横断山区汶川县滑坡泥石流降雨致灾阈值研究

基于2001-2020年GPM L3降水数据和第二次青藏科考所获取的2018年汶川县汛期滑坡泥石流灾害隐患点目录，从强度、相对性、绝对性和持续性方面遴选11个极端降水指标，揭示汶川县极端降水时空演变规律；通过构建累积降雨量-降雨时间关系阈值(E-D)模型、优化雨场分割法、量化汶川县降雨型滑坡泥石流样本降雨阈值，分级预测2001-2020年降雨型滑坡泥石流灾害隐患点的危险等级.研究结果表明：1)极端降水指标在汶川县大部分乡镇点位的趋势变化不显著，大多数指标呈现北低南高、西低东高的空间分布特征.极端降水的相对性指标、强度性指标以及部分持续性指标在空间分布上具有一致性，高值区主要分布在汶川县东部和南部地区，其发生由极端降水诱发的滑坡泥石流地质灾害事件的可能较大. 2)汶川县降雨型滑坡E-D阈值曲线为E=41.69·D_0.84(3≤D≤6)，降雨型泥石流E-D阈值曲线为E=81.28·D_0.36 (3≤D≤23). 3)汶川县“易发生”的降雨型滑坡隐患点占比46.2%，集中位于水磨镇北部、漩口镇东部、草坡乡东南部、绵虒镇中南部、耿达镇东南部、映秀镇东...     

太行低山区荆条土壤水分动态及其对不同降雨量的响应

掌握半干旱地区常见灌木的土壤水分动态变化及其对不同降雨量的响应,采用土壤水分自动观测系统,结合自动气象站,对太行低山区乡土灌木荆条的土壤水分进行观测,分析了荆条土壤水分时空动态变化及其对不同降雨量的响应.结果表明:2019年,研究区生长季总降雨量为526.6 mm,降雨季节分布不均,5—7月降雨较少,8—10月降雨较多,分别占总降雨量的26.5％和73.5％.5—10月共出现24次降雨事件,其中<25.0 mm、>25.0 mm的降雨事件分别有16次和8次,分别占总降雨事件的66.7％和33.3％,累计降雨量分别为127.9 mm和398.7 mm,占总降雨量的24.3％和75.7％;在降雨前期荆条土壤水分日变化平缓,在降雨季节呈骤升缓降的趋势,土壤水分月变化与降雨量具有较好的一致性,即土壤水分和降雨量最大值均出现在8月.垂直空间上土壤水分分布呈反"S"形,即随土壤深度增加土壤水分呈先增加(10～20 cm层)、后减少(20～40 cm层)、再增加(40～80 cm层)的趋势;降雨是该地区土壤水分的主要来源,降雨量是影响补给土壤水分深度的决定因素.0～10.0 mm、10.1～25.0 mm、25.1～50.0 mm及>50.0 mm级别降雨量对荆条土壤水分的补给深度分别为10、20、60及80 cm土层.研究结果为当地植被恢复与管理提供了理论依据.     

华山树轮代用降雨量的演变特征分析

利用中国华山树轮重建的中国北部和中部1600—1988年近400年4—7月的降雨代用资料,运用R/S分析,MHF小波变换方法,对中国北部和中部1600—1988年近400年4—7月的降雨量进行了分析,并对时间域内极端多雨值和极端少雨值也进行了分析。分析结果表明:近400年来,华山树轮代用降雨资料4—7月的降雨量整体比较稳定,极端多雨值序列和极端少雨值序列都有明显的减小趋势;华山树轮代用降雨资料4—7月的降雨量的有较弱的持续性,极端多雨值序列和极端少雨值序列都有较强的持续性;在整个时间域上,华山树轮代用降雨资料4—7月的降雨量具有明显的2a、19a和75—76a的振动周期,其中19a为主时间周期,且在长时间尺度上,目前正处于降雨偏少阶段。     

