论文部分内容阅读
极端气候变化事件发生的次数和强度不断增加，造成的各种自然灾害（洪涝、干旱、泥石流等）对社会有着巨大的损害。中国地处东亚大陆，气候变化复杂，地区自然地理因素差异大，东部受季风气候和热带气旋的影响，百分之七十左右的地域受到不同类型的灾害影响，气象灾害造成的损失对国家影响甚大。近几十年来，尤为突出的华北地区水资源与水环境问题亟待解决。山西作为华北平原地表水与地下水的主要源头，研究山西省降水变化特征有利于该区域的水资源研究和科学管理的进行。本文基于山西省14个站点1957~2014年逐日降水气候资料，计算降水集中指数（CI），11项极端降水指数，并通过 MK突变检验、Pearson’s相关分析等统计学分析手段，研究并得出山西省极端降水事件的时空变化特征结果，讨论自然地理因素、海-气相互作用以及城市化进程等因素对极端降水变化的影响。结果表明： 1.受区域气候类型影响，山西省近58年来降水CI值介于0.593~0.641，取值较低且区间较窄。山西省降水集中度呈下降趋势，其中五台山、右玉、五寨、运城等站点下降趋势在0.05置信水平上显著。R95p与 CI相关性在0.01置信水平上显著（r=0.479）。高原高山区CI值较低且下降趋势明显，而海拔较低的盆地区域CI值较高且下降趋势不明显，表明盆地区域降水相对集中，盆地地区发生降水极端事件的概率较高山高原区更大。 2.11项极端降水指数变化趋势总体表现为下降。极端降水指数空间分布分析表明，山西省中部忻定盆地、太原盆地的CDD、CWD等指数取值较高，周边地区相对降低。SDII表现为由北向南递增的空间分布情况，纬度地带性明显。RX1day、RX2day等指数表现出由北向南、从西向东阶梯增大的空间分布情况。山西省内中部与南部较其他地区出现极端降水的概率更高。 3.山西省降水CI值与山西省高程、经纬度、年平均降水量以及年平均降水日数间的Pearson相关性分析结果显示均不显著。山西省37°N以北地区站点的CI变化量与高程具有显著的正相关关系（P<0.01），相关系数为0.899。而37°N以南地区两者相关关系不显著。37°N以北地区(CDD、CWD、R95p、R99p)与高程正相关关系在0.05置信水平上显著。高程值与37°N以北地区出现极端降水的概率成正比。SDII、RX1day、RX5day、R99p与纬度负相关关系显著，即研究区内纬度高的地区降水强度较小。体现出自然地理条件对极端降水事件变化的影响机制复杂。 4.降水CI值与ENSO等海-气相互作用的相关关系不显著，与PDO指数存在显著的负相关关系。当太平洋十年涛动（PDO）处于冷位相时期时，山西省降水CI值总体较高，其中夏季降水CI与暖位相时期相比高出16%，发生极端降水可能性较大。当PDO处于暖位相时期时，降水CI值偏小，降水分布趋于均匀、分散。8项极端降水指数与Nino3在统计学置信水平上负相关关系显著。ENSO处于冷事件时，山西省8项极端降水指数升高，出现极端降水事件可能性升高；ENSO处于暖事件时，山西省8项极端降水指数降低。揭示了海-气相互作用对区域尺度上极端降水事件变化的复杂影响。