1960-2013年秦岭—淮河南北极端降水时空变化特征及其影响因素

基于秦岭—淮河南北气象站点逐日降水数据和全国0.5°×0.5°逐月降水格网数据,选取16个极端降水指数,辅以趋势分析、Mann-Kendall检验和相关分析等气候诊断方法,分析了1960-2013年秦岭—淮河南北极端降水时空变化特征,探讨了极端降水变化与ENSO事件的关系。结果表明:11960-2013年秦岭—淮河南北除长江下游降水呈增加趋势外,其他区域降水均呈下降趋势;2极端降水变化主要表现为:降水日数减少,降水强度上升,突发性强降水事件增多,连续性干旱事件增多;在空间上,秦巴山地、长江下游和黄河下游以极端降水强度上升为主,关中平原、巫山山区和四川盆地以极端干旱强度上升为主;3在影响因素方面,秦岭—淮河南北极端降水与ENSO事件关系密切。在厄尔尼诺年,秦岭—淮河南北春季极端降水偏多,夏季和全年偏少;在拉尼娜年,春季极端降水偏少,秋季和全年偏多。就各个区域而言,在厄尔尼诺年,黄河下游、关中平原、秦巴山地和四川盆地极端降水呈下降趋势,淮河平原极端降水呈上升趋势,长江下游和巫山山区响应并不明显。     

四川省极端降水事件时空演变特征

极端降水作为极端天气的表征要素,极易引发灾害。为探明极端降水变化特征,本文选择受极端降水事件影响极大的四川省为研究区,基于1964—2016年逐日降水数据,通过构建区域极端降水指标体系,利用气候倾向率、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法,分析了极端降水事件的时空演变及影响因素。结果表明:四川省极端降水事件发生频率呈减少趋势,强度逐渐增加;空间上总体呈现出由东南向西北减少,成都平原与川西山区的交错区域作为传统极端降水高发区域,极端降水频率显著下降,而川西山区极端降水频率与强度均呈现出增强的趋势;研究区地形地貌特征决定了极端降水事件的分布特征,四川盆地盆周区域海拔的突变为极端降水特征差异显著的重要原因;极端降水的周期变化呈现25～32 a长周期、13～17 a中周期以及5～8 a短周期的特征,振荡强度由强到弱;极端降水量自1993年下降突变显著,强度自1984年增强突变显著。本研究可为极端降水事件研究提供方法参考,为四川省防灾减灾提供理论与数据支撑。     

中国诱发滑坡的降水极端性特征及变化趋势

极端降水往往会造成滑坡灾害,但关于引发滑坡灾害的极端降水特征量化评估研究仍不足。本文基于近20年(2000—2019年)的中国地面观测站点降水数据和2014—2018年历史滑坡灾害个例数据,运用百分位数、标准化距平和Mann-Kendall方法分析诱发滑坡的极端降水特征,初步揭示了滑坡灾害与极端降水间的关系,探讨了近20年来中国范围内的极端降水与滑坡灾害的时空分布特征及变化趋势。结果表明：(1)诱发滑坡灾害的不同时间尺度降水绝大部分都存在极端性特征,导致滑坡灾害的发生一般是一年之中某个时间尺度内出现了极端性累积降水;(2)异常性降水是滑坡灾害的关键诱发因素,绝大部分滑坡灾害点的前期过程有效雨量均超出气候平均2σ以上,具有明显的降水异常性;(3)近20年以来中国遭遇极端日降水和过程降水事件的次数整体呈现增长趋势,而不同区域内的极端降水变化特征存在较大差异,除了黄淮、云南、华南东部的部分地区存在减少趋势以外,其他大部地区的极端日降水、极端过程有效降水事件发生频次均呈增多趋势。本研究成果揭示了诱发滑坡灾害的触发因素和极端降水事件的变化趋势,可为基于极端降水的滑坡预报预警提供科学依据。     

