中国西部涝灾统计规律及对称性研究

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未来全球气候变暖对气候系统变化的影响仍将继续,而气候变化和自然灾害一定程度上具有相关性,且已经成为当今科学研究的两大热点。我国西部地区自然地理条件独特,气候类型复杂多变,易发生地区性暴雨、洪涝等自然灾害,对人们的生产、生活造成恶劣影响,给人们的生命财产带来安全隐患。因此,研究我国西部地区涝灾时空变化特征和统计规律具有重要意义。文中采用线性回归分析、多元线性拟合、Mann-Kendall检验、Kriging插值、滑动t检验等方法,分析了西部地区1960~2014年气候时空变化特征;依据历史资料的文献记录,统计分析西部地区各省历史时期涝灾频率、涝灾等级、季节分布规律;运用Z指数旱涝指标与区域旱涝指数确定涝灾等级及分布年份;应用可公度计算、蝴蝶结构图、对称性结构系等方法,探索涝灾的对称性规律及未来趋势变化;利用频次分析法探讨了太阳黑子活动、ENSO与西部地区涝灾的相关关系及影响。主要结论有:(1)1960~2014年西部地区及各分区年均温、四季均温均呈不同程度上升趋势;年均温的年代变化大致经历了下降—上升—再下降的过程。西部地区、西北干旱半干旱区、新疆干旱区、西南湿润区分别于1993、1992、1992、1999年发生了增温突变。空间上,西部地区年均温、四季气温均呈增温趋势;年均温表现为东南最高,西北较低,青藏高原最低的分布特征;春、秋季均温为东南最高,西北次之,青藏最低;夏季均温高值区位于西北和东南、低值区集中在青藏;冬季均温则东南较高,青藏和西北较低。(2)1960~2014年西部地区、西北干旱半干旱区、西南湿润区的年降水量均呈减小趋势,新疆干旱区、青藏高寒区的则呈显著增加趋势;西部地区夏、秋季降水呈下降趋势,而冬、春季则呈增加趋势。空间上,年降水、四季降水均表现为自东南向西北递减的分布特征;年降水呈减小趋势的集中在西南湿润区、西北干旱半干旱区,呈增加趋势的集中在青藏高寒区、新疆干旱区;春、夏、冬季降水整体呈增加趋势;秋季则呈减小趋势。(3)历史时期西部地区各省的涝灾频次均呈增加趋势。其中,重庆最易发生涝灾,平均1.1年发生1次;云南、四川、甘肃、宁夏、贵州平均两年内发生1次涝灾;新疆、青海平均三年内发生1次涝灾;西藏、内蒙古、陕西平均四年内发生1次。涝灾等级多为二级中涝频次最高;三级大涝次之;一级轻涝较低;四级重涝最低。涝灾的季节性分布差异明显,均以夏季分布最多(内蒙古、新疆为秋季),秋季次之(内蒙古、新疆为夏季),春、冬季最少或未发生。(4)1960~2014年西部地区、新疆干旱区、青藏高寒区的涝灾频率均呈增加趋势,而西北干旱半干旱区、西南湿润区则呈减少趋势。西部地区四季涝灾频率均呈增多趋势。气温突变后,西部地区、新疆干旱区年尺度涝灾频率增多,而西北干旱半干旱区、西南湿润区则减少;西部地区、新疆干旱区的四季涝灾频率均增多;西北干旱半干旱区仅夏季增多;西南湿润区夏、冬季均增多。(5)西部各分区涝灾对称性规律优于全区。从年尺度来看,新疆干旱区涝灾对称性规律最好;从季尺度来看,新疆干旱区夏涝、冬涝,青藏高寒区春涝、冬涝对称性规律最好。西部地区及各分区的年尺度涝灾趋势判断结果与秋涝、夏涝趋势判断结果基本一致。西部地区年尺度涝灾、春涝、夏涝、秋涝、冬涝的趋势判断结果分别2017、2016、2017、2020、2015年;西北干旱半干旱区分别2016、2015、2017、2016、2015年;新疆干旱区分别2017、2016、2016、2017、2019年;青藏高寒区分别2015、2016、2016、2015、2016年;西南湿润区分别2015、2019、2016、2015、2018年。(6)西部地区及各分区的涝灾年份均发生了ENSO事件,且均为LA Nina在多于EL Nino年。西部地区、西北干旱半干旱区、青藏高寒区、西南湿润区的Z指数均与ENSO事件呈负相关关系,仅新疆干旱区呈正相关。西部地区、青藏高寒区在太阳黑子活动谷值年前后和上升段涝灾频率最大;西北干旱半干旱区、西南湿润区则峰值年前后最大;新疆干旱区为下降段频率最大。西部地区、西北干旱半干旱区、新疆干旱区、西南湿润区的Z指数均与黑子相对数呈正相关关系,仅青藏高寒区为负相关。该研究分析了西部地区各省历史时期涝灾的统计规律;并在1960~2014年的气候变化背景下,探讨西部地区及各分区年、季尺度的涝灾对称性规律及未来趋势变化,以期为西部地区涝灾的科学防御和治理,为政府提出相关决策、工农业生产实践提供参考依据。
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