● 摘要
本文主要依据我国东部季风区23个典型城市多年来的日最高气温、日最低气温、日降水量等气象资料,并结合近年来媒体报道较详实的城市内涝资料,采用线性趋势分析法、百分位阈值法及Arcgis空间分析法对我国东部季风区典型城市的极端气候事件及城市内涝进行探究,结果表明:
1.通过对研究区冷事件指标的时间变化趋势分析得知,我国东部季风区大部分城市冷事件指标的变化整体呈减少趋势。可见,受全球气候变暖的影响,我国东部季风区大部分城市气候有转暖的趋势。从空间分布特征来看,由于不同纬度城市接受太阳辐射热量的差异,霜日多年平均值主要呈自高纬向低纬逐渐减少的格局。其中,东北地区霜日最长;而东南沿海地带霜日最短。冷持续指数的多年平均值变化特征呈东北、西南多,中部及东南少的分布格局。北京市及其以北的整个东北地区,冷持续指数均较高。中部以及东南地区各城市冷持续指数相对较低,尤其是位于亚热带季风气候区的城市冷持续指数均很小。对冷夜日数而言,多年平均值整体呈东北、南部高,中东部及西南低的分布格局。冷昼日数多年平均值的分布特征具有明显的纬度地带性规律,纬度越高冷昼日数越长,纬度越低冷昼日数越短。另外,对冷事件指标多年最大值分析得出,霜日日数最大值的变化基本呈自东北向西南逐渐减少的格局。以黄河流域为界,流域以北地区各城市霜日日数均较高,流域以南地区霜日相对较小,尤其是南部沿海城市,霜日日数更小。而冷持续指数多年最大值分布的高值区主要为华北地区及四川盆地,而西南地区及闽南地区冷持续指数相对较低。同样,冷夜日数最大值分布的区域差距较大,各区域既有冷夜日数高值城市分布,也有低值城市分布,可见,我国东部季风区冷夜日数的分布格局,是多种气象因素共同作用的结果。另外,研究区各城市冷昼日数多年最大值的区域差异较大;高值城市主要集中在华南和华东地区,低值城市的分布则相对分散。
2. 通过对研究区暖事件指标的时间变化趋势分析得知,我国东部季风区极端暖事件整体呈现不同程度的增多趋势,可以说,受全球气候变暖的影响,研究区气候有变暖的趋势。从空间分布特征来看,对各指标多年平均值的分析得知,由于不同纬度城市获取的太阳辐射热量不同,研究区夏日日数多年平均值分布大致为低纬城市夏日日数较长,高纬城市较短。热持续指数的区域分布较明显,高值城市主要集中在华东和华中地区,低值城市主要在华北、东北以及西南地区。而暖夜日数多年均值相对较低的城市主要集中在东南部沿海地区,相对较高的城市主要集中在北方及西南地区。对暖昼日数而言,受夏季风影响较大的长江以南地区,暖昼日数相对较少;影响较小的北方地区,暖昼日数相对较多,且区域差异较小。另外,对暖事件指标多年最大值分析得出,夏日日数最大值的分布有明显的纬度地带性特征,除西南和内陆的部分城市外,其余各城市夏日日数分布主要为高纬地区夏日日数较短,低纬地区较长的格局,且区域差异较明显。而热持续指数最大值较高的城市主要集中在华东及中部地区,较低的城市则主要在东北和西南地区。暖夜日数最大值较高的城市主要分布在长江流域以南地区,而流域以北地区数值相对较小。暖昼日数基本呈低纬地区长,高纬地区短的分布规律,同样与城市获取的辐射热量多少有直接关系。