横断山区泥石流空间格局和激发雨量分异性研究

地形、降雨等环境因子决定了泥石流的时空分布特征,理解泥石流与这些因子的关系有助于区域泥石流灾害风险评估与防灾减灾工作。以横断山区为研究区域,选取降水、气候、地貌、地质、土地覆盖、土壤厚度、高差势能以及湿度指数等因子,利用地理探测器和灰度关联分析等方法,探讨了环境因子与泥石流沟空间分布的关系以及降水特征与泥石流灾害的时间关联性。结果表明,湿度指数是决定泥石流沟空间格局的最主要因子,其次是高差势能和土壤厚度,多年平均分布的降水特征对泥石流沟分布的影响较小。泥石流灾害事件与降水特征的时间关联具有较大的区域异质性。泥石流发生地的激发雨量、湿度指数、高差及土壤厚度的统计分布在不同地貌、地质和气候单元中有明显差异。这表明泥石流预警不仅需要考虑雨量等激发因子,还必须考虑其他影响因素的空间差异性。     

气候变化背景下中国沿海地区灾害风险研究与应对思考

沿海地区是城市化水平较高的区域,在全球气候变化背景下,该地区极端天气气候事件频发,灾害风险日益加大,已严重制约了该地区社会经济的可持续发展。论文立足气候变化背景,探讨沿海地区灾害风险变化的新特点,认为：当前极端天气气候灾害的发生仍具较大的不确实性,气候与灾害在时空尺度上呈现多样性变化特征,各气象灾害风险存在较大差异性,灾害系统构成要素也更加复杂。鉴于气候变化给沿海地区灾害风险研究带来新的挑战,文章提出在气候变化背景下,沿海地区灾害风险系统的构建应关注灾害的时空尺度变化、多灾种灾害的协同效应、城市化与气候变化,并构建了基于气候变化背景下的灾害风险系统框架。最后,为提升气候变化背景下我国沿海地区灾害风险应对能力建设,提出以下建议：注重灾害防御系统的多样化、注重灾害防御系统的稳健性、实现多灾种灾害信息的共享、强化承灾主体的自恢复能力、加强灾害风险分担与转移能力建设、逐步适应气候变化背景下的极端天气与自然灾害。     

横断山区山地灾害的动态风险性评价

对横断山区山地灾害进行科学的动态风险评价,可为区域防灾减灾工作提供重要的科学依据,同时对该区域的社会和谐稳定、经济稳步发展具有重要的现实意义。本文以横断山区为研究区,以五年年际变化为动态变化时间尺度,构建了山地灾害风险动态评价模型。首先选取发育山地灾害的本底因子作为静态危险度评价因子,采用频率比法计算了静态危险度,采用因子叠加法实现了横断山区山地灾害的动态危险性评价;然后选取人口密度、GDP密度和土地利用类型作为动态易损性评价指标,通过简化模型完成了动态易损性评价;最后根据风险评价模型结合动态危险性和动态易损性评价结果,得到了横断山区山地灾害不同年份的风险区划图并完成了动态风险评价。主要结果分述如下:(1)横断山区北部、西北部危险性低,为低和中危险性集中区;南部、东南部危险性高,为高和极高危险性集中区;(2)位于横断山区南部及东北部的高和极高危险区的地区人口较为密集,经济活动性较强,其易损性等级比较高,相应的风险级别同样较高;(3)横断山区受强降雨次数、人口密度、GDP密度和土地利用的动态变化的影响,各年山地灾害的风险性的空间分布范围具有比较明显的差异,横断山区的风险性随时间动态变化。     

