近50年四川盆地汛期极端降水事件的时空演变

利用四川盆地1961-2006年145个台站汛期的逐日降水资料,分析了该地区汛期极端降水事件的时空演变特征,结果表明:该地区汛期极端降水事件的发生频次分布与降水量分布差异较大,由西向东呈阶梯状递减趋势;川西高原与四川盆地之间以及盆地东西部之间的反位相变化是川渝地区汛期极端降水事件发生频次最主要的两个空间异常模态:该地区汛期极端降水事件发生频次的空间分布可以分为8个区;分别是四川盆地中部区、东部区、南部区、西部区、川西高原西部区、中部区、川西南山地区和重庆东部区;从长期变化趋势来看,汛期极端降水事件发生频次除在四川盆地西部区和重庆东部区分别呈较弱的减少和增长趋势以外,在其余各区的线性趋势都较为明显,其中四川盆地东部区、川西南山地区、川西高原西部和中部区表现为增长,四川盆地中部和南部区表现为减少;从气候因子分析看,汛期西太平洋副高位置的南北变化、东亚以及南亚季风的强弱变化分别对四川盆地东部区、中部区以及西部区的极端降水事件存在显著影响.     

陕西省降雨侵蚀力时空分布特征

根据陕西省全省96个数据序列较完整的气象站点逐日降水资料,利用章文波提出的基于日降雨侵蚀力模型估算陕西省的降雨侵蚀力,并采用反距离权重空间插值方法,借助GIS工具绘制全省侵蚀性降雨量以及侵蚀性降雨量空间分布图,分析其全年和四季空间分布特征,并分析了年内变化特征。结果表明:(1)陕西省降雨侵蚀力的空间分布与侵蚀性降雨量的空间分布基本一致,均呈由南向西北递减态势,降雨侵蚀力与降雨量、侵蚀性降雨量均达极显著相关水平;(2)降雨侵蚀力年内集中度高,夏秋季降雨侵蚀力较大,冬春季降雨侵蚀力较小,陕北地区和关中发生水土流失的时期主要集中在7~9月份,而陕南地区5~10月份均可能发生较大的水土流失,侵蚀潜在危险性由北向南递增;(3)陕西省降雨侵蚀力的年际变化也较为明显,年际变率CV在33.1%~77.3%,不同地区的年降雨侵蚀力差异及波动程度都比较大,北部地区降雨侵蚀力的年际变化大于南部地区。     

近50年珠江流域降雨多尺度时空变化特征及其影响

利用珠江流域38个站点54 a日降水资料,采用Kendall非参数检验法、线性回归及空间克里格插值,对多种降雨指数时空变化及影响进行了研究。结果表明:1珠江流域西部年降雨有减少趋势,流域大部分的降雨日数则有增加趋势;2流域降雨具有季度、月份集中性,其中,季度集中性趋于空间均匀化,月份集中性趋向空间极端化;3极端降雨阈值东高西低,全区极端降雨在20世纪60、80年代末有突变现象,P0.01%设计值在21世纪达到最高。综合多尺度降雨时空变化结果进行分析,将珠江流域划分为广东(包括江西)、广西中北部(包括湖南)、广西西南及云贵4个降雨特征区,广东尤其是珠三角地区及广西中北部地区应注重防洪安全,广西西南与云贵地区应注重保障用水安全。     

中国1960－2010年降雨增减、转折时空演变特征

根据1960－2010年中国563个地面观测站年降雨量资料,采用气候变化趋势转折判别模型和ANUSPLIN插值软件对中国年降雨增减、转折变化的时空变化规律进行研究。结果表明：近50年中国年降雨量出现环勃海地区和西南地区两个减少中心和高原东南地区和江淮地区南部两个增加中心;中国降雨在20世纪70年代、80年代和90年代出现了3次转折变化,其中20世纪70年代、80年代两次沿纬向变化,20世纪90年代沿经向变化,3次初始转折时间由西向东转移;降雨的增减沿纬向呈带状分布,大部分地区降雨增减呈交替变化,表现为三极子型分布。中国降雨增减、转折变化中心线与南北分界线基本一致。     