3.对持续干湿事件的研究得出,从时间变化趋势来看,除西南地区外,我国东部季风区绝大多数城市持续干燥指数以减少为主,反映了研究区气候由干转湿的趋势。相对而言,研究区持续湿润指数的变化幅度较小。从各指标多年均值的空间分布特征来看,受东南季风的影响,研究区持续干燥指数高值城市主要集中在黄河以北地区,而低值城市则主要集中在黄河以南地区,且区域差异较大。持续湿润指数的分布为夏季风影响明显的长江以南地区数值高,影响不太明显的北方地区数值低。从各指标多年最大值的空间分布特征来看,研究区各城市的持续干燥指数分布与季风影响的强弱程度有直接关系,除少数城市外,持续干燥指数高值城市主要分布在北方地区,而南方地区数值相对较低,区域差异也较大。相反,持续湿润指数高值城市主要分布在东南季风影响深远的南方地区,尤其集中在东南沿海一带;而北方城市则相反,多分布着湿润指数较低的城市。
4.通过对研究区暴雨事件的时间变化趋势分析得知,大部分城市连续5日最大降水量的多年变化趋势以减少为主;只有分布在中部及东南沿海一带的少数城市呈增多趋势。对普通日降水强度而言,研究区各城市的变化幅度均较小。但降水强度增大的城市较多,主要分布在黄河以南地区。而绝大部分城市的强降水日数与极端强降水日数的变化均呈不明显的增多趋势。相对而言,受全球气候变暖的影响,东南季风的势力增强,我国东部季风区大部分城市的强降水量和极端强降水量均呈现较明显的增多趋势。从空间分布特征来看,对各指标多年平均值的分析得知,研究区连续5日最大降水量的分布受东南季风的影响显著,降水高值城市主要集中在长江流域以南地区,低值城市主要集中在流域以北地区。同样,降水强度高值城市主要分布在夏季风影响明显的东南沿海一带,低值城市主要分布在东北和内陆地区,且区域差异较明显。受季风的影响,我国东部季风区强降水日数、极端强降水日数、强降水量与极端强降水量的多年平均值分布格局相似,各指标的高值城市主要集中在长江以南地区,而低值城市主要集中在夏季风影响较弱的长江以北地区,尤其是华北地区数值均很小。另外,对各指标多年最大值的分析得知,由于夏季风的影响,我国东部季风区连续5日降水量的多年最大值分布呈东南多,东北和内陆少的特点,且区域差异明显。降水强度的分布特征为山东及华北地区高,东北及西南地区低,区域差异也较明显。其次,强降水日数、极端强降水日数与强降水总量的分布均呈南多北少的分布格局。而极端强降水量则不同,多年最大值的高值城市集中分布在华北和华南地区,其他地区极端强降水量较少。总之,研究区暴雨事件的空间分布特征与夏季风影响的程度有直接关系,夏季风影响较强的区域,暴雨事件较多。
5.近年来,我国城市化进程的不断加快,极端降水事件日益增多,导致城市暴雨内涝灾害频繁发生。从城市内涝的时间变化特征来看,近年来,我国东部季风区的城市内涝事件总次数逐年增多,平均增长率为49.685次/10a;受夏季风的影响,研究区不同等级内涝在7月发生最多。从空间分布特征来看,各风险等级的城市内涝在南方地区的发生次数明显高于北方;且区域差异较大,暴雨内涝多发生在广州市和北京市,而昆明市和贵阳市则较少发生。通过对暴雨内涝的成因分析得知,导致城市内涝的关键因素为全球气候变化影响下日益增多的极端强降水事件;除此之外,还与城市的地形地貌及城市基础建设有关。受全球气候变暖的影响,研究区大部分城市气候趋于暖湿化。暖湿事件的增多将促使区域降水事件的发生。因此,研究区暴雨内涝事件极有可能呈增多增强的发展趋势,给我国东部季风区典型城市带来更大的灾害损失。应对措施方面,应加强对城市极端降水的预警预报,做到准确预报,提早预防。还应高度重视城市基础建设,统筹规划好城市防洪排涝综合系统;最后,应适当借鉴国内外城市暴雨内涝防治的成功经验,建立高效的暴雨内涝应急机制以及排水系统GIS 数据库,以应对洪水侵袭,保障城市安全。