芦山地震重灾区地形因子分析

地形条件与山地灾害的发育密切相关,是山地灾害危险性评价的重要因子.以四川省芦山县“4·20”7.0级强烈地震灾区的芦山、宝兴、天全3县为研究区,应用GIS技术计算研究区坡度、地形位指数与地形起伏度,通过流域水文分析方法实现宝兴县子流域划分并提取沟床纵比降,分析灾区地形因子特征,结合灾后崩塌滑坡遥感解译结果,探讨次生山地灾害分布与地形因子的关系.结果表明,研究区坡度大于25°的面积占区域总面积的73.89％,地形位指数大于0.4的区域面积占总面积的85.92％,起伏度大于500 m的占87.41％,各地形因子面积比率最大的区段分别为坡度35°～40°、地形位指数0.648 ～0.666、起伏度500～1 000 m;宝兴县子流域沟床纵比降数值集中于100‰ ～ 300‰范围内.坡度30°～50°的区域为崩塌滑坡的高发地段;崩塌滑坡的优势地形位处于地形位指数0.228～0.246和0.34～0.61之间的区域;起伏度在500～1 000m的区域为崩塌滑坡的集中分布区.研究结果可为灾害评估及灾后恢复重建提供参考依据.     

祁连山讨赖河流域1957—2012年极端气候变化

全球气候变化背景下,极端气候事件发生的频率逐年增大,由此引发的气象灾害事件也随之增加。鉴此,本文利用祁连山讨赖河流域1957—2012年的气象观测资料,对该流域23个极端气候指数的时空变化特征做了研究。结果表明：（1）极端气温升高趋势明显,夜间和白天极端低温日数显著减少,极端气温昼指数显著增大;气温日较差变化幅度很小,霜冻日数显著减少,生长季长度明显加长,冰冻日数2000年后增加;夜指数增大幅度大于昼指数,秋、冬季极端气温升高幅度大于春、夏季。（2）极端降水指数增大趋势明显,雨日降水总量、连续五日降水总量和中雨天数均展现出增大态势,反映出连续降水事件的增加;极端降水量事件增大显著,但雨日降水强度变化不大;除最多连续无降水日数外,极端降水日数指数展现出增大趋势;降水日数夏、秋季节分配趋向均匀化;降水量的增加主要是单次降水时间持续加长和中雨日数增加的贡献;高海拔区极端降水事件发生的频次较大。     

中国综合气候变化风险区划

气候变化作用于自然环境与社会经济系统,产生一系列影响。随着未来社会经济发展,气候变化危险性与自然环境和社会经济承险体耦合形成有规律的风险时空格局。将此时空格局系统化表达即是综合气候变化风险区划,是适应气候变化的科学基础之一。本文基于RCP 8.5下的近中期（2021-2050年）气候情景,分析了中国未来气温和降水变化趋势与速率,评价了干旱、高温热浪以及洪涝等极端事件危险性,选取人口、经济、粮食生产和生态系统等承险体风险作为综合风险定量评估的指标。在系统性、主导因素以及空间连续性原则的指导下,提出中国综合气候变化风险区划三级区域系统方案,划分出8个气候变化敏感区、19个极端事件危险区和46个承险体综合风险区。结果发现：2021-2050年RCP 8.5情景下中国的气候变化高风险区主要包括：华北弱暖增雨敏感区,华北平原热浪危险区,人口经济粮食高风险区;华南—西南弱暖增雨敏感区,黔滇山地热浪危险区,生态经济粮食人口高风险区;华南沿海涝热危险区,生态粮食经济人口高风险区。中国综合气候变化风险区划涵盖了气候变化情景、极端事件发生、社会经济与生态系统的可能损失信息,可以为国家或地方应对气候变化及气候变化风险管理提供科技支撑。     

1961—2009年新疆极端降水事件时空差异特征

选用1961—2009年新疆61个测站的逐日降水资料,根据百分位值方法定义不同台站的极端降水阈值,用一元线性回归、M-K突变检验及EOF分析等方法分析各区域50年来极端降水的时空分布特征及变化趋势。结果表明：（1） 过去50年新疆极端降水事件总体表现出了波动上升的趋势,但各区域的极端降水量相差悬殊,极端降水量受地形因素影响大;（2） 阿尔泰山区、准噶尔盆地和天山山区的极端降水量分别在1986年、1983年和1989年发生显著的上升突变;（3） 极端降水阈值、年均降水量、年均极端降水量、年均极端降水频率和极端降水强度呈现山区高、盆地低的特点;年降水量越少的区域,极端降水对年降水量的贡献越大。     