1976—2020年弥河流域不同等级降雨时空分布特征

为了对弥河流域的降雨特征及未来演变趋势进行研究,基于流域15个气象站1976—2020年的逐日降雨数据,应用Mann-Kendall检验、反距离插值和重标极差(R/S)分析法,研究不同等级降雨量与降雨时间的时空分布特征,并探讨不同等级降雨对年降雨的影响以及流域未来降雨结构的发展趋势。结果表明：研究期内弥河流域年降雨量呈逐年增加趋势,除大雨外,其他等级降雨量呈增长态势,降雨时间总体呈减少趋势,仅中雨、暴雨时间呈增加态势;流域年降雨量从上游向下游呈递减趋势,与大雨、暴雨空间变化一致,年降雨时间与小雨时间空间分布格局一致;中雨对年降雨量的贡献率最高,为27.99%,小雨的发生率最高,为72.07%;相关性分析显示,流域年降雨量与降雨时间分别受暴雨降雨量、小雨时间的影响最大;流域暴雨降雨量、暴雨时间与年降雨量都表现出较强的持续性,未来变化趋势与过去相一致,降雨等级存在向暴雨转变的趋势。     

1987~2016年武汉市极端降水事件特征分析

基于1987~2016年武汉市及附近共5个格点的日降水量资料,选取5个极端降水指数Rx1day(单日最大降水量)、Rx5day(5日最大降水量)、R95p(极端降水量)、R20(大雨日数)、SDII(降水强度),采用百分位阈值法、气候倾向率法、滑动平均法和Mann-Kendall突变检验等方法,对武汉极端降水事件的时空变化进行了分析.结果表明:1987~2016年武汉市极端降水事件的阈值整体上呈中部小、周边大的空间分布特征.极端降水事件发生频次的高值中心位于南部,低值区为北部.频次年际波动大,呈微弱减少趋势,年代际频次则呈明显的逐年代递减的规律.极端降水指数的空间分布中,Rx1day和R95p的空间变化差异较大,而Rx5day, R20和SDII的空间变化差异较小.Rx1day与R95p变化趋势均为北部下降、南部上升;Rx5day则为南部下降、北部上升;所有地区的R20均呈下降趋势;只有位于西南部的SDII呈上升趋势,其他地区均下降.1987~2016年,极端降水指数年际波动剧烈,Rx1day,Rx5day和R95p波动幅度相似,且均呈微弱的上升趋势,R20和SDII波动幅度类似,均呈微弱的下降趋势,总体表明这30 a年间极端降水量随时间变化而增加,但是降水强度在减弱.     

泾河流域淤地坝拦沙对降雨的响应分析

采用回归统计方法对泾河流域淤地坝拦沙对降雨的响应关系进行了分析。通过降雨—产洪产沙—淤地坝拦沙关系的定量研究,提出了不同年代淤地坝拦沙量与降雨因子的响应关系式及其阈值;从实用角度给出了淤地坝年拦沙量的预估公式;简析了淤地坝拦沙量与减蚀量的尺度关系。结果表明:泾河流域淤地坝年拦沙量大于阈值1000万t/a对应的降雨阈值分别为最大1日降雨量大于40 mm、汛期降雨量大于350 mm和年降雨量大于450 mm;黄河中游地区不同空间尺度流域的淤地坝拦沙量与减蚀量均呈正比关系。随着流域空间尺度(面积)的减小,淤地坝减蚀量占拦沙量的比重呈增大趋势。     

我国东中部地区小时降雨集聚时空特征

基于1980—2012年1457个站点小时降雨数据,研究我国中东部地区5—9月降雨集聚指数(PCI)的时空分布特征,探索PCI与不同降雨强度和不同持续时间小时降雨变量之间的关系,揭示影响PCI变化的降雨特征变量。研究结果表明:我国中东部地区PCI在0.56~0.78之间,并具有明显的区域差异。东南沿海PCI高于西北内陆,在东北、华北及四川盆地形成3个高值中心,并在海拔差异较大的地区发生突变。线性趋势分析表明,我国中东部地区近33年PCI呈上升趋势。PCI与极端降雨之间呈显著正相关,且随着降雨量的减少,相关性显著增强。     