北京地区城市化过程与机制研究

在长时间序列高分辨率Landsat TM/MSS数据的支持下，对北京地区1975-1997年城市化基本过程和驱动机制进行了分析研究，基本结论如下；（1）北京地区城市化过程主要表现为中心大区和边缘次级中心区的面状城市化，中心大区和边缘次级中心区之间沿交通干线的线状城市化以及中心大区与边缘次级中心区之间的点状城市化3种基本模式，其中，中心大区、在城市边缘区的面状成都市化过程在区域内居于优势地位。（2）北京地区城市化过程和城市格局的形成是地形，交通等内在适应性因素和经济因素，政府行为，文化传统，突发事件等外在驱动因素共同作用的结果。其中，城市规划，产业发展政策等政府行为和3000年城市发展形成的旧有城市格局和古都风貌从根本上决定了现代北京城市发展的基本过程。     

丽江市旅游城市化特征及机理分析

20世纪后期,旅游城市化现象在西方发达国家出现,成为多元城市化道路的一种模式.在实地考察、问卷调查等基础上,分析了丽江市的旅游城市化现象.研究表明,与传统的工业城市化相比,旅游城市化表现出了一些不同的特征.具体表现为:①在城市性质和功能上,丽江由工商业城镇逐步向旅游城市转变;②在城市空间结构上,丽江城区逐步演变成以大研占城为重心呈"扇"形发展;③在城市建设用地上,旅游业用地增长迅速,大量城市绿地被侵占;④旅游的快速发展,大大加快了丽江的人口城市化过程,旅游业成为丽江市居民就业的主要渠道;⑤随着旅游业的迅速发展,丽江基础设施建设出现了超常规发展.在中国旅游发展的大背景下,丽江的资源比较优势、云南省及丽江市政府的推动、民营经济的参与、旅游消费是引起丽江旅游城市化的主要机制.     

改革开放以来中国城市化的时空演变及其影响因素分析

改革开放以来,中国城市化进程进入稳定快速发展时期,国家的经济宏观调控政策以及区域发展战略在时间和空间上均对中国的城市化产生了巨大的影响。在此影响下,中国城市化水平的区域空间格局也由北南差异转变为东中西差异,同时,中国省级城市化水平的差距正在逐渐缩小。在影响中国城市化省际差异的因素方面,传统的农业发展水平对城市化的影响正逐渐减弱,乡镇企业及外商直接投资成为20世纪90年代后期中国城市化发展的重要影响因素。     

基于TRMM数据的鄱阳湖流域降雨时空分布特征及其精度评价

基于1998-2007 年热带测雨卫星(TRMM) 3B42 V6 降雨数据分析鄱阳湖流域降雨时空分布特征, 并利用40个气象站观测日降雨数据对TRMM数据在不同子流域、不同降雨强度及不同季节里的精度进行了对比分析, 弥补了以往只评价整体精度的不足。结果显示:鄱阳湖流域北部地区修水、饶河子流域较易出现暴雨, 导致雷达信号衰减, 使TRMM对大雨强降雨的探测出现较大偏差;流域内降雨以10~50 mm为主, 其雨量占到总雨量的60%;流域降雨在年内1-3 月中旬为干旱少雨期, 3 月下旬-9 月初为湿润多雨期, 9-12 月再次进入干旱少雨期;而空间分布呈东、西部大, 中部小的格局;同时发现, 在赣南山区TRMM降雨较观测雨量低300~400 mm, 这可能受高程和坡度的影响, 使TRMM对山区降雨的探测精度也出现较大偏差。     

