上海市極端降水的氣候變化響應(yīng)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估.pdf

1、全球氣候變暖引起的降水問(wèn)題已經(jīng)成為眾多學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，而城市不僅是全球氣候變化的敏感響應(yīng)地區(qū)，同時(shí)很大程度上也影響和貢獻(xiàn)于全球氣候變化。上海作為長(zhǎng)江三角洲經(jīng)濟(jì)帶的核心城市，其地理、氣候、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)特征共同決定了上海市長(zhǎng)時(shí)間序列的降水變化帶來(lái)的問(wèn)題更加復(fù)雜，影響更加巨大。
　　本文的研究資料涵蓋了氣象數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、大氣環(huán)流數(shù)據(jù)、IPCC預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，以及一系列實(shí)地調(diào)研測(cè)量數(shù)據(jù)等，在經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與數(shù)據(jù)

2、預(yù)處理之后確保了研究數(shù)據(jù)的真實(shí)性與可靠性。基于Matlab、Office、ArcGIS等平臺(tái)，選取降水指標(biāo)，綜合運(yùn)用累積距平、滑動(dòng)平均、線性傾向估計(jì)、去趨勢(shì)波動(dòng)（DFA）、百分位、頻率分析、統(tǒng)計(jì)降尺度和GIS空間分析等方法從多時(shí)間尺度研究上海市長(zhǎng)時(shí)間序列和未來(lái)氣候情景下的降水變化特征，同時(shí)基于極端降水這一特殊降水事件對(duì)上海市造成的影響，利用閾值定義與情景模擬方法，從氣候統(tǒng)計(jì)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的角度識(shí)別了上海市極端降水閾值，并研究了極端降水的變化

3、特征、危險(xiǎn)性等級(jí)以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。研究結(jié)果既可以豐富、充實(shí)和發(fā)展城市災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論方法體系，也可以為上海市水資源利用與管理、城市水災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)提供借鑒和參考。主要研究結(jié)論有：
　　1）上海市各站點(diǎn)季節(jié)降水存在較大差異，市區(qū)春季、冬季降水少于郊區(qū)，夏季、秋季降水多于郊區(qū)，且距市區(qū)越遠(yuǎn)，差異越顯著；季節(jié)降水變化方面，春季、秋季降水呈不顯著下降趨勢(shì)，夏季、冬季降水呈明顯的增強(qiáng)趨勢(shì)，但是各區(qū)域，尤其是城郊變化幅度存在較大數(shù)值差異，以徐家匯站

4、為基準(zhǔn)，閔行、寶山變化幅度相似，青浦、松江、金山變化幅度相似，崇明、嘉定、奉賢、南匯變化比較相似。
　　2）上海市各量級(jí)降水變化存在明顯的地域差異，暴雨量級(jí)以下降水指標(biāo)方面，南匯、奉賢、金山、松江等地距平正負(fù)轉(zhuǎn)換的時(shí)間都出現(xiàn)在1970s，徐家匯站在1990s，其他站點(diǎn)在1980s，但是距平值大小幅度上各站沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的地域連續(xù)性；暴雨量級(jí)降水指標(biāo)方面，嘉定站在1970s開(kāi)始出現(xiàn)距平由負(fù)轉(zhuǎn)正，寶山、徐家匯、奉賢、松江、金山、崇明、

5、南匯等地在1980s開(kāi)始出現(xiàn)距平由負(fù)轉(zhuǎn)正，嘉定、青浦、閔行等地直到1990s才開(kāi)始出現(xiàn)距平轉(zhuǎn)換，距平值極值上，徐家匯站達(dá)到115.9mm，其次為青浦站94.1mm，金山站75.4mm，其他站點(diǎn)極值在正負(fù)60mm之內(nèi)；暴雨量級(jí)以上指標(biāo)方面，徐家匯站2000s之前一直是負(fù)距平，之后為正距平，且極值達(dá)到84.8mm，其他站點(diǎn)大多每隔10年出現(xiàn)正負(fù)距平轉(zhuǎn)換，值在40mm之內(nèi)。
　　3）上海市未來(lái)降水較之基準(zhǔn)期都是增加的，但是在未來(lái)3個(gè)不同