降雨量级和强度对秦岭油松林林冠截留的影响

2006—2008年生长季,以秦岭中山地带主要植被类型天然次生油松林为对象,采用长期定位观测方法,研究不同降雨量级和降雨强度对林冠截留的影响.结果表明,研究区降雨年度差异较大,干湿季表现明显,各月间分配不均,降雨主要集中在每年的5—10月.低雨量级和小雨强降雨事件频发,但占总降雨量的比重较低;高雨强和大雨量级的暴雨、大暴雨时有发生.2006—2008年林冠平均截留率分别为32.9%、33.0%和33.6%,不同年度间变化不大;单次降雨事件间截留率变幅较大,2006—2008年截留率最小值分别为11.0%、11.4%和7.8%,最大值分别为64.4%、72.5%和74.6%.林冠截留是一个动态变化过程,林冠截留率在不同降雨量级和降雨强度下,存在较大的差异.随着降雨量级或降雨强度的增高,截留率呈递减趋势.降雨强度相同时,截留速率随降雨量的增加而降低;降雨量一定时,截留速率随降雨强度的增高而增高.当降雨量足够大时,平均截留速率越高,林冠达到饱和截留量所需时间越短.随着林冠截留量逐渐接近饱和状态,林冠对大气降雨的截留作用逐渐减弱.     

乌江中下游流域极端降水频数和强度浅析

利用1987—2017年乌江中下游流域思南、德江、沿河三站国家站逐日降水数据,采用95位百分位法定义极端降水事件发生阈值,运用统计学方法分析乌江中下游流域极端降水事件频数和强度的特征,基于MK非参数检验方法对极端降水事件频数和强度长期变化趋势进行检验。研究近31年乌江中下游流域三站极端降水频数和强度的特征与关系,结果表明,乌江中下游流域思南、德江、沿河近31年来发生极端降水事件阈值分别为31.5 mm、31.2 mm、33.5 mm,平均极端降水频数分别为7.6 d、8.1 d、7.5 d,平均极端降水强度分别为52.3 mm/d、53.4 mm/d、55.3 mm/d,近31年来三站发生极端降水事件的频数和强度总体有上升的趋势,日降水量大于100 mm的极端降水事件主要集中出现在6月和7月,典型极端降水事件年发生概率为45%。     

安徽省分地形小时极端降水气候分布特征

使用安徽省1979—2015年国家级站点小时降水量资料,对安徽省小时极端降水的气候分布特征进行分析.结果表明:①安徽省极端降水阈值由东北向西南呈现出"+-+"三极分布,淮北北部地区的极端降水阈值较大,但发生概率稍低;而大别山区和江南西部山区极端降水频次和极端降水量均较强;②安徽省各站年均极端降水频次为4.25次/a,单站年均极端降水量为127 mm/a,极端降水频次、极端降水量和极端降水比率有明显的上升趋势;③将安徽省站点分为山地区域、山地北部过渡区以及平原和丘陵区域.其中,极端降水频次在山区最高,平原和丘陵地区最少;而小时极端降水量在平原和丘陵地区最高,日变化幅度大;④安徽省极端降水大多发生于午后至晚间,过渡带地区极端降水频次集中度最高,日变化最显著.不同地形区域内,极端降水较少的时段差异较大,自南向北极端降水减弱且单日内的时段逐渐后移.     

云南近50年极端气温及降水事件变化特征与区域气候变暖的关系

利用19612008年云南125个观测站的逐日观测资料,采用百分位值法定义了云南极端气温、降水事件阈值,分析了极端条件下的高温、低温和强降水的分布特征、气候变化趋势及其与区域气候变暖的关系.结果表明,云南极端高温阈值大于36℃的中心分别在低海拔的金沙江河谷、红河河谷及昭通和西双版纳的部分河谷地区.全省大部分地区极端高温频数具有明显的年代际变化特征.极端低温阈值小于-10℃的低值中心则集中位于迪庆州北部.大部分地区极端低温频数呈明显减少趋势.极端强降水阈值超过40mm的大值中心有3个,分别位于玉溪南部红河南部、普洱南部和曲靖南部.年平均气温与极端高温频数为正相关关系,与极端低温频数为显著的负相关关系,与极端强降水频数的相关关系不明显.     

