报的作用。     

基于WRF模式热带气旋对西南低涡暴雨作用数值试验研究

基于WRF模式,利用发生在远距离“天鹅”台风作用下的西南低涡暴雨个例,通过修改台风动力风场,分析了不同数值试验中西南低涡降水系统对台风系统的响应。结果表明：在“天鹅”台风作用下,增强了水汽和不稳定能量的输送,导致了长时间强降水的发生;不同的台风动力风场作用下,西南低涡的移动路径具有明显的不同,降水也具有明显的区域性局地差异;在增强（减弱）台风倒槽动力风场环流作用下,低涡系统中心偏西（东）偏北（南）,相应地,低空急流输送带偏东（西）,进而导致中低层水汽和不稳定能量输送偏东（西）,以及中低层辐合带空间位置偏东（西）,进而对区域性降水空间位置产生影响,导致了降水区域局地性差异,表明远距离台风对西南低涡环流系统具有重要影响     

气候变化对中国海洋和海岸带的影响、风险与适应对策

本文评估了20世纪中叶以来全球和中国海洋气候驱动因子(致灾因子)的变化及其对中国海洋和海岸带的影响和风险。结果表明:①自20世纪中叶以来,海洋升温、海平面上升、台风-风暴潮,以及海洋热浪等海洋气候致灾因子的危险性(强度、频率和范围等)显著增加。②海洋升温引起海洋物候的显著变迁,导致中国海洋物种组成和地理分布发生变化,以及赤潮、绿潮和大型水母暴发性增殖等生态灾害频繁发生;中国沿海海平面持续上升对红树林和河口等滨海湿地典型生境造成威胁,频繁的海洋热浪引起热带珊瑚加速退化并屡屡造成海水养殖业的重大损失。③近几十年来,大规模围填海、污染物排放和过度渔业捕捞等人类活动增加了中国海洋和海岸带生态系统的暴露度和脆弱性,加剧中国滨海湿地面积的减少、湿地生境的退化、生物多样性和生态系统稳定性的下降,导致中国近海重要海洋渔业经济种类的低龄化、小型化,以及渔业资源的严重衰退。④海平面的上升还加大了海岸侵蚀、海水入侵与河口区咸潮入侵的影响,以及台风-风暴潮对沿海地区的洪涝灾害影响和对沿海经济社会造成的损失。⑤未来不同气候情景下(温室气体从低排放到高排放情景,RCP2.6,4.5和8.5),到21世纪末,中国海洋温度和海平面将有大幅度上升,可能成为全球海洋变化最为显著的区域之一,沿海许多地区当前百年一遇的极值水位事件将变为几年一遇甚至低于一年一遇(RCP8.5),沿海地区很可能面临更严重的灾害风险。为此,本文进一步分析并讨论了中国海洋和海岸带地区应对气候变化的若干适应对策措施以及不确定性问题,以期为保障中国沿海地区经济社会的可持续发展提供科学参考。     

近45 a来我国农业气象灾害变化特征及其对粮食产量的影响

利用农业部种植业管理司发布的数据,针对近45 a(1970~2014年)来我国农业气象灾害变化特征及其对粮食产量影响的问题,采用数理统计和偏相关分析方法进行了研究。结果表明:黑龙江、山东和河南是受灾和成灾面积最大的省份;山西和内蒙古是受灾率和成灾率最高的两个省份;旱灾是我国主要的气象灾害,洪涝灾害波动明显,沿海地区台风灾害持续上升;东北地区旱灾比重增加,低温灾害有所减轻;华东地区洪涝、低温和台风灾害比重增加;华北地区低温和风雹呈现上升趋势;华南地区台风灾害增长显著;西北地区风雹和低温增加;西南地区旱灾和洪涝走势相反;中南地区旱灾减轻,洪涝加重;气象灾害直接影响到粮食总产量,干旱和洪涝灾害影响尤为明显;气象灾害与粮食产量的关系呈现出先上升后下降趋势。     

