許浩然, 楊兆前, 陳中舉*, 龍宇

(1.長(zhǎng)江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院, 荊州 434023; 2.蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院, 蘭州 730000)

近年來(lái),極端氣候事件頻發(fā),由極端氣候引發(fā)的洪澇、高溫?zé)崂说茸匀粸?zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)和人身安全產(chǎn)生重大影響[1]。相關(guān)研究表明,隨著全球變暖的加劇,極端氣候事件發(fā)生的頻率和強(qiáng)度越來(lái)越高;因此,在全球變暖背景下,充分認(rèn)識(shí)和量化不同區(qū)域的氣候變化趨勢(shì),評(píng)估區(qū)域極端氣候的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率,對(duì)未來(lái)極端氣候的危害防治具有重要科學(xué)意義。

為此,國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者針對(duì)極端氣候的變化進(jìn)行了深入的研究。國(guó)際上,Islam等[2]使用極端氣候指數(shù)對(duì)孟加拉國(guó)極端氣候的時(shí)空變化進(jìn)行分析,研究表明孟加拉國(guó)極端高溫指數(shù)和最大1日降水量指數(shù)明顯上升;Quan等[3]使用M-K檢驗(yàn)和Sen斜率估計(jì)法對(duì)胡志明市極端降水的時(shí)空演變進(jìn)行分析,研究表明胡志明市極端降水的強(qiáng)度和頻率呈上升趨勢(shì);在中國(guó),劉凱等[4]對(duì)中國(guó)氣溫和降水的時(shí)空演變特征進(jìn)行研究,研究表明中國(guó)整體的極端降水和極端高溫事件持續(xù)增加;尹占娥等[5]基于情景對(duì)中國(guó)極端降水情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,研究表明華南地區(qū)、華中地區(qū)、長(zhǎng)江中下游平原和四川盆地發(fā)生極端降水的危險(xiǎn)性較高。目前,關(guān)于極端氣候的相關(guān)研究多數(shù)圍繞時(shí)空分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估兩方面分別展開(kāi),將二者系統(tǒng)性結(jié)合的研究較少,且對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的研究仍存在較大的提升空間。

湖南省位于中國(guó)內(nèi)陸地區(qū),屬亞熱帶季風(fēng)氣候。其地形地勢(shì)復(fù)雜,年降水量充沛,容易出現(xiàn)酷熱高溫和強(qiáng)降水等極端天氣。近年來(lái),極端氣候事件趨于頻發(fā),但關(guān)于湖南省極端氣候時(shí)空特征分析的研究較少,且對(duì)極端氣候發(fā)生概率的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究尚存在空缺。

在此背景下,現(xiàn)根據(jù)世界氣象組織(World Meteorological Organization,WMO)氣候變化指標(biāo)專(zhuān)家組[6]定義的極端氣候指標(biāo),使用線性傾向法、M-K(Mann-Kendall)趨勢(shì)檢驗(yàn)[7]以及克里金插值法對(duì)湖南省極端氣候情況進(jìn)行時(shí)間和空間上的特征進(jìn)行分析,以研究其變化規(guī)律;并提出使用信息擴(kuò)散模型[8]對(duì)湖南省極端氣候情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,以期能夠有效地評(píng)估湖南省極端氣候發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)概率,并為湖南省高溫?zé)崂撕头姥礈p災(zāi)工作提供參考。同時(shí),針對(duì)湖南省極端氣候時(shí)空特征和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行系統(tǒng)性研究,并提出使用信息擴(kuò)散模型對(duì)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率進(jìn)行評(píng)估,也為相關(guān)研究提供新的思路。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

湖南省毗鄰廣西、廣東等地,位于中國(guó)中南部地區(qū),年平均降水量在1 200～1 700 mm。地形為東南西三面環(huán)山,中北部為盆地和平原[9],地形復(fù)雜,山脈、河流眾多。降水量大致呈自東向西遞減的趨勢(shì),且在東部和南部邊緣區(qū)域較大。由于其處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),夏季多暴雨,極端天氣頻發(fā)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

