【摘 要】
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全球变暖背景下,我国极端小时降水(EXHP)过去半个世纪的变化趋势存在明显的区域差异,而热带气旋(TC)变化和大规模城市化的影响尚不明确。本论文利用中国气象局逐小时台站降水和上海台风所最佳台风路径等资料,分析1975-2018年暖季我国96°E以东地区EXHP变化的热带气旋贡献及城乡差异。首先,客观识别热带气旋降水,将总降水(All)分为TC降水与非热带气旋(non TC)降水,并采用30年(19
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全球变暖背景下,我国极端小时降水(EXHP)过去半个世纪的变化趋势存在明显的区域差异,而热带气旋(TC)变化和大规模城市化的影响尚不明确。本论文利用中国气象局逐小时台站降水和上海台风所最佳台风路径等资料,分析1975-2018年暖季我国96°E以东地区EXHP变化的热带气旋贡献及城乡差异。首先,客观识别热带气旋降水,将总降水(All)分为TC降水与非热带气旋(non TC)降水,并采用30年(1975-2004)各台站小时降水累积密度函数的第95百分位为EXHP的阈值。将分析时段内影响中国的热带气旋根据其产生EXHP记录数的多少,分为产生EXHP少、中等、多的三组TC,即产生EXHP数目最多的10%(即超过400hr)TC为A组,产生EXHP数目少于所有TC平均数(160hr)的为C组,其余TC为B组。结果表明,就气候态特征而言,在分析区域内三组热带气旋之间差异最大的特性是其影响期的时长,其次是其影响期的巅峰强度,而影响期内热带气旋的平均移动速度在三组之间无显著差别,并且,C、B、A三组产生的EXHP影响范围及大值区向西北推进,这主要与它们深入内陆的程度有关;就变化趋势而言,热带气旋总频次呈下降趋势,而TC-EXHP总频次却呈显著上升趋势,这主要来自A组热带气旋的贡献,并且,热带气旋产生的EXHP在长江流域东部显著升高,变化趋势远高于我国其他地区,对长江流域All-EXHP降水增多的贡献大约为35%,这与近几年研究发现的西太平洋热带气旋向东海及我国东部偏移的长期变化趋势相吻合。上述结果表明热带洋面上热带气旋的改变已经对我国EXHP趋势的空间差异造成一定的影响。然后,尝试采用两种不同的城乡降水序列构建方法,分析我国极端小时降水变化的城乡差异。第一种是根据观测站点2km半径之内的城市下垫面占比确定观测站为城市站或乡村站,并考虑1975-2018年城市化导致下垫面属性随时间改变,分别确定7个子时段的城乡划分,将每一个5°×5°网格内城、乡站的降水分别平均,构建每个网格内城、乡降水长时间序列。采用这种方法,整个分析区域内仅仅不到一半(43%)的网格内出现城市雨岛效应(即城市EXHP变化趋势大于乡村),远低于出现城市热岛效应(即城市2米气温上升趋势超过乡村)的网格比例(89%)。另一种方法则综合考虑快速城市化之后的陆面使用/陆面类型、海岸线、地形的整体分布特征确定一个城市群关键区,它包括众多集中分布的城市及其影响的邻近区域。以4°×4°的长三角地区为例,采用第二种方法,城市站中EXHP显著增多的站点比例(81%)高于乡村站(24%),城市站平均EXHP的增多趋势显著大于乡村站平均(34.8mm·decade-1对比11.7mm·decade-1),即城市雨岛效应明显,城市热岛效应也很明显(0.41℃·decade-1对比0.34℃·decade-1);而采用第一种方法,相同区域内没有发现城市雨岛效应,乡村平均EXHP增加趋势反而略大于城市,可是该方法得到的城市热岛效应却很明显,城市2米气温升高趋势远高于乡村(0.45℃·decade-1比0.29℃·decade-1)。这些结果说明,为探讨城市化对极端降水的影响有必要综合考虑具体的地理环境、气候背景(如低空盛行风向)等对城乡站点进行细致的划分,尤其对类似中国东部的大规模的城市群地区。
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