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城市化对川渝地区极端气候事件的影响

郭蕾 李谢辉 刘雨亭

郭蕾, 李谢辉, 刘雨亭. 城市化对川渝地区极端气候事件的影响. 应用气象学报, 2023, 34(5): 574-585. DOI:  10.11898/1001-7313.20230506..
引用本文: 郭蕾, 李谢辉, 刘雨亭. 城市化对川渝地区极端气候事件的影响. 应用气象学报, 2023, 34(5): 574-585. DOI:  10.11898/1001-7313.20230506.
Guo Lei, Li Xiehui, Liu Yuting. Impacts of urbanization on extreme climate events in Sichuan-Chongqing region. J Appl Meteor Sci, 2023, 34(5): 574-585. DOI:  10.11898/1001-7313.20230506.
Citation: Guo Lei, Li Xiehui, Liu Yuting. Impacts of urbanization on extreme climate events in Sichuan-Chongqing region. J Appl Meteor Sci, 2023, 34(5): 574-585. DOI:  10.11898/1001-7313.20230506.

城市化对川渝地区极端气候事件的影响

DOI: 10.11898/1001-7313.20230506
资助项目: 

中国气象局干旱气象科学研究基金项目 IAM202201

云南省科技厅重点研发计划 202203AC100005

云南省科技厅重点研发计划 202203AC100006

详细信息
    通信作者:

    李谢辉, 邮箱:lixiehui325328@163.com

Impacts of Urbanization on Extreme Climate Events in Sichuan-Chongqing Region

  • 摘要: 为探讨城市化对川渝地区极端气候事件的影响,利用1971—2020年川渝地区46个气象站的逐日气温和降水数据,以及社会经济、人口、土地利用、夜间灯光遥感数据,将气象站划分为城市站、城乡站和乡村站3类,得到近50年21个极端气候指数的时间序列,分析城市化对极端气候事件的影响和贡献率。结果表明:近50年川渝地区3类气象站极值指数和暖指数均呈上升趋势,而冷指数均呈下降趋势,极端降水量和极端降水强度均呈增加趋势。城市化影响对城乡站和城市站的最高和最低气温最小值、霜冻、热夜日数和日较差,以及城市站的冷夜和暖夜日数均影响较大,对其余指数的影响较小。城市化影响对城乡站和城市站的中雨日数、1 d和5 d最大降水量、强降水量和年降水量的贡献率均为100.00%,对城乡站大雨日数、城乡站和城市站特强降水量的贡献率较大,而对其余指数的影响相对较小。
  • 图  1  研究区地理位置和高程(填色)分布

    Fig. 1  Geographical location and elevation(the shaded) of the target area

    图  2  1971—2020年川渝地区极端温度指数时间序列

    Fig. 2  Time series of extreme temperature indices in Sichuan-Chongqing Region in 1971-2020

    图  3  1971—2020年川渝地区不同类型气象站极端温度指数时间序列

    Fig. 3  Time series of extreme temperature indices at different types of meteorological stations in Sichuan-Chongqing Region in 1971-2020

    图  4  1971—2020年川渝地区极端降水指数时间序列

    Fig. 4  Time series of extreme precipitation indices in Sichuan-Chongqing Region in 1971-2020

    图  5  1971—2020年川渝地区不同类型气象站极端降水指数时间序列

    Fig. 5  Time series of extreme precipitation indices at different types of meteorological stations in Sichuan-Chongqing Region in 1971-2020

    表  1  极端气候指数定义

    Table  1  Definitions of extreme climate indices

    指数类型 分类 名称 指数缩写 定义 单位
    极端温度指数 极值指数 最高气温最大值 TXx 每月平均日最高气温最大值
    最低气温最大值 TNx 每月平均日最低气温最大值
    最高气温最小值 TXn 每月平均日最高气温最小值
    最低气温最小值 TNn 每月平均日最低气温最小值
    绝对指数 霜冻日数 FD0 一年中日最低气温小于0℃的日数 d
    夏季日数 SU25 一年中日最高气温大于25℃的日数 d
    热夜日数 TR20 一年中日最低气温大于20℃的日数 d
    相对指数 冷夜日数 TN10P 日最低气温小于10%分位值的日数 d
    冷昼日数 TX10P 日最高气温小于10%分位值的日数 d
    暖夜日数 TN90P 日最低气温大于90%分位值的日数 d
    暖昼日数 TX90P 日最高气温大于90%分位值的日数 d
    其他指数 月平均日较差 DTR 日最高气温和日最低气温之差的月平均值
    极端降水指数 绝对指数 中雨日数 R10mm 日降水量大于10 mm的日数 d
    大雨日数 R25mm 日降水量大于25 mm的日数 d
    1 d最大降水量 RX1DAY 一年中最大日降水量 mm
    5 d最大降水量 RX5DAY 一年中连续5 d最大日降水量 mm
    相对指数 强降水量 R95P 日降水量大于95%分位值的年累积降水量 mm
    特强降水量 R99P 日降水量大于99%分位值的年累积降水量 mm
    降水强度 SDII 年降水量与湿日日数(日降水量大于1 mm)的比值 mm·d-1
    持续指数 持续湿期 CWD 日降水量大于1 mm的最大持续降水日数 d
    其他指数 年降水量 PRCPTOT 日降水量大于1 mm的日累积量值 mm
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    表  2  川渝地区极端温度指数年代际变化率