使用的數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家氣象數(shù)據(jù)中心(http://data.cma.cn)中國(guó)地面氣候資料,從中選取湖南省32個(gè)氣象站點(diǎn)1960—2017年逐日降水和氣溫?cái)?shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)集,并對(duì)數(shù)據(jù)集中的缺省值取前后兩點(diǎn)的平均值進(jìn)行填充。研究區(qū)及氣象站點(diǎn)分布如圖1所示。

圖1 湖南省氣象站點(diǎn)分布Fig.1 Distribution map of meteorological stations in Hunan Province

2 研究方法

2.1 極端降水指標(biāo)選取

根據(jù)極端氣候的強(qiáng)度、極值、絕對(duì)性、相對(duì)性和持續(xù)性5種類(lèi)型,從WMO專(zhuān)家組推薦的極端氣候指標(biāo)中選取28個(gè)指標(biāo)進(jìn)行研究。其中表示極端降水的指標(biāo)有12個(gè),表示極端氣溫的指數(shù)有16個(gè),使用RClimDex軟件計(jì)算對(duì)應(yīng)指標(biāo),并根據(jù)相應(yīng)指標(biāo)對(duì)湖南省極端氣候進(jìn)行時(shí)空特征分析和風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害評(píng)估,極端氣候指標(biāo)的定義如表1所示。

表1 極端氣候指標(biāo)定義Table 1 Definition of extreme climate indicators

2.2 M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)法

使用線性傾向法以及M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)法,在時(shí)間尺度上對(duì)湖南省極端降水指數(shù)的變化趨勢(shì)和顯著性進(jìn)行檢驗(yàn)分析。M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)法對(duì)數(shù)據(jù)樣本的要求較低,且對(duì)少量異常值的抗干擾能力強(qiáng),在水文和氣象學(xué)領(lǐng)域中廣泛使用[10]。M-K法可以通過(guò)Z值的大小來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì),當(dāng)Z>0時(shí),說(shuō)明數(shù)據(jù)呈上升趨勢(shì),反之則呈下降趨勢(shì)。|Z|越大,說(shuō)明該序列的變化趨勢(shì)越顯著,|Z|>1.96,說(shuō)明通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)[11]。使用克里金插值法對(duì)指數(shù)進(jìn)行插值,在空間尺度上對(duì)湖南省極端降水指數(shù)的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。

2.3 信息擴(kuò)散模型

采用信息擴(kuò)散模型對(duì)湖南省極端氣候的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。信息擴(kuò)散模型常用于自然災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。該模型對(duì)概率分布未知、樣本數(shù)量較少的自然災(zāi)害具有良好的適用性[12]。其具體原理如下。

假設(shè)X為風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)實(shí)際觀測(cè)值的樣本集合,對(duì)于m個(gè)觀測(cè)值樣本數(shù),X={x1,x2,…,xm},U為信息論域集合,對(duì)于n個(gè)論域,U={u1,u2,…,un}。則對(duì)于一個(gè)單值觀測(cè)樣本點(diǎn)xi,xi擴(kuò)散到論域中的某一點(diǎn)uj的信息量fi(uj)計(jì)算公式為

(1)

式(1)中:h為擴(kuò)散系數(shù)。假設(shè)集合X的取值范圍為[a,b],則h的計(jì)算公式為

(2)

令Ci為觀測(cè)值為uj的樣本個(gè)數(shù),則Ci的計(jì)算公式為

(3)

其對(duì)應(yīng)的模糊子集的隸屬函數(shù)表達(dá)式為

(4)

假設(shè)ux(uj)為樣本點(diǎn)的歸一化信息分布,Q為uj上樣本點(diǎn)數(shù)的總和,則Q的計(jì)算公式為

(5)

對(duì)于樣本點(diǎn)落在uj處的頻率值,其概率的估計(jì)值P(uj)計(jì)算公式為

(6)

對(duì)于超越概率估計(jì)值P(uj),其計(jì)算公式為

(7)

3 結(jié)果及分析

3.1 極端降水指數(shù)的時(shí)空變化

3.1.1 時(shí)間變化趨勢(shì)

