海河流域气候变化引起的旱涝急转事件分析

摘要

从 20 世纪初开始，人类所居住的地球气候开始出现变化，主要以变暖为主，因此引起气温升高、水分循环、蒸发加强，气候系统的稳定性降低，也因此引起了越来越多、越来越频繁、强度越来越大的的旱涝急转事件。中国的气候变化和旱涝灾害特征，包括强度和覆盖范围等都与全球变化基本一致，整体上均呈现增加的趋势。受气候变化的大环境影响及人类活动的加速作用，我国干旱和洪涝两种极端事件交替出现并急剧转变的现象变得频繁，已经严重威胁着区域的水安全、生态安全、粮食安全和人民的生命财产安全，成为我国水旱灾害的一种新趋势。因此，本文主要研究以温度和降水为主要因子的海河流域气候变化特征和干旱过后第一日降水强度的变化以及干旱是否会导致更加集中，更加剧烈的降水，对于了解干旱和洪水驱动机制及其演变趋势至关重要，同时可以帮助指导防灾减灾战略。 本文采用SOM聚类分析法将海河流域分为5个子区，以海河流域内及周边43个气象站点（1960-2015年）56年的数据资料为基础，分析了海河流域的气候变化特征，以连续无有效降水日数为评估标准，分析了由气候变化引起的干旱特征，根据国家气象局规定的24 h降雨量标准，将降水分为不同等级，通过Pearson-Ⅲ分布曲线对统计后的海河流域五个分区发生不同程度干旱后的最大日降雨量资料进行分析，并计算各等级降水发生的频率，分析降水强度与干旱持续时间及频率之间的关系。得出的结论如下： （1）气候变化特征 海河流域在不断向暖干化的方向发展。采用线性趋势法，Mann-Kendell非参数趋势检验法对海河流域温度和降水进行检验，检验结果显示流域内年平均气温呈上升趋势，且从20世纪80、90年代之后，气温波动幅度较为明显，各子分区的年平均气温变化趋势同海河流域一致，均为显著上升，不同季节下，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ区气温均呈现出显著上升的趋势，但特殊的是IV区和V区夏季的平均气温呈下降趋势，其余季节均为上升趋势。 海河流域年降水量呈下降趋势，且夏季下降趋势尤为显著，其余季节变化趋势不明显;从各分区来看，5个子区年降水量均在减少，且夏季减少最为明显，特殊的是，V区春季降水量有上升趋势。 （2）干旱变化特征 干旱现象不断加重。整个海河流域的干旱频率呈现出较为平稳的增长趋势，夏季干旱情况更为常见，冬季干旱发生频率最小，各分区干旱变化趋势与海河流域保持一致，且IV和V干旱发生频率更为频繁，轻度干旱发生频率最高，且还在不断升高，多发生在夏季，中度干旱和重度干旱变化不明显，极端干旱频率有微弱的减少趋势，且夏季较为少见。 （3）旱涝交替降水事件频率分析 随着干旱持续时间的增加，小雨频率呈上升趋势，而中雨和大雨的可能性则减小;暴雨和大暴雨的频率则是不规则的;特大暴雨发生频率较小，且只发生在极端干旱之后。因此，持续较长时间的干旱后不会导致更加集中和更加严重的降水;随着干旱频率的增加，小雨和中雨的频率并没有显著变化。I，II和III区的暴雨频率较高，而IV，V区的暴雨频率较低。除区域IV外，所有子区域的暴雨和大暴雨频率均增加。随着干旱次数的增加，干旱持续时间变短，干旱过后第一次日降水强度增加，更容易导致旱涝急转事件的发生。 （4）旱涝急转成因及应对措施 由于东南亚夏季风减弱、大气环流异常、地形、快速城市化和人类活动等因素的影响，近年来海河流域发生旱涝急转事件更加频繁，也因此带来较大的损失。对此，从充分发挥工程设施的作用，调整产业布局，加强预警预报系统等方面给出了具体的应对措施。

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