黄土高原塬面保护区降雨侵蚀力时空分布特征及其影响因素研究

通过采用Mann-Kendall趋势分析法、小波分析方法、地统计插值等方法,基于黄土高原塬面保护区及临近的21个站点的逐日降水量数据,对区域内降雨侵蚀力的时空变化,趋势及主要影响因素进行了分析。结果表明:(1)黄土塬面保护区1960—2017年多年平均降雨量为599.2 mm;多年平均降雨侵蚀力为1 871.91 MJ·mm·hm^-2·h^-1·a^-1,降雨侵蚀力在过去60 a来呈微弱上升趋势且变化的季节差异显著。(2)黄土高原塬面保护区降雨侵蚀力的空间分布大体呈由南部向两侧递减的趋势,Mann-Kendall Z值除研究区北部、东部呈下降趋势,其余区域都为上升趋势。(3)黄土高原塬面保护区降雨侵蚀力多年存在32 a的大周期,在大周期内还存在13 a、52 a的小周期。(4)影响北半球中高纬度地区的主要的大气环流因子中仅Cold&Warm Episodes by Season因子的波动对整个区域和陕西塬区的降雨侵蚀力有一定影响,二者存在一定的负相关性,其余环流指数与降雨侵蚀力没有显著的关联性;此外太阳黑子与陕西塬区...     

北京市快速城市化对短时间尺度降水时空特征影响及成因

快速城市化对区域降水过程的影响已成为人类活动对不同时空尺度水循环影响研究的热点。基于北京全区2011-2015年20个自动气象站逐小时降水资料,利用Circular统计法等多种方法,在揭示北京市降水总体特征基础上,进一步从日、场次、小时等多种精细化时间尺度来探究北京市不同类型降水特征。研究表明：① 场次暴雨平均降水量、场次降雨持续时间及降水强度高值中心主要位于北京城区,与郊区降水过程相比,城区总体降水过程历时较长、雨量较大。城市雨岛效应可能是上述降水指标在城区具有高值中心的原因之一。② 北京全区降水日分布不均,不同区域降水类型有较大差异。北京市的暴雨雨型主要以午后型为主,占总雨型的47.53%。山区总体及北部近郊、远郊区、南部近郊分别以午后型、正午型、夜晚型降水为主。而城区的暴雨类型显示出主城区的东西两侧有较大的差异,西侧受山谷风环流及热岛环流影响类型较为复杂,东侧以傍晚型为主。③ 场次暴雨的降水峰值出现时间主要集中在12:00-19:00,且城区降水峰值发生时间较郊区降水峰值发生时间推迟。海拔的升高会使日降水峰值的出现时间的不确定性增大。④ 极端降水量指标及持续干燥、湿润指标均在城区显示出高值区,极端降水频率指标高值区位于城区下风向。城市化可能通过人口膨胀、土地利用类型变更等方式间接提高极端降水发生的风险。     

陕西暖季降水的日变化特征及南北差异

利用2008—2015年CMORPH卫星与自动观测站的逐时降水量融合产品,分析了陕西地区5～10月降水量、降水频次、降水强度的日变化特征,以及陕西南北降水日变化上的差异。结果表明:(1)降水量和降水频次从南向北明显递减,地形作用下的纬向变化是陕西地区降水最重要的特征,但降水强度呈现出南北高、中间低的分布特征,两个高值中心分别位于陕南南部和陕北的东北部,EOF分析表明陕西南部夜雨特征明显。(2)陕西南部降水量和降水频次、降水强度日变化特征一致,均以夜晚至次日清晨为高值区,而在中午前后达到最低值。陕西北部降水量、降水频次峰值则主要出现在上午,降水强度峰值出现在傍晚。区域对比分析表明,陕西南部降水量日变化主要来自于降水强度的贡献,而陕西北部日变化以降水频次的贡献为主。(3)陕西降水的南北分界线特征明显,34°N以南地区降水日变化明显且降水主要集中在夜间。34～37°N之间的中部地区降水日变化较弱,37°N以北地区降水的日变化特征和陕西南部相反。(4)除榆林、渭南和商洛东部地区外,其他大部分地方白天的降水量都明显低于夜间的降水量,特别是陕南秦巴山区夜间降水量超过白天的一倍以上。     

