透视地球工程对全球陆地不同重现期极端降雨强度的潜在影响

全球气候持续增暖背景下地球工程逐渐成为国际气候谈判中的焦点话题.基于2020-2099年BNU-ESM模式地球工程和RCP 4.5情景下的非地球工程日值降水数据,采用超阈值取样和韦伯分布计算极端降雨强度,并对比两种情景下的极端降雨强度差异特征;最后对比地球工程实施的2020-2069年和结束后的2070-2099年的极...     

1.5℃温控目标下地球工程对全球陆地气候的潜在影响及区域差异

基于BNU-ESM模式2010-2099年的地球工程情景和非地球工程情景日值气温和降水数据,对比分析了两种情景下整个研究时段(2010-2099年)、地球工程实施期间(2020-2069年)和地球工程实施结束后(2070-2099年)的全球陆地气候格局及其差异特征.结果 表明:(1)在气候格局上,两种情景下的全球陆地年...     

太阳辐射管理地球工程对中国不同强度降雨量的潜在影响

在《巴黎协定》制定的1.5℃温控目标面临挑战的背景下,地球工程作为人为快速给地球降温的手段,逐渐成为学界关注的焦点话题之一.采用BNU-ESM模式的2020-2099年地球工程和非地球工程(RCP4.5)情景下的0.5°×0.5°的日值降水数据,基于中国气象局中央气象台划分的24 h降雨强度划分标准,诊断了地球工程实施...     

透视地球工程对全球陆地气候变化趋势和波动特征的影响及区域差异

为诊断地球工程对全球陆地气候变化趋势和波动特征的影响,采用BNU-ESM模式的地球工程和非地球工程情景日值气温和降水数据,对比分析了两种情景下整个研究时段(2010-2099年)、地球工程实施期间(2020-2069年)和地球工程实施结束后(2070-2099年)的全球陆地气候变化特征及区域差异.结果 表明:(1)两种...     

透视地球工程对全球陆地气候变化趋势和波动特征的影响及区域差异

为诊断地球工程对全球陆地气候变化趋势和波动特征的影响,采用 BNU－ESM 模式的地球工程和非地球工程情景日值气温和降水数据,对比分析了两种情景下整个研究时段( 2010—2099 年) 、地球工程实施期间( 2020—2069 年) 和地球工程实施结束后( 2070—2099 年) 的全球陆地气候变化特征及区域差异。结果表明: ( 1) 两种情景下全球陆地气温变化趋势空间格局的一致性优于降雨量变化趋势空间格局。3 个时段全球陆地气温主要以增加趋势为主,2070—2099 年两种情景下开始出现减少趋势。地球工程在不同时段改变了不同区域和次区域降雨量变化趋势的方向。( 2) 地球工程在 3 个时段对全球陆地气温变化趋势的影响具有异质性。地球工程在 2010—2099 年对气温增减趋势影响最小,多介于－0. 2 ～ 0. 2 ℃ /( 10 a) 之间; 在 2020—2069 年对气温增加趋势的抑制作用最大,多数地区抑制幅度超过了 0. 4 ℃ /( 10 a) ; 在 2070—2099 年对气温增加趋势的促进作用最大,多数地区促进幅度超过了 0. 4℃ /( 10 a) 。地球工程实施前后全球陆地降雨量变化趋势差异增大,尤其是在中低纬度地区呈现出明显的区域与次区域特征。( 3) 地球工程未对全球气候的波动性产生根本改变。两种情景下的全球陆地气温和降雨量的波动特征具有较好的一致性。( 4) 地球工程对北半球陆地气温波动的影响大于南半球陆地。地球工程情景下实施结束后的气温波动特征明显小于实施期间。地球工程对全球陆地降雨量波动特征的影响具有异质性。2020—2069 年地球工程对南( 北) 半球陆地的降雨量波动特征的影响以促进( 抑制) 作用为主; 地球工程对 2070—2099 年及地球工程实施前后降雨量波动特征的影响恰好与 2020—2069 年相反。     

1960—2013年昭通市极端降雨时空演变规律研究

气候变化引起的极端降雨量级和频次变化已经引起了广泛的关注,极端降雨演变规律的研究对于区域防洪减灾和水资源管理具有重要意义。基于昭通市及其周边的16个气象站点1960—2013年共54 a的降雨数据,选取世界气象组织推荐的6个极端降雨指数,采用线性趋势分析、Mann-Kendll法和滑动T检验等方法分析了昭通市的极端降雨时间演变规律,并基于ArcGIS10.2采用反距离插值法(IDW)分析了昭通市极端降雨指数的空间分布格局。结果表明:在趋势演变方面,昭通市的总降雨量PRCPTOT有下降趋势;而反映极端降雨量级的3项指数SDII,RX5day,R95p均呈上升趋势,其中RX5day上升趋势显著;而R10mm和CWD这2项反映极端降雨频率的指数均呈下降趋势,其中R10mm下降趋势显著。在空间分布方面,昭通市6项极端降雨指数具有较高的空间异质性,东北部降雨量级和频率较高,中部趋缓,而西南部总体上相对较低。相关分析的结果表明昭通地区极端降雨指数与高程呈现负相关关系,极端降雨主要发生在低海拔地区。研究成果有助于加深对该区域极端降雨发生规律的认识,为区域防洪减灾和水资源管理提供参考。     