基于RDI指数的云南1960~2013年#br# 旱涝变化特征分析

利用云南省40个气象站逐日降水量和蒸发量数据,采用RDI指数研究云南旱涝灾害的时空分布特征。结果表明：云南年际、季节旱涝与历史记录十分一致,1960~2013年云南年RDI指数呈下降趋势,表现为变干趋势,但不显著;2001年以前发生雨涝年的强度和站次比较干旱年明显,在此之后,发生干旱年的强度和站次比较雨涝年明显。季节尺度上,春季呈显著的变湿趋势,夏、秋、冬季呈不显著的变干趋势;春、夏季分别突变于1980年和1965年。从空间分布上来看,年、夏、秋、冬季整体以滇南和滇东北呈变干趋势,而滇西北呈变湿趋势;春季除滇东北外,其余区域均呈变湿趋势;年际、季节干旱频率以滇西北、滇西南、滇东南较高;年、春、夏、秋季重旱频率以滇中和滇东十分突出;年、夏、秋季特旱频率均以滇东北十分突出,春季滇中和滇东北极易发生特旱;冬季以滇中重旱频率较高,特旱极易发生在滇西北、滇西南、滇东北。年际、季节雨涝频率以滇西、滇东南较突出。年重、特涝频率以滇西南十分突出;春季重涝频率以滇西南和滇中较突出,特涝频率以滇中和滇东南较突出;夏季重、特涝频率均以滇西北较高;秋季重涝频率以滇西北较高,特涝频率以滇东南较高;冬季重涝频率以滇东南较突出,特涝频率以滇西北较高。 关键词： 云南省;RDI指数;旱涝变化趋势;时空特征     

近55年来华东地区旱涝时空变化特征

基于华东地区89个气象站点近55年逐月降水资料,运用趋势分析法、IDW空间插值法、标准化降水指数(SPI)等方法,分析了1960~2014年期间我国华东地区旱涝灾害时空变化特征,并探讨了淮河南北旱涝的时空差异。结果表明:(1)近55年华东地区降水量整体呈波动上升趋势,其中淮河以北地区降水量呈波动下降趋势,而淮河以南呈上升趋势。(2)从年尺度旱涝变化看,华东地区雨涝频率大于干旱频率,但干旱强度大于雨涝强度,且淮河以南地区的干旱强度大于淮河以北,而雨涝强度小于淮河以北。(3)华东地区南北旱涝站次比呈反向发展趋势,即淮河以北旱灾影响范围不断扩大,雨涝影响范围不断减小,淮河以南与之相反。(4)华东地区严重旱涝频率在空间分布上呈南北反向格局,即淮河以北旱灾频率高,涝灾频率低;淮河以南涝灾频率高,旱灾频率低。     

清代1644~1911年期间珠江流域旱涝灾害时空特征分析

通过收集和整理1644~1911年珠江流域旱涝灾害历史文献资料,利用受灾县次划分旱涝等级法重建268a来的旱涝等级序列。并运用滑动平均、累积距平、EEMD、IDW等方法分析旱涝序列的时空特征。结果表明：清代1644～1911年珠江流域旱涝灾害频发,且涝灾的频次略多于旱灾,可以将1644～1911年珠江流域旱涝灾害划分为3个偏旱期和2个偏涝期,旱涝变化存在年际（准2 a、准5 a）、年代际（准10 a、准24 a和准54 a）和准世纪际（准134 a）上的3类变化周期。清代珠江流域旱涝灾害的受灾县次比在空间上存在明显的差异性,总体上洪涝灾害多于干旱灾害。珠江流域各府（州）的干旱灾害空间分布不均匀,整体上由东向西递减,洪涝灾害的频次空间分布上具有区域相连性,主要集中广东、江西两省以及云南省中部地区。     

泛长江三角洲城市旅游经济发展的空间效应

基于泛长江三角洲2002~2012年市域面板数据,并借助面板SDM及空间效应分解方法,对区域城市旅游经济发展及其动力因子的空间效应进行实证分析。结果表明:1区域城市入境和国内旅游发展都存在明显的空间依赖性和空间溢出效应,当邻近城市入境和国内旅游发展水平每提高1%,将促进本城市入境和国内旅游发展水平增加约0.257%和0.312%;2区域城市入境和国内旅游发展各动力因子的空间交互作用也较为明显。旅游资源禀赋、旅游服务设施、旅游交通设施和城市经济发展水平对入境旅游发展具有显著的空间溢出效应,旅游服务设施和城市经济发展水平对国内旅游发展的空间溢出效应也较显著。3保障性因子多为正向溢出,吸引性因子多为负向溢出。前者体现了动力因子的空间模仿效应,后者反映了空间竞争效应。保障性因子和吸引力因子的空间效应强度及作用路径差异推动着区域旅游发展格局不断演进。     

江浙沪地区历史重大洪涝灾害情景下的人口和GDP物理暴露量分析

利用江浙沪地区1644～1949年洪涝灾害数据库,基于年受灾县次,对该地区历史重大洪涝灾害年进行了辨识,并以历史重大洪涝灾害为情景,对其重现于2010年的人口和GDP物理暴露量进行分析,得到以下结论：(1）按受灾县次划分,1644～1949年江浙沪地区重大洪涝灾害频率在50～100年一遇的为1670年、1683年、1804年;100～300年一遇的为1823年、1849年;300年一遇的为1931年;（2）重大洪涝灾害暴露区主要集中于长江三角洲地区;（3）6次重大洪涝灾害情景下,人口物理暴露量基本超过2010年该区人口总量的40%,而GDP物理暴露量则几乎超过了其总量的50%;（4）江苏受灾最为明显,上海受灾幅度波动最大,尤其是在100年一遇洪涝灾害前后受灾影响差距很大,浙江受灾影响相对稳定;（5）该区人口、GDP物理暴露量并不一定与受灾县次呈典型的正相关关系,可能与其人口、经济分布格局等因素有关     