低纬高原地区不同强度降水日数变化及其与20092011年干旱的联系

根据低纬高原地区19612011年逐日降水量台站观测资料,利用趋势分析、小波分析等统计诊断方法对低纬高原地区不同强度降水的时空分异特征进行研究,结果表明:低纬高原地区降水事件以小雨和中雨为主,其日数占总降水日数的90 %以上,产生的降水量也达到总降水量的60 %以上.小雨和中雨量级降水日数与低纬高原总降水日数及总降水量的U型分布特征较为相似,但大雨及暴雨量级降水日数与总降水日数的空间分布差异明显.伴随着全球增暖,低纬高原地区东部小雨及中雨量级降水事件发生频率显著减少,导致低纬高原东部地区的总降水量呈现明显减少的趋势.而低纬高原西部地区,各量级降水日数变化趋势在空间上存在较大差异,各量级降水日数对总降水量贡献相互抵消,导致低纬高原西部地区总降水量变化趋势不明显.对造成20092011年连续严重干旱的各等级降水频次贡献进行分析,结果表明中雨量级降水频次异常偏少在此次严重干旱事件的发生、发展中起决定性作用.     

基于DFA方法的珠江流域极端降水阈值研究

 流域极端降水事件发生频率低、样本少,其阈值定义存在定义方式不统一、方法多样等不确定性和无规则性问题。论文以珠江流域为研究区域,系统总结了绝对临界值法、百分位值法、极值分布拟合法在确定流域极端降水阈值存在的不确定性问题,并尝试运用DFA方法,研究探讨了该方法在确定流域极端降水阈值的物理机制及其适用条件。研究表明, DFA方法以系统动力学为基础,通过分析极端降水事件对降水时间序列长程相关性的影响,由此寻求流域极端降水阈值,能较好反映流域降水序列的统计效应和物理背景,比较适合流域极端降水阈值分析。     

深圳市雨岛效应分析

采用长序列、高分辨率的降水、气温和不透水面数据,选取13种极端气候指标,基于Mann-Kendall（M-K）/Sen氏坡度检验、Pettitt检验和Pearson相关分析法,综合分析了1979—2017年深圳市城市化对气温和降水的影响,揭示其雨岛效应．结果表明:深圳市不透水面积由1985年的58.24 km2（占比2.92%）增加到2017年的932.4 km2（占比46.68%）,城市化发展主要集中在西部城区;城市化对气温有较为显著的影响,西部城区的气温指标相对于东部郊区增加显著,且与不透水面呈现正相关关系;深圳市表现出一定程度的雨岛效应,场次降水次数呈现降水时间<9 h增多、>10 h减少的趋势,场次降水强度呈现增强的趋势;西部城区的降水指标相对于东部郊区均呈增加趋势,与不透水面呈现较为显著的正相关关系,且深圳市降水中心有向西部城区转移的趋势．      

未来气候变化情景下湖北省极端降水的人口暴露分析

基于湖北省历史灾情数据构建受灾率与雨强、人均GDP的回归模型,选取RCP4.5和RCP8.5情景下的日降水数据及对应SSPs路径下的人口和GDP资料,分析了湖北省不同时期极端降水事件、人口及人口暴露度的时空分布特征及变化情况. 结果表明:受灾率与雨强、人均GDP都存在着显著的相关性（P < 0.01）。通过构建受灾率模型,使之能够更加准确地刻画人口暴露情况。湖北省的极端降水事件在空间上自东南向西北递减,且整体强度随时间变化而增加;湖北省人口总数整体东密西疏,SSP3路径始终高于SSP2;人均GDP分布由武汉向四周递减,随时间快速增长,SSP2路径下的值始终大于SSP3;湖北省极端降水人口暴露度的高值中心,随时间变化向南向东发展,同时由于人均GDP的快速增长,设防水平大幅提升,人口总量减少,暴露总量不断减少,RCP8.5情景下,极端降水人口暴露度和暴露总量始终高于RCP4.5情景,并在未来中期时差距加大.      