利用M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)法、線性傾向法對(duì)湖南省1960—2017年的12個(gè)極端降水指數(shù)的時(shí)間變化趨勢(shì)進(jìn)行分析,其結(jié)果如圖2所示。從整體上看,近57年來(lái)湖南省極端降水指數(shù)總體變化趨勢(shì)較為平緩,但年際變化幅度較大,極值波動(dòng)較為頻繁,Z統(tǒng)計(jì)量相差較大。從具體上看,在反映降水強(qiáng)度的4個(gè)指數(shù)中,PRCPTOT和Rx5day分別以4.1 mm/10 a和1.18 mm/10 a的變化率呈不顯著的趨勢(shì)增加,SDII和Rx1day分別以0.14 mm/10 a和0.78 mm/10 a的變化率呈顯著的趨勢(shì)增加,前兩個(gè)指數(shù)增長(zhǎng)速率大于后者;在絕對(duì)指數(shù)中,所有指數(shù)都未通過(guò)顯著性檢驗(yàn),除R10mm呈減小趨勢(shì),R20mm、R25mm、R50mm呈增加趨勢(shì),三者變化速率相差不大且變化趨勢(shì)一致,其變化高峰年皆出現(xiàn)在2000年前后;在相對(duì)指數(shù)中,R95p和R99p增長(zhǎng)速率較大,分別以10.27 mm/10 a和5.72 mm/10 a的變化率增加,表明強(qiáng)降水及極端降水總量在未來(lái)不斷增加;在持續(xù)性指數(shù)中,持續(xù)濕潤(rùn)指數(shù)CDD和持續(xù)干燥指數(shù)CWD變化趨勢(shì)相反,但整體都以微弱速率變化,CWD指數(shù)以0.15 d/10 a呈不顯著下降趨勢(shì),CDD指數(shù)以0.067 d/10 a呈不顯著上升趨勢(shì)。

圖2 極端降水指數(shù)時(shí)空變化圖Fig.2 Temporal and spatial variation of extreme precipitation index

3.1.2 空間變化趨勢(shì)

由圖2可知,在空間尺度上,從整體來(lái)看,反映湖南省極端連續(xù)降水的大多數(shù)指數(shù)整體呈現(xiàn)北低南高、東高西低的空間分布特征,表明地形和氣流相互作用可能是導(dǎo)致湖南極端降水空間分布差異的主要原因之一[13]。從空間變化來(lái)看,各極端降水指數(shù)高值區(qū)分布差異較大,但大部分指標(biāo)高值站點(diǎn)位于湘東南和湘東北地區(qū),少數(shù)指標(biāo)高值站點(diǎn)位于湘西北地區(qū)。在強(qiáng)度指數(shù)中PRCPTOT指數(shù)高值區(qū)位于湘東南地區(qū)、SDII指數(shù)高值區(qū)位于東北地區(qū)、Rx1day和Rx5day指數(shù)高值區(qū)位于山區(qū)的湘西北地區(qū);在絕對(duì)指數(shù)中R10mm、R20mm、R25mm高值區(qū)均集中在湘東南地區(qū),但特大暴雨日數(shù)R50mm呈現(xiàn)為西北-中部-東南方向減小空間分布;在相對(duì)指數(shù)中,R95p呈現(xiàn)為西北-中部-東南方向增加的空間分布,而R99p呈現(xiàn)為西北-中部-東南方向減小的空間分布,兩者空間分布相反;在持續(xù)性指數(shù)中,CDD和CWD高值區(qū)均位于東南地區(qū),表明湘西北地區(qū)是湖南省極端暴雨頻發(fā)區(qū)域,湘東南地區(qū)是湖南省降水較多區(qū)域[14],其發(fā)生由極端降水引發(fā)的災(zāi)害事件的可能較大[14]。從各站點(diǎn)變化趨勢(shì)來(lái)看,各極端降水指數(shù)中大部分站點(diǎn)都未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。RX1day、RX5day、SDII、R20mm、R25mm、R50mm、R95p、R99p中大部分站點(diǎn)都呈不顯著增加趨勢(shì),PRCPTOT、R10、CDD中成不顯著增加趨勢(shì)和不顯著減小趨勢(shì)站點(diǎn)數(shù)大致持平,而CWD中78.13%(25個(gè))的站點(diǎn)呈不顯著下降趨勢(shì),18.75%的站點(diǎn)呈顯著下降趨勢(shì),呈顯著下降趨勢(shì)站點(diǎn)位于湘西部地區(qū)。