6、時(shí)期降水的增加幅度卻呈下降趨勢(shì)，2020s增加幅度最大，2050s增加幅度次之，2080s增加幅度最小。未來(lái)上海市東南沿海地區(qū)，如南匯、金山等地在2070年左右發(fā)生了降水總量減少的突變，且突變顯著；上海市其他地區(qū)在2011-2030年之間降水總量呈增加趨勢(shì)，隨后10年短暫下降，之后又有10年的短暫增長(zhǎng)，但降水變化趨勢(shì)都不顯著，直到2060年左右出現(xiàn)了降水總量顯著減少的突變。
　　4）DFA法計(jì)算的極端降水頻次分布在33-56d之間

7、，空間差異較大，百分位法計(jì)算的極端降水頻次分布在63-69d之間，空間差異不大，高值區(qū)主要集中在青浦、金山等地，郊區(qū)極端降水起伏大于市區(qū)，市區(qū)徐家匯站1990年之前表現(xiàn)為降水偏少，之后顯著偏多，郊區(qū)站點(diǎn)降水偏多偏少年份比較復(fù)雜；極端降水總量都在波動(dòng)中呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，5年滑動(dòng)降水量年遞增率在11.2-28.3mm/（10a）之間，變化幅度從市區(qū)向近郊區(qū)再向遠(yuǎn)郊區(qū)逐漸變小。
　　5）歷史時(shí)期，上海市50年一遇15分鐘最大積水深度在120m

8、m左右，100年一遇時(shí)，最大積水深度在150mm左右，且積水較深的地區(qū)主要分布在黃浦江東岸的外環(huán)線以內(nèi)區(qū)域；另外，整體上黃浦江以東以及崇明島的積水深度大于黃浦江以西的區(qū)域。
　　6）21世紀(jì)中期時(shí)，上海市50年一遇15分鐘最大積水深度在140mm左右，100年一遇時(shí)最大積水深度在160mm左右，比之歷史時(shí)期都有所增加，且空間集中程度也更加密集；另外，積水深度次高等級(jí)的空間分布也發(fā)生了改變，歷史時(shí)期主要分布在浦東東部，但是21世紀(jì)中

9、期時(shí)主要在崇明島以及黃浦江東岸沿線分布。
　　7）21世紀(jì)末期時(shí)，上海市50年一遇15分鐘最大積水深度在140mm左右，100年一遇時(shí)最大積水深度在160mm左右，積水深度空間分布上更加集中，外環(huán)線以內(nèi)黃浦江東岸的高等級(jí)積水區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大，積水深度次高等級(jí)的區(qū)域分布是沿黃浦江東岸分布，但是區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大。
　　8）從上海市動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果來(lái)看，歷史情景下，50年一遇時(shí)，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域主要集中在崇明島南部、長(zhǎng)興島、橫沙島以及浦東北

10、部，黃浦江以西大部分地區(qū)都處于低或較低等級(jí)下；100年一遇時(shí)，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域擴(kuò)大至崇明島和浦東全部，另外，奉賢、嘉定、松江、金山部分地區(qū)也出現(xiàn)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，市區(qū)和閔行等地仍然處于較低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)下。21世紀(jì)中期時(shí)，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域與歷史時(shí)期存在較大差別，50年一遇情景下，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域主要分布于崇明島及金山區(qū)西南部，100年一遇時(shí)，范圍擴(kuò)大至崇明三島、浦東北部、金山及松江等地；另外，100年一遇時(shí)，黃浦江以東大部分地區(qū)處于較高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)下，而黃浦江以西地區(qū)變