1992—2020年横断山区植被分布与植被活动变化

横断山区位于青藏高原东缘和多条重要江河的上游,是全球生物多样性最丰富的地区和生态保护的优先区域之一,区域植被对维系区域生态安全和可持续发展起着十分重要的作用。20世纪90年代以来,中国在横断山区实施了多项重大生态恢复和建设工程,但囿于资料和调查不足,对于横断山区全域性、长时段的植被变化及其与海拔关系研究相对较少。鉴此,本文结合使用1992—2020年间多种基于卫星遥感资料生产的土地覆被数据和2000—2020年间MODIS的归一化植被指数（NDVI）数据,采用转移矩阵、Theil-Sen Median趋势分析与偏相关分析等方法研究不同植被类型转换、植被覆被面积与平均海拔变化关系以及植被活动的时空变化趋势,并分析时空变化的主要影响因素。结果表明：① 横断山区分布最广泛的植被类型是常绿针叶林与灌丛—草地镶嵌类型。植被发生变化的区域集中分布在河谷和南部低海拔区域,草地多向森林特别是常绿针叶林转换,植被覆被逐渐向好。这表明封山育林、植树造林、退耕还林等生态保护政策起到重要积极作用。时间序列数据显示,植被覆被面积变化剧烈的时期往往处在政策实施的起始阶段。② 植被活动整体呈现增强趋势。在植被类型未变化的区域中,75%以上区域植被活动增强,其中超20%的区域显著增强（P < 0.05）,且森林植被活动增强趋势大于草地。③ 对植被活动影响较大的环境因子主要是气候变化和地形条件。尽管大部分区域植被活动受气候变暖影响而增强,但在干热河谷的植被活动明显受到降水减少的限制。有近1/4面积的植被活动在减弱,主要分布在山地东坡或南坡,或与降水较多、山高坡陡而造成滑坡、泥石流等自然灾害有关。这些发现可为横断山区生态保护政策效益评估、自然灾害综合风险评估和未来气候变化影响下的植被变化预测提供参考。     

典型山地降水径流时空演变及“水-热-人-地”匹配性分析

山地是中国自然生态保护与经济社会发展问题交织、矛盾突出的区域。山地水资源受气候变化和人类活动综合影响发生演变,进一步影响到其与区域气候资源、土地资源以及经济社会之间的协调匹配,研究这些问题对辨识山地发展关键短板、提供山地问题解决思路具有基础意义。根据自然环境特点和经济社会发展状况,选择太行山、横断山和黔桂喀斯特三大典型山地开展研究,基于全国水资源调查评价成果及土地利用、经济社会数据,采用Mann-Kendall检验等方法分析1956-2015年山地降水和径流时空演变特点;采用匹配距离和不平衡指数对山地的水（降水和径流）、热（积温和辐射）、地（面积和耕地）以及社会经济（人口和GDP）等4类要素匹配性进行综合对比分析。结果表明：三大典型山地中,太行山水资源禀赋最差,且2000年以来径流显著衰减,而横断山和黔桂喀斯特降水、径流丰富,且无明显变化趋势;从“水—热—人—地”对比来看,太行山以缺水问题为主,横断山多数地区土地与热资源偏少且水热空间差异大,黔桂喀斯特整体来说土地资源偏少;综合来看,水与其他要素的匹配性最差,特别是在太行山区,水的时空分布及其均衡匹配是保障山地可持续发展的关键。     

中国陆栖哺乳动物特有种及其空间分布格局

在对收集的中国陆栖哺乳动物特有种县级分布资料及生境、海拔信息进行整理并建立特有种空间分布数据库的基础上,应用地理信息系统(GIS)平台,对空间分布数据进行技术处理,研究了中国陆栖哺乳动物特有种的多样性及空间分布格局。统计分析了8目、23科、72属,共计128种中国陆栖哺乳动物特有种,阐述了特有种在县级、省级行政界线及动物区划中的丰富度分布情况,并对其垂直分布格局进行了研究。在充分考虑特有种丰富度分布情况及特有种分布所占国土面积比的基础上,采用克里金插值法(Kriging)对特有种在中国范围内的分布情况进行拟合,确定了6个主要的分布中心,即:藏东南—滇西北横断山区中心、川西邛崃山—大雪山中心、川北—陇南山地中心、秦岭—大巴山中心、巴颜喀拉山—唐古拉山中心、祁连山中心。     