Community Climate Model 3模拟夏季极端降水的初步分析

采用累积频率的统计方法和Community Climate Model 3(CCM3)模拟的10年逐日降水结果,分析了模拟的夏季极端降水事件的时空分布特征.结果表明,CCM3模拟的极端降水阈值的大值区主要在我国黄河和长江流域的上游、印度半岛及其邻近海域和孟加拉湾及其北部地区.CCM3能够模拟出我国长江流域极端降水量与极端降水日数显著增加的趋势.对极端降水平均强度、降水日数以及极端降水量与总降水量比值的经验正交函数(EOF)分析可知,我国大部分地区的极端降水基本呈现同相变化,且以长江和黄河中游地区较为显著.CCM3模式基本能够模拟出观测到的极端降水阈值与总降水、极端降水日数及其距平的高空间相关性.     

贵州七星关区大河乡岔沟泥石流形成条件分析

本文对贵州七星关区大河乡岔沟泥石流形成条件作研究,从地形地貌条件,水源条件,物源条件进行分析,阐述泥石流灾害在暴雨季节是中频发生时期,在长时间降雨和短时暴雨情况下产生泥石流的可能性增大。对泥石流的运动特征进行了分析,为泥石流防治设计提供基础资料。     

西北东部一次暴雨天气过程的数值模拟研究

利用较高分辨率非静力中尺度数值模式MM5,对2003年8月28日西北东部一次致洪暴雨天气过程进行了数值模拟,重点研究了中-α和中-β尺度系统的发生发展和演变过程,对影响暴雨的物理量场进行了诊断分析.结果表明:中-α尺度低涡越山后迅速生成发展,历时约14 h,少动,并激发了多个中-β尺度系统,在这些不同尺度系统相互作用下,形成了这次区域性暴雨.强降水主要出现在低涡系统的发展与成熟阶段.700 hPa以上稳定的大气层结,抑制了水汽和能量的垂直扩散,有利于水汽和能量沿低空向雨区输送.在暴雨区上空,水汽和能量以垂直输送为主,同时伴有大量潜能释放.暴雨区上空有明显的正涡(位涡)柱和发展旺盛的上升气流区,低层辐合中心位于650 hPa,高层辐散中心位于400 hPa,无辐散层位于500 hPa.     

黄土高原极端降水变化及其对植被覆盖度影响

全球变暖背景下,黄土高原极端降水事件频发,对社会经济及植被生态产生了重要影响,研究黄土高原极端降水变化特征及其对植被覆盖度(fractional vegetation cover, FVC)影响,可为生态环境保护和区域可持续发展提供科学支撑。基于2000—2020年黄土高原64个气象站点逐日降水数据和MODIS NDVI数据,采用趋势分析、相关分析等方法,分析了黄土高原地区极端降水和FVC时空变化特征及极端降水对FVC的影响。结果表明：2000—2020年黄土高原地区总降水量P_RCPTOT、中雨日数R_10mm、大雨日数R_20mm、强降水日数R_25mm和降水强度S_DII均呈显著上升趋势(P<0.05),区域西部和北部强降水总体增加,但区域南部呈干旱化。2000—2020年黄土高原FVC总体呈显著上升趋势(P<0.05),集中分布在区域中东部,占区域总面积的32.00%;显著下降趋势主要分布在南部少部分地区,仅占区域总面积的4.91%。2000—2020年黄土高原地区F...     

湖南省极端气候时空特征分析及风险评估

为探究湖南省极端气候的时空变化特征及风险发生概率,基于湖南省32个气象站点1961—2017年逐日气象观测资料,选取12个极端降水指数和16个极端气温指数,利用线性倾向法、M-K趋势检验法、克里金插值等方法,对湖南省极端气候的时空变化特征进行探究,并采用信息扩散模型对湖南省极端气候风险进行评估,研究表明：近57年来湖南省极端降水指数总体变化趋势较为平缓,大多数极端降水指数在空间上呈东高西低、南高北低的分布。极端气温指数总体变化趋势呈显著变暖趋势,表征高温的指数在空间上呈东南向西北递减的趋势。对湖南省极端降水的风险评估显示,湘西北发生极端降水的风险更大,而湘东南的降水总量更多。对湖南省极端气温的风险评估显示,湘西北为持续高温的高风险地区,常德市发生极端高温的风险概率较大,为2～3 a一遇。