3.2 極端氣溫指數(shù)的時(shí)空變化

3.2.1 時(shí)間變化趨勢(shì)

利用M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)法和線性傾向法來(lái)分析湖南省1960—2017年的16個(gè)極端氣溫指數(shù)的時(shí)間變化趨勢(shì),結(jié)果如圖3所示。結(jié)果表明:反映極端氣溫強(qiáng)度的指數(shù)平均日較差(DTR)以0.074 ℃/10 a的變化率呈不顯著的趨勢(shì)減少,在極值指數(shù)中,極端最高氣溫(TXx)、極端最低氣溫(TNn)和極端最高氣溫最小值(TXn)均呈上升趨勢(shì),其氣候傾向率分別為0.071、0.41和0.24 ℃/10 a;其中TXn和TXx的上升趨勢(shì)通過(guò)顯著性檢驗(yàn),TXx的最大值出現(xiàn)在2013年,TNn的最小值出現(xiàn)在1977年,TXn最大值出現(xiàn)在2010年,這表明湖南省氣溫總體呈增暖趨勢(shì);在絕對(duì)指數(shù)中,酷熱日數(shù)(SU35)和作物生長(zhǎng)期日數(shù)(GSL)未通過(guò)顯著性檢驗(yàn),分別以0.17 d/10 a和0.72 d/10 a的速率增加,而夏日日數(shù)(SU25)以2 d/10 a的速率增加,與中國(guó)大陸1956—2008年(2.10 d/10 a)增加速率相當(dāng)[15],熱夜日數(shù)(TR20)以1.9 d/10 a的速率增加,與中國(guó)(2.00 d/10 a)增加速率相當(dāng)[15],冰凍日數(shù)(ID0)、霜凍日數(shù)(FD0)均呈現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì),分別以0.16 d/10 a和1.96 d/10 a的速率下降,兩者下降速率相差較大;在相對(duì)指數(shù)中,暖夜日數(shù)(TN90P)、暖晝?nèi)諗?shù)(TX90P)分別以1.48 d/10 a和0.75 d/10 a的速率顯著上升,冷夜日數(shù)(TN10P)、冷晝?nèi)諗?shù)(TX10P)均呈下降趨勢(shì),但TN10P以1.14 d/10 a的速率顯著下降,而TX10P以0.3 d/10 a的速率不顯著下降,這表明湖南省極端氣溫相對(duì)指數(shù)與絕對(duì)指數(shù)的變化特征相似;在持續(xù)性指數(shù)中,暖日持續(xù)日數(shù)WSDI和冷日持續(xù)日數(shù)CSDI指數(shù)變化趨勢(shì)相反,但兩者速率變化相差較大,暖日持續(xù)日數(shù)(WSDI)以1.13 d/10 a的速率顯著上升,冷日持續(xù)日數(shù)(CSDI)以0.3 d/10 a的速率不顯著下降。

圖3 極端氣溫指數(shù)時(shí)空變化圖Fig.3 Temporal and spatial variation of extreme temperature index

3.2.2 空間變化趨勢(shì)

從1960—2017年湖南省極端氣溫指數(shù)變化趨勢(shì)的空間分布(圖3)可見(jiàn),各互為相反含義的極端溫度指數(shù)在空間分布上也呈相反趨勢(shì)。在反映極端氣溫強(qiáng)度的指數(shù)氣溫日較差(DTR)指數(shù)呈現(xiàn)為西北-中部-東南方向先減小后增加的空間分布趨勢(shì);在極值指數(shù)中,極端最高氣溫(TXx)、極端最低氣溫(TNn)和極端最高氣溫最小值(TXn)均呈從西向東減小的空間分布趨勢(shì);而在絕對(duì)指數(shù)中夏日日數(shù)(SU25)、作物生長(zhǎng)期日數(shù)(GSL)和熱夜日數(shù)(TR20)高值區(qū)均集中在湘西南地區(qū),而冰凍日數(shù)(ID0)、霜凍日數(shù)(FD0)均呈現(xiàn)東向—西顯著減小的趨勢(shì),但酷熱日數(shù)(SU35)的整體呈現(xiàn)東南—西北減小的趨勢(shì),低值區(qū)位于湘西南的邵陽(yáng)市、懷化市等與貴州省接壤的地區(qū);在相對(duì)指數(shù)中,暖夜日數(shù)(TN90P)、暖晝?nèi)諗?shù)(TX90P)的高值區(qū)位于湘東北,呈現(xiàn)東北—西南遞減的趨勢(shì),而冷夜日數(shù)(TN10P)、冷晝?nèi)諗?shù)(TX10P)與暖夜日數(shù)(TN90P)、暖晝?nèi)諗?shù)(TX90P)空間分布相反,高值區(qū)域位于湘西南地區(qū);在持續(xù)性指數(shù)中,暖日持續(xù)日數(shù)(WSDI)和冷日持續(xù)日數(shù)(CSDI)均呈現(xiàn)西高東低的趨勢(shì),CSDI高值區(qū)位于湘西南地區(qū),WSDI高值區(qū)均位于湘東南地區(qū)。