诱发滑坡的多尺度降雨特征

在全球气候变暖背景下,极端性降水导致滑坡泥石流等自然灾害频发,关于降水与地质灾害之间的关系引起公众广泛的关注。本研究在对降水过程进行定量化划分的基础上研究滑坡发生与降水之间的关系,基于全国气象台站的地面降水观测资料,对2658例滑坡事件中的前期降水量、本场激发降水量、极端性降水量等不同时间尺度的降水特征进行了系统性的统计分析。结果表明:绝大部分的滑坡事件都属于前期有效降水主导型;前期降雨在导致滑坡的各个因素中占主导性地位;滑坡灾害发生前10 d特别是前5 d的降雨是导致滑坡发生的关键因素,而且降水产生时间与滑坡事件发生时间相隔越长,其在诱发滑坡事件发生的过程中的作用也越小;本场激发降雨是诱发滑坡事件发生重要的影响因素,持续时间大多集中在6 h之内,且以强度大、时间集中为特点的短时降水为主;极端性降水也是导致滑坡事件的关键诱发因素,大部分滑坡事件中的前15 d有效降水量和当日本场降水量在历史同期降水序列中均超过第90百分位数,具有明显的极端性特征。本研究从全国的视角来系统性地分析研究滑坡与降雨之间的关系,将为全国范围内的滑坡地质灾害预警提供参考。     

有关汶川地震及次生山地灾害研究的一些科学问题

汶川8.0级地震的发生远远超出地学界以前关于横断山区地震及次生灾害发生规律的认识,说明地学界以前对横断山区的新构造运动特点,地震区域分布规律、发生原因,地震次生滑坡泥石流灾害的强度、危害和特大地震在横断山区地貌演化的作用等重大科学问题的认识存在不足或偏差之处.在思考此次地震发生特点的基础上,结合在西南山区的多年工作经验,提出了汶川大地震后亟待开展的第四纪以来横断山区古地震重建、古滑坡分布、水库诱发地震、特大地震在横断山区山地地貌演化的作用等方面的科学研究问题.     

过去50年内蒙古极端气候事件时空格局特征简

为了掌握内蒙古极端气候事件的发生趋势与时空格局,本文运用内蒙古自治区境内46个国家级气象站点的日值记录数据,计算与植被生长的水热条件及寒旱灾害直接相关的极端气候事件指数,分析过去50年内蒙古温度和降水气候事件的时空演变特征。研究结果表明,研究区极端温度事件的发生频率与持续时间迅速变化发生于20世纪90年代以来,60年代至80年代末呈平稳态势。表征低温事件的霜日日数（FD0）、冷昼日数（TX10p）、冷夜日数（TN10p）、冷持续指数（CSDI）等指数均呈现下降趋势,同时表征高温事件的夏日指数（SU25）、作物生长期（GSL）、暖昼日数（TX90p）、暖夜日数（TN90p）、热持续指数（WSDI）则均呈上升趋势。与极端高温事件发生频率的加剧在90年代初开始凸显不同,表征强降水事件发生频率和强度的极端降水指标的显著变化发生在近10年。研究区极端温度指数过去50年的变化过程几乎没有明显的空间分异特征,但是在位于农牧交错区的部分站点的强降水事件呈现出与大多数站点不同的特征,最近10年的强降水事件高于前一时段,而其他多数站点最近10年的极端降水指数均低于前一时段。     