    Table  2  Interdecadal change rates of extreme temperature indices in Sichuan-Chongqing Region

    分类 指数 变化率
    极值指数 最高气温最大值 0.37℃·(10 a)-1
    最低气温最大值 0.24℃·(10 a)-1
    最高气温最小值 0.35℃·(10 a)-1
    最低气温最小值 0.37℃·(10 a)-1
    绝对指数 霜冻日数 -2.68 d·(10 a)-1
    夏季日数 3.82 d·(10 a)-1
    热夜日数 1.67 d·(10 a)-1
    相对指数 冷夜日数 -3.24 d·(10 a)-1
    冷昼日数 -1.85 d·(10 a)-1
    暖夜日数 2.97 d·(10 a)-1
    暖昼日数 3.39 d·(10 a)-1
    其他指数 月平均日较差 0.02℃·(10 a)-1*
    注:*表示达到0.1显著性水平,未标注表示达到0.01显著性水平。
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    表  3  极端温度指数的城市化影响

    Table  3  Urbanization effects of extreme temperature indices

    分类 指数 A1 A2 A3 ΔA21 ΔA31 E21/% E31/%
    极值指数 最高气温最大值 0.36 0.35 0.41 0.01 0.05 2.44 12.20
    最低气温最大值 0.23 0.19 0.30 -0.05 0.06 13.33 23.33
    最高气温最小值 0.35 0.45 0.25** 0.10 -0.10 40.00 40.00
    最低气温最小值 0.51 0.45 0.14** -0.06 -0.37 42.86 100.00
    绝对指数 霜冻日数 -4.41 -2.99 -0.65 1.42 3.76 100.00 100.00
    夏季日数 3.29 4.11 4.05 0.82 0.76 20.25 18.77
    热夜日数 0.45 1.76 2.80 1.31 2.35 46.79 83.93
    相对指数 冷夜日数 -3.81 -3.30 -2.60 0.51 1.21 19.62 46.54
    冷昼日数 -2.07 -1.97 -1.50 0.10 0.57 6.67 38.00
    暖夜日数 3.28 3.31 2.31 -0.03 -0.97 1.30 41.99
    暖昼日数 2.88 3.63 3.67 0.75 0.79 20.44 21.53
    其他指数 月平均日较差 -0.04*** 0.05** 0.06** 0.09 0.01 100.00 100.00
    注:**表示达到0.05显著性水平,***表示未达到0.05显著性水平,未标注表示达到0.01显著性水平。
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    表  4  川渝地区极端降水指数年代际变化率

    Table  4  Interdecadal change rates of extreme precipitation indices in Sichuan-Chongqing Region

    分类 指数 变化率
    绝对指数 中雨日数 0.14 d·(10 a)-1
    大雨日数 0.15 d·(10 a)-1 **
    1 d最大降水量 -0.03 mm·(10 a)-1
    5 d最大降水量 -0.22 mm·(10 a)-1
    相对指数 强降水量 3.63 mm·(10 a)-1*
    特强降水量 2.75 mm·(10 a)-1*
    降水强度 0.08(mm ·d)-1·(10 a)-1*
    持续指数 持续湿期 -0.08 d·(10 a)-1
    其他指数 年降水量 2.77 mm·(10 a)-1*
    注:*和**分别表示达到0.1,0.05显著性水平。
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    表  5  极端降水指数的城市化影响

    Table  5  Urbanization effects of extreme precipitation indices

    分类 指数 A1 A2 A3 ΔA21 ΔA31 E21/% E31/%
    绝对指数 中雨日数 0.51** -0.09 0.01 -0.60 -0.50 100.00 100.00
    大雨日数 0.21*** 0.15* 0.08 -0.06 -0.13 75.00 100.00
    1 d最大降水量 0.57*** -0.43 -0.24 -1.00 -0.81 100.00 100.00
    5 d最大降水量 1.13* -1.14 -0.64 -2.27 -1.77 100.00 100.00
    相对指数 强降水量 7.85*** 1.84 11 -6.01 -6.65 100.00 100.00
    特强降水量 3.15*** -0.94 6.04 -4.09 2.89 67.72 47.85
    降水强度 0.07*** 0.09** 0.09 0.02 0.02 22.22 22.22
    持续指数 持续湿期 -0.09 -0.07 -0.08 0.02 0.01 25.00 12.50
    其他指数 年降水量 5.62** 3.17 -0.47 -2.45 -6.09 100.00 100.00
    注:*,**和***分别表示达到0.1,0.05和0.01显著性水平。
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-03-22
  • 修回日期:  2023-06-25
  • 刊出日期:  2023-09-30

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