從各站點(diǎn)變化趨勢(shì)來(lái)看,DTR指數(shù)中40.6%的站點(diǎn)通過(guò)顯著性檢驗(yàn),而通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的站點(diǎn)中92.31%的站點(diǎn)呈顯著下降趨勢(shì);TX90P(59.38%站點(diǎn))和TN90P(90.63%)均呈顯著增加趨勢(shì),TX10P(18.75%站點(diǎn))和TN10P(96. 88%站點(diǎn))呈顯著減小趨勢(shì),相對(duì)指數(shù)的空間差異不顯著;TXx(15.63%站點(diǎn))、TNn(71.88%站點(diǎn))和TXn(31.25%站點(diǎn))呈顯著增加趨勢(shì);SU35(6.25%站點(diǎn))、SU25(59.38%站點(diǎn))、GSL(9.38%站點(diǎn))、TR20(71.88%站點(diǎn))呈顯著上升趨勢(shì),FD0(93.75%站點(diǎn))、ID0(40.63%站點(diǎn))呈顯著下降趨勢(shì);WSDI(28.13%站點(diǎn))呈顯著上升趨勢(shì)。

3.3 極端氣候風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

從28個(gè)極端氣候指標(biāo)中,根據(jù)極端指數(shù)的強(qiáng)度、絕對(duì)性、相對(duì)性、持續(xù)性的定義,選取R50mm、RX1day、R95P、CWD、SU35、TX90P、WSDI、TXx共8個(gè)指標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。根據(jù)極端降水和極端氣溫的定義和前人的文獻(xiàn)來(lái)設(shè)定相應(yīng)的閾值,利用信息擴(kuò)散模型來(lái)對(duì)未來(lái)極端指數(shù)發(fā)生的概率進(jìn)行計(jì)算,使用風(fēng)險(xiǎn)概率R(R=1/P)來(lái)表示在一定受災(zāi)率下氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)概率的重現(xiàn)期水平[16-18],并利用Arc GIS軟件進(jìn)行插值和繪制研究區(qū)域的極端氣溫和降水的風(fēng)險(xiǎn)概率分布圖[19],其結(jié)果如圖4和圖5所示。

圖4 極端降水指數(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估圖Fig.4 Extreme precipitation index risk assessment chart

圖5 極端氣溫指數(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估圖Fig.5 Extreme temperature index risk assessment chart

圖4、圖5結(jié)果表明,湖南省各區(qū)域不同類(lèi)型極端氣候指數(shù)設(shè)定的閾值的情況發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)概率差異較大。在極端降水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中,區(qū)域內(nèi)一年中降水50 mm在5 d及以上的概率(R50mm≥5 d)和一天降水大于等于100 mm(Rx1day≥100 mm)的概率大致呈現(xiàn)從西北向東南遞減的趨勢(shì),表明湘西北的降水強(qiáng)度更大。這兩個(gè)指數(shù)的高風(fēng)險(xiǎn)概率區(qū)位于湘西北的湘西土家族苗族自治州、張家界市、常德市以及位于湘東北的岳陽(yáng)市部分區(qū)域,但在這些區(qū)域中,R50mm≥5 d的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)概率為1～2 a一遇,Rx1day≥100 mm的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)概率為6～10 a一遇;日降水量大于95%分位值的年累計(jì)降水量大于等于500 mm(R95p≥500 mm)和降水量大于1 mm的最大持續(xù)日數(shù)大于等于10 d(CWD≥10 d)大致呈現(xiàn)從東南向西北遞減的趨勢(shì),表明湘東南的降水總量更多。R95p指數(shù)的高風(fēng)險(xiǎn)概率區(qū)位于湘潭市、郴州市、株洲市、永州市部分區(qū)域,其發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)概率為2～3 a一遇;CWD指數(shù)的高風(fēng)險(xiǎn)概率區(qū)位于湘東南區(qū)域,其發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)概率為1～2 a一遇。