过去50年内蒙古极端气候事件时空格局特征

为了掌握内蒙古极端气候事件的发生趋势与时空格局,本文运用内蒙古自治区境内46个国家级气象站点的日值记录数据,计算与植被生长的水热条件及寒旱灾害直接相关的极端气候事件指数,分析过去50年内蒙古温度和降水气候事件的时空演变特征。研究结果表明,研究区极端温度事件的发生频率与持续时间迅速变化发生于20世纪90年代以来,60年代至80年代末呈平稳态势。表征低温事件的霜日日数（FD0）、冷昼日数（TX10p）、冷夜日数（TN10p）、冷持续指数（CSDI）等指数均呈现下降趋势,同时表征高温事件的夏日指数（SU25）、作物生长期（GSL）、暖昼日数（TX90p）、暖夜日数（TN90p）、热持续指数（WSDI）则均呈上升趋势。与极端高温事件发生频率的加剧在90年代初开始凸显不同,表征强降水事件发生频率和强度的极端降水指标的显著变化发生在近10年。研究区极端温度指数过去50年的变化过程几乎没有明显的空间分异特征,但是在位于农牧交错区的部分站点的强降水事件呈现出与大多数站点不同的特征,最近10年的强降水事件高于前一时段,而其他多数站点最近10年的极端降水指数均低于前一时段。     

《长江上游山地灾害与水土流失地图集》的创新与特色

正长江上游地处青藏高原、横断山区、秦巴山地、云贵高原和四川盆地。由于地形起伏很大、山高坡陡,地质构造复杂、岩石破碎,雨量、热量充沛,且多暴雨,加上人类长期对森林的大量砍伐,大面积陡坡开荒和过度放牧,致使该区域生态环境遭到严重破坏,水土流失严重,滑坡、泥石流等山地灾害频发,给人民生命财产和国民经济造成巨大损失,严重阻碍了长江上游地区经济和社会的发展。新中国成立以来,我国政府十分重视山地灾害的防治和     

典型山地水土要素时空耦合特征及其成因

水土资源是人类生存的基础,山地水土要素耦合性与“三生空间”的功能性密切相关,其耦合的时空过程及规律关乎山区的生态服务与经济社会可持续发展。通过构建更加科学的水土要素耦合指数对太行山地、横断山地、黔桂喀斯特山地水土要素耦合特征进行大尺度、长时序的分析,并采用地理探测器方法分析了各时期水土耦合的影响因素。结果表明：① 三大山地水土要素耦合空间差异十分显著。太行山地以缺水区为主,横断山地以平衡区为主,黔桂喀斯特山地平衡区和充沛区兼有。② 垂直分异上,三大山地水土要素耦合指数分别在1300 m、1800~3400 m、500~1500 m处发生变异。各山地水土要素耦合指数在生态功能亚区表现为,林地生态亚区>林草复合生态亚区>农业生态亚区。③ 三大山地水土要素耦合的空间异质性是自然要素和人文要素综合作用的结果。其中,气候要素为主导驱动,地形地貌和土地利用居次,人为作用叠加在自然作用之上,加剧了水土要素耦合的时空复杂性和变异性。本文构建的水土要素耦合指数,加深了山地水土要素相互作用的时空过程研究,可为促进变化环境下的山区可持续发展提供决策依据。     

中国西北汛期极端降水事件分析

利用中国西北五省（区）1960—2004年125个台站汛期（5—9月）逐日降水资料,首先定义了不同台站的极端降水阈值,然后统计出了不同台站近45 a逐年汛期发生极端降水事件的发生频次,并进行了时空分布特征分析,结果表明:中国西北汛期极端降水事件发生频次同降水量的空间分布有很大的差异;一致性异常分布特征是中国西北汛期极端降水事件发生频次的最主要空间模态;中国西北汛期极端降水事件发生频次的空间分布可分为以下6个分区:高原东部区、南疆区、北疆区、西北东部区、青海高原区及河套区;从长期变化趋势来看,高原东部区近45 a来汛期极端降水事件发生频次没有明显的变化趋势,北疆区、南疆区、青海高原区及河套区表现为较明显的的增长趋势,而西北东部区表现为较明显的减少趋势;中国西北汛期极端降水事件发生频次的各主要空间分区中,近45 a来13 a左右的周期振荡表现得比较显著。