2021年全球典型极端降雨灾害事件对比及综合防御

气候变化导致极端降雨过程频繁出现,严重危害生命、财产及生态环境安全,影响社会经济健康发展。对比分析不同区域极端降雨及其致灾过程案例,对于提高综合风险防御与应对能力具有一定意义。以2021年7月份发生在中国、欧洲、日本、印度等地的典型极端降雨事件为基础,通过情景复盘、归因分析、比较分析,探究极端降雨致灾特点。结果表明：极端降雨具有过程骤然性、落区局地性和雨强极值性等特征,极端降雨灾害具有隐患零存整现、破坏性能量集聚爆发、邻近空间链式致灾等特点。建议从基于自然水流系统的国土空间规划优化、提高防御工程标准和规范预警响应行动等方面提升综合防御能力。研究成果可为科学高效防御城市极端降雨灾害提供参考。     

极端降水对陕西省农业生产的影响

为探究变化环境下极端降水对陕西农业生产的影响,依据陕西省2010—2020年降水数据,结合地形、植被覆盖和社会经济等特征,将HEV（危险性指数、暴露度指数、脆弱性指数）风险评价体系应用于极端降水对陕西省农业生产的影响评价当中,形成风险分布图。研究表明：咸阳市南部、西安市北部以及汉中市中部地区由于地势较低,河网众多,受极端降水的影响较大,风险指数高于0.8,属于高风险地区;陕北的榆林地区由于农业经济密度较低（小于400万元/km2）,农业生产受极端降水影响较小,而汉中市北部则由于植被覆盖度高、地形坡度大,受极端降水影响较小,均属于低风险地区。分析极端降水对陕西省农业生产影响的空间分布特征以及原因,可为变化环境下陕西省农业生产防洪减灾提供理论依据。     

黄河中游极端降雨对输沙量影响的时序分析

黄河中游是黄河泥沙的主要来源区,极端降雨是区域侵蚀产沙及河流输沙的主要动力。基于黄河中游河潼区间1958—2016年26站逐日降雨数据及河口镇和潼关水文站的输沙量数据,采用回归分析、双累积曲线等方法,研究了极端降雨指标的变化趋势及对输沙量的影响。结果表明:①极端降雨指标总体呈降低趋势,但多数指标的下降趋势未达到显著性水平。②输沙量在1979年和1999年发生突变。1979年之前对输沙量影响最大的是最大1 d降雨量,影响最小的是汛期降雨量;1980—1999年对河流输沙量影响最大的是主汛期降雨量,影响最小的是暴雨量;2000—2016年对河流输沙量贡献率最大的是大雨量,最小的是暴雨量。③极端降雨对输沙量的影响在1958—1979年最大,1980—1999年次之,2000年之后输沙量受人类活动的影响大于极端降雨的影响。     

基于百分位数法的中国不同强度小时降雨频次空间分异格局及其变化模态研究(1961-2013)

高分辨率的降水数据有助于科学认识全球增暖背景下不同强度降雨事件的空间分异特征。采用1961—2013年中国545个气象观测站的小时降水数据,基于50%和90%分位数,将小时降水事件分为弱降雨、中等强度降雨、强降雨和总降雨四类事件,从气候态特征、波动特征、变化趋势和时空变化模态四个方面诊断了上述四类小时降雨频次的空间演变特征。结果表明:(1)基于50%和90%分位数阈值的方法表明中国小时降雨阈值具有明显的东高、西低,沿海高、内陆低的空间分异特征。(2)中国不同强度小时降雨频次在1961—2013年呈现出东南高、西北低的空间分异特征,其中从东北至西南存在一个介于东南和西北之间的过渡带,其不同降雨频次介于东南和西北之间。(3)中国不同强度小时降雨频次波动特征首先呈现出东南波动小,西北波动大;其次呈现出南方波动小,北方波动大的空间分异特征。中国不同强度小时降雨频次均在长江流域呈现出增加趋势,强降雨和总降雨频次在京津冀地区也明显趋于增加。(4)基于EOF分析的结果表明中国不同强度小时降雨频次在长江流域趋于增加是最主要的模态特征,该模态小时弱降雨、中等强度降雨、强降雨和总降雨频次的方差解释率分别达62.49%、59.41%、46.26%和67.20%。     