在極端氣溫的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中,高溫災(zāi)害是常德市的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一。一年內(nèi)最高氣溫大于等于35 ℃的日數(shù)在30 d及以上(SU35≥30 d)的高風(fēng)險(xiǎn)概率區(qū)位于衡陽(yáng)市、株洲市、郴州市、長(zhǎng)沙市等區(qū)域,其發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)概率為1～2 a一遇;最高氣溫大于90%位數(shù)值的天數(shù)百分比在16%及以上的高風(fēng)險(xiǎn)概率區(qū)主要位于常德市大部分區(qū)域及株洲市、郴州市小部分區(qū)域,其發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)概率為2～3 a一遇;持續(xù)暖日日數(shù)大于等于10 d(WSDI≥10 d)的高風(fēng)險(xiǎn)概率區(qū)位于常德市,其發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)概率為2～3 a一遇,較高風(fēng)險(xiǎn)概率區(qū)位于湖南省大部分區(qū)域;年內(nèi)日最高氣溫大于等于40 ℃(TXx≥40 ℃)的高風(fēng)險(xiǎn)概率區(qū)位于常德市、益陽(yáng)市、婁底市等部分區(qū)域,其發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)概率為2～3 a一遇。

4 結(jié)論與討論

在全球極端氣候?yàn)?zāi)害不斷增加的背景下,氣候?yàn)?zāi)害對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重大影響。以湖南省為研究區(qū),通過(guò)分析1960—2017年湖南省極端氣候事件的時(shí)空變化特征,并利用信息擴(kuò)散模型對(duì)部分極端事件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,得到主要結(jié)論如下。

(1)在時(shí)間上,近57年來(lái)湖南省極端降水指數(shù)總體變化趨勢(shì)較為平緩,但年際變化幅度較大,極值波動(dòng)較為頻繁,Z統(tǒng)計(jì)量相差較大;在空間上,湖南省大多數(shù)極端降水指數(shù)呈現(xiàn)東高西低、南高北低的空間分布,且多數(shù)站點(diǎn)未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。

(2)在時(shí)間上,近57年來(lái)湖南省極端溫度呈現(xiàn)變暖的趨勢(shì);在空間上,湖南省各互為相反含義的極端溫度指數(shù)在空間分布上呈相反趨勢(shì),且通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的站點(diǎn)多于極端降水的站點(diǎn)。

(3)在極端降水的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估上,湘西北降水強(qiáng)度大,而湘東南降水總量多,降水強(qiáng)度在空間上呈西北向東南遞減的趨勢(shì);在極端氣溫的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估上,湘東南發(fā)生極端高溫的風(fēng)險(xiǎn)更高,湘西北發(fā)生持續(xù)高溫的風(fēng)險(xiǎn)更高。此外極端高溫可能是常德市主要?dú)庀鬄?zāi)害之一,其極端高溫的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率為2～3 a一遇。

研究也存在一些局限,一方面由于數(shù)據(jù)的缺失,剔除了部分站點(diǎn),導(dǎo)致站點(diǎn)數(shù)量較少,因此極端降水和氣溫的插值結(jié)果可能在一定程度上不能反映實(shí)際變化趨勢(shì)[20];另一方面,將信息擴(kuò)散模型首次引入極端氣候的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,利用概率來(lái)表示風(fēng)險(xiǎn),但極端氣候的形成是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,可能受地形、季風(fēng)環(huán)流等因素的影響[21],不能完全真實(shí)地反映極端氣候未來(lái)的風(fēng)險(xiǎn),因此在未來(lái)的研究中需將多重因素納入研究框架,以求能更好反映未來(lái)極端氣候的風(fēng)險(xiǎn)。