江淮下游汛期降水与ENSO冷暖事件的关系——以里下河腹部地区为例

应用综合Niño指数,分析了江淮下游里下河腹部地区1957-2006年间汛期降水与ENSO冷暖事件的关系及环流形势。结果显示:汛期降水与ENSO冷暖事件的遥相关具有较为显著的阶段性特征。El Niño、La Nina的翌年汛期降水分别以负、正距平偏多,汛期降水的正负距平转换出现在1970年代末左右。汛期降水与Niño指数具有2-7 a左右的相似周期,且二者在1980年前后出现了明显的相位转换。El Niño翌年汛期降水为正距平的环流场显示,东亚环流经向呈“+、-、+”高度距平配置,且副高范围扩大,偏西偏北,存在典型的梅雨锋面,雨带停留在江淮下游地区,利于降水形成。而La Nina翌年汛期降水为正距平的环流场表明,副高位置偏东偏北收缩,东亚经向环流呈“-、-”位势高度距平,低、中层分别为西南风、偏东南风距平,缺少梅雨锋面,汛期降水偏多的程度较小。     

城市化对北京市极端气候的影响研究

利用北京地区20个气象站点35年（1980—2014年）的逐日降水、气温资料和社会经济、人口、土地覆被以及夜间灯光遥感的栅格数据,通过聚类分析和层次分析相结合的方法将站点分类,对北京市城市化进程中的极端气候变化趋势和城市化影响的响应进行了分析。结果表明：北京市整体的极端冷事件呈减少趋势,极端暖事件呈增加趋势,极端降水事件没有明显变化趋势;城市化对极端温度事件有着显著的影响,相对于乡村站点来说,城市化使得极端冷事件减少的更快,极端暖事件增加的更快,造成城市的气温日较差明显变小;城市化对极端降水的影响虽不显著,但在乡村站点年降水量总量和降水日数减小的趋势下,城市化造成城市降水总量和降水日数均多于乡村,减缓了连续无降水日数的增长趋势,同时城市的极端降水有向更加极端的情景发展。     

北京地区景观城市化进程对暴雨过程的影响——以“7·21”暴雨为例

利用美国环境预测中心（NCEP）和美国国家大气研究中心（NCAR）等美国科研机构开发的气象模式WRF 3.8版本,采用北京地区不同时期的土地利用数据,选取影响北京的一次典型暴雨过程,应用包含多层城市穹顶模式的模式参数化方案对其进行模拟研究。从小时降水模拟结果来看,景观城市化区域（城市下垫面）的扩张使得暴雨持续更久,使用2010年土地利用数据模拟的2012年7月21日暴雨过程小时降水量大于16 mm的时长较使用1990年土地利用数据模拟的结果增加了1 h;从累积降水结果来看,使用2010年土地利用数据模拟的24 h累积降水大于150 mm的区域较使用1990年土地利用数据模拟的结果增加了1534 km ²。本文中模拟的逐小时降水与实际情况存在一定的差距,未来的工作会深入研究模式的参数化方案和降水产生的机理进而深入地研究景观城市化进程对暴雨过程的影响。进一步研究需针对城市人为活动产生的大气气溶胶粒子、景观城市化密度变化等因子,探究景观城市化对暴雨的可能影响。     

北京地区降水量时空分布规律分析

通过运用非参数检验方法(Mann-Kendall法),利用北京地区20个气象站点44年(1961-2004)观测的逐月降水资料,分析了北京地区降水量的时空分布规律。结果表明:在时间上,年平均降水量总趋势以每年1.72 mm的变化率减少,这种减少主要是由夏季、冬季降水量减少所引起的,尤以夏季最为显著,变化率为-3.26 mm/a,而在春、秋两季降水量则呈现出增加的趋势,变化率分别为0.34 mm/a和0.77 mm/a。降水期主要集中于夏季(6~8月),可占全年降水量的72.5%。在空间上,年降水量的高值区位于山前迎风坡一带,大致呈带状自西南伸向东北,高值区的西北、东南两侧雨量逐渐减少。市区形成一个明显的下降中心,其中海淀区年均减少3.7mm,降幅最大。     

