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极端降水是极端天气气候事件的一种重要类型,研究其时空变化特征以及预估其未来的变化趋势,对正确认识全球气候变暖背景下的极端天气气候过程具有重要的意义。本文以中国华东地区(六省一市)为研究区,基于观测数据分析了华东极端降水指数的时空分布特征,揭示历史时期极端降水的变化规律、区域差异以及环流指数和城市化对华东极端降水的影响特征;利用观测数据评估CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project)的全球气候模式IPSL-CM5A-LR及其嵌套的WRF区域气候模式对华东区域降水尤其是极端降水的模拟能力,在此基础上,分析了不同排放情景(RCP45和RCP85)下21世纪中期(2041-2060)华东区域极端降水指标的变化特征。主要研究成果如下:(1)基于气象站点日降水观测数据和线性趋势以及Mann-kendall趋势检验法,分析了1961-2015年华东极端降水指数的时空分布特征。结果表明,除了连续降雨日,其它所选指数的年际趋势变化均为增加,降雨强度和频率明显增加,极端降水贡献率也呈显著增加趋势。空间上,各极端降水指数的变化趋势呈现出明显的区域差异以及区域集聚特征,降水强度、频率以及持续性在华东中部和南部呈显著增加趋势;极端降水量也呈现出在华东中部和南部增加、北部减少的空间分布格局;连续降雨日在华东区域整体呈现出下降趋势,且在华东南部趋势显著。意味着极端降水事件更容易发生在华东中部和东南沿海地区。(2)基于小波分析以及Mann-kendall突变检验方法,对华东区域1961-2015年极端降水指数进行周期及突变分析。结果显示,各极端降水指数具有多时间尺度的变化特征,主周期大致相同,为28年左右;各极端降水指数在1961-2015年间存在明显的突变特征,突变大多发生在20世纪80和90年代前后。(3)利用DMSP/OLS夜间灯光影像数据以及社会经济统计数据,开展了华东地区城市和乡村站点的划分,分析了大气环流及城市化因素对华东极端降水的影响。结果表明,所选的环流指数中,西半球暖池指数(WHWP)和北大西洋年代际振荡(AMO)与极端降水指数显著相关,且主要是与浙江、江西、福建等地的极端降水指数显著正相关;城市化在一定程度上也加剧了城市极端降水,它提高了城市的极端降水阈值以及加剧了极端降水的增加趋势。(4)利用观测资料以及IPSL-CM5A-LR和中尺度预报模式WRF,对华东历史时期(1981-2000年)降水及极端降水进行模拟评估。结果显示,WRF模式对各极端降水指数的数值模拟及空间分布更加接近观测值,一定程度上优化了IPSL-CM5A-LR模式的模拟能力。(5)在未来RCP45和RCP85情景下,年降水在华东中部和北部将会增加,而在华东南部减少,且RCP85情景下预估降水增加幅度大于RCP45情景;降雨日在华东北部增加,在华东南部减少,且RCP85情景下减少幅度要大于RCP45情景;对于其它降水指数,预估结果差别较大,但RCP85情景下预估增加幅度大于RCP45情景。总体而言,未来华东极端降水的频率和强度将会增加。(6)根据华东自然地理特征,华东防洪防灾工作在流域、城市和沿海三方面将采取不同的防御措施,但整体上要合理配置,相互协调。在正确应用工程措施的同时,非工程措施也必不可少,两类措施综合运用才能构建现代完整的防洪体系。