淮河流域近50年降水异常及其大尺度环流特征

根据国家气象中心整编的全国714站月平均降水量资料,运用REOF分析、Morlet小波分析、差值分析等方法,通过对淮河流域代表站点的选取,分析了1960～2009年淮河流域降水的趋势变化特征、周期特征,以及多雨、少雨年的大气环流异常特征。结果表明：（1）淮河流域年降水总量呈缓慢增长趋势,20世纪80年代初期由负距平转为正距平。冬季和夏季降水量呈显著增长趋势,春季和秋季降水量呈显著减少趋势,80年代前期为降水变化的转折期;(2)淮河流域夏季降水存在准3 a的显著振荡周期和准10 a的次显著振荡周期,同时在60～90年代还存在准6 a振荡周期;（3）淮河流域多雨年,500 hPa经向风偏强且范围广,850 hPa上从孟加拉湾经南海向华东地区的水汽输送明显偏强,在江苏、安徽地区有水汽的正涡度辐合区;少雨年,经向风偏弱,华东地区方向的水汽输送明显减弱;（4）多雨年与少雨年的500 hPa风场差值场、高度场差值场分析表明,多雨年贝加尔湖西部和鄂霍次克海地区阻塞高压活动频繁,东北冷涡异常活跃,副高偏强,3者共同作用使得降水偏多。500 hPa温度场差值场分析表明,多雨年中国东部、华北和东北地区冷空气偏强,同时南方大部分地区暖空气也偏强,冷暖空气共同作用使降水偏多     

廊坊地区两次降水过程雨滴谱特征分析

利用常规观测资料及激光雨滴谱仪观测资料对2013年廊坊地区两次降水过程雨滴微物理参量进行对比分析,结果表明:两次降水过程降水云系不同,雨滴谱特征也有显著的差异,而降水雨强与雷达回波强度、粒子数浓度的演变基本一致;两次降水过程中0-2mm的粒子对总数浓度、总雨强的贡献很大;通过检验分析发现标准的Z-I关系对雨强较弱的层状云降水估测效果较好,低估了雨强较大的积状云、混合云降水。     

从潮白河年径流频率分布变化看北京市水资源安全问题

密云水库是北京市生活供水的唯一地表水源,而潮白河流域又是密云水库的径流形成区,因此,潮白河流域年径流量的变化直接关系到北京市的水资源安全。根据变化环境下非一致性年径流序列的水文频率计算原理,对潮白河水资源分区年径流序列的确定性成分和随机性成分进行分解,并分别对确定性成分进行拟合计算,对随机性成分进行频率计算;将确定性的预测值和随机性的设计值进行合成,得到潮白河水资源分区在过去、现在和未来年径流量的频率分布;从年径流量的频率分布变化上,分析了北京市所面临的水资源安全问题。分析结果表明潮白河流域年径流量变化的总体趋势是逐年减小,密云水库在平水年和枯水年的入库径流量也将随之减小,因此密云水库不能成为北京21世纪可持续发展的水资源保障。     

无锡市酸雨变化特征及气象条件影响研究

基于无锡市2008~2011年酸雨观测资料,利用功率谱分析、后向轨迹和聚类分析方法,研究了无锡市酸雨的变化特征,分析了气象因素对酸雨的影响,探讨了1 500 m高度的气团移动路径特征。结果表明：2008~2011年,无锡市酸雨pH值呈现逐年递增趋势,而且酸雨逐月pH值、逐月弱酸雨和强酸雨频率分别存在不同的周期性变化;酸雨酸性随降水量增加表现为先增强后减弱,但夏季降水与酸雨pH值的相关性并不显著;春季相对湿度与酸雨pH值呈现显著负相关,夏季气温则与酸雨pH值呈显著正相关;各季节1 500 m高度的轨迹存在一定差异,春冬季无锡市受内陆气团影响为主,夏秋季西太平洋水汽输送作用明显。总体而言,江浙赣和西太平洋是无锡酸雨前体物的主要来源地     

历史时期人类活动对环境影响强度的定量研究

本文通过对河西走廊人口和耕地面积的重建和经济史相关研究成果,利用人类活动对环境影响公式I=PAT,定量重建了河西走廊地区历史时期人类活动对环境影响强度。重建结果显示,可将近2000年以来河西走廊地区的人类活动划分为三个主要阶段,即清代中期以前、清代中期至民国、新中国成立以来。标准化后的环境影响值2千年来平均为6.20,清代中期以前平均为2.79,清代中期以来达到22.50,而近50年来为69.70。