城市化对西安市降水及河流水文过程的影响

为探究城市化对西安市降水机制及城市河流灞河下游水文过程的影响,根据西安市及灞河1970-2015年水文气象资料以及由遥感影像解译得到的土地利用数据,在分析西安市降水、土地利用特征及灞河下游降水、径流变化特征的基础上,运用水文特征参数时间序列法分析城市化对西安市降水的影响以及灞河水文过程的影响。结果表明：1970-2015灞河降水量呈不显著下降趋势,而径流量呈显著下降趋势;西安市土地利用程度较高,土地利用变化表现为耕地及林地向建设用地转移;受城市化影响,西安市降水机制发生了改变,强降水频次呈增加趋势,且城区增幅大于郊区;降水年内分配不均匀,越来越集中于夏季,增加了城市内涝的威胁;城市化对灞河下游降水-径流关系产生了影响,降水对径流的影响呈减弱趋势,而城市化对径流的影响呈增强趋势;此外,受城市化影响,灞河下游径流量年内波动趋缓,特别是汛期;城市化是影响径流变化的主要因素（61.5%）,降水变化是影响径流变化的次要因素（38.5%）;灞河下游径流量的减流主要是水利工程的作用及过量开采傍河地下水。     

气溶胶对北京地区云和降水影响的模拟研究

利用中尺度气象模式WRF中一个含有云凝结核CCN活化过程的双参数云微物理方案（NSSL 2-mom+ccn）,研究不同气溶胶导致的初始CCN浓度对云物理和降水过程的影响。完整地模拟了北京市2015年7月16-17日一次典型的从小雨到暴雨连续降水过程,包括降水主要集中的时间段,雨带的西北—东南走向,降水初期普降小雨、后期转变为中到大雨甚至局部地区出现暴雨,24小时最大累积降水量可以达到65 mm,模拟结果与实测符合较好。模拟得到的区域平均累积降水量随着气溶胶的增加而减少,与其他研究根据地面降水与能见度资料统计分析的结论相一致。比较详细地给出了气溶胶对云的微物理结构、水成物时空分布以及微物理过程的转化率的影响。     

平原河网地区河流结构特征及其对调蓄能力的影响

平原河网地区是河流高度发育并受到城市化深刻影响的区域。本文以上海为例,基于上海及周边城市普遍采用的河流分类和水利片管理系统,分析不同城市化水平地区河流结构的共同特征及其差异性,探讨河流结构对河网调蓄能力的可能影响,提出估算河网调蓄能力的方法。研究表明,平原河网地区河流结构指标反映了该地区河流数量、长度以及低等级河流高度发育的自然地理特征,城市化在达到一定程度后即会干扰河流结构的自身发育规律,并表现为河流发育能力的下降;河流结构在城市化影响下表现出由复杂到简单、由多元到单一的变化趋势;河网调蓄能力受低等级河流数量及结构的影响更大,并随着城市化水平的提高而下降;就整体而言,城市化对河网调蓄能力的影响大于对河流结构的影响;以水面数量和河流结构两项指标作为参数能够更准确地估算河网调蓄能力。     

快速城市化背景下城乡结合部发展特征与机制 ——以北京海淀区为例

通过对北京海淀区城乡结合部的实地调查,探讨了快速城市化背景下城乡结合部的发展特征及其形成机制。发现:海淀区城乡结合部居民构成复杂且就业、收入不稳定,社会保障水平偏低的弱势群体集中;外来人口规模庞大且具有乡镇集聚指向特点,其生产、生活方式与状态对城乡结合部发展影响深远;土地产权复杂交错,土地征用和土地流转存在诸多矛盾;农村经济的长期影响和居民消费能力等制约了城乡结合部的产业发展层次,新兴产业区的高新技术产业、现代化服务业难以与当地传统、低端产业对接,辐射带动能力非常有限;基础设施总体欠账严重,其建设主体多元化、交叉化,投资能力存在差异。独特的地域特点、复杂的历史背景,以及制度、规划与政策的缺失是影响城乡结合部发展的主要因素,未来发展应注重体制、规划与决策的创新。