轴对称条件下水泥土强度特性试验研究

通过水泥土等P三轴剪切试验、常规三轴固结排水剪切试验(CD)与三轴固结不排水剪切试 验(CU),对水泥土力学特性进行研究,讨论水泥土的应力一应变曲线变化特点和强度特性。试验结 果表明:水泥土的应力一应变曲线为软化型,软化程度与围压有关;不同应力路径对水泥土强度有一 定的影响,但影响程度较弱;小围压作用下水泥土具有剪胀性,类似强超固结土;高围压下,水泥土 类似弱超固结土;残余强度均随围压的增加呈线性增大,CD试验残余强度高于CU试验,残余强度 与峰值强度的比值随围压的增大而增大,增大速率逐渐减小;水泥土CU试验的有效强度包线与CD 试样强度包线基本一致。     

中国不同月份暴雨的多属性时空演变特征及区域差异(1961-2016年)

为了诊断变暖背景下中国不同月份暴雨多属性时空差异特征,采用1961-2016年中国545个气象站点的日值降水数据,利用线性回归、变异系数和图谱对比分析等方法,从气候态特征、变化趋势和年际变异3个方面诊断了中国不同月份的暴雨雨量和雨日的时空变化特征.结果 表明:(1)1961-2016年中国不同月份的暴雨雨量与暴雨雨日在...     

1901—2018年“一带一路”陆域地区降雨量时空变化格局

"一带一路"地区是全球气候变化的敏感区和显著区,为了安全推进"一带一路"的高质量建设,亟需全面认识域内气候变化特征。基于1901—2018年英国东英格利亚大学气候研究所提供的0.5°×0.5°的网格降水数据集CRU TS4.03,采用线性趋势、变异系数等多种数理统计方法,从气候分布、变化趋势和波动特征及时相差异特征诊断"一带一路"陆域地区的降雨量时空变化特征。主要得到如下结论:(1)1901—2018年"一带一路"陆域地区年总降雨量气候分布呈现纬向地带性和海陆地带性特征,其中季风气候区和热带地区分布较大,多数超过了1 600 mm。1960年前后"一带一路"陆域地区的年总降雨量在北半球高纬度地区和东南亚地区差异显著。在时序上1901—2018年"一带一路"陆域地区年总降雨量呈增加趋势且具有30年分段并在1938年发生了突变,整体趋势值为2.90 mm/10 a, 1901—1930年、1931—1960年、1961—1990年和1991—2018年的趋势值分别为6.90 mm/10 a、15.69 mm/10 a、-0.94 mm/10 a和1.25 mm/10 a,均通过了0.05显著性水平的检验。(2)1901—2018年"一带一路"陆域地区年总降雨量在北半球高纬度地区和大洋洲呈现明显增加趋势,趋势值超过了20 mm/10 a。对比来看"一带一路"陆域高纬度地区在朝着暖湿化方向发展,而北半球中纬度地区在朝着暖干化方向发展。1960年前后"一带一路"陆域地区的年总降雨量趋势差异整体以负差异为主。(3)1901—2018年"一带一路"陆域地区年总降雨量波动特征较大的地区主要分布在非洲北部及毗邻的阿拉伯半岛、中国西部、澳大利亚中部等地区。1960年前后"一带一路"陆域地区年总降雨量的波动差异也主要集中在上述地区,但面积分布上有所减小。     

天津市设计暴雨雨型的演变

利用天津市1951—2004年54年逐分钟的暴雨资料,采用Huff雨型法研究了天津市设计暴雨雨型及其年代变化。结果表明,天津市的暴雨雨峰大部分出现在降雨历时的第一和第二的四分之一时段内;对比前后27年数据得到的设计暴雨雨型,发现近年来暴雨出现了雨峰提前、雨峰峰值升高等现象,受此影响,暴雨径流出现了洪峰提前、径流总量升高的现象;即使设计暴雨在总量上没有变化,其降雨过程和雨型对防洪排涝和年径流总量控制的效果也会有相当大的影响。因此设计雨型的研究和设计暴雨一样都应当时常更新,并在工程设计中考虑降雨过程和设计雨型的变化可能带来的影响和水文效应。     

近50年中国不同气候区典型流域降雨径流变化趋势

应用近50年中国4个不同气候区典型流域重点控制站的降雨、径流观测资料,采用线性回归法和M-K检验法分别分析了各个流域的降雨、径流量变化情况。结果表明,南方湿润气候区石角站以上流域的降雨、径流量均表现出了增加的趋势,而处于其他气候区典型流域的降雨及径流量呈现出了下降的趋势,特别是处于半湿润半干旱气候区的邢家窝棚站以上流域的降雨、径流下降趋势明显,这严重影响了我国经济社会的发展。