重庆市极端降水变化规律研究及未来趋势预测

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中文摘要：全球变暖导致气候急剧变化，全球和区域性极端降水事件频发，对人类生产和生活产生了重要影响，研究极端降水时空演变规律及未来趋势显得尤为重要。重庆地区受到亚热带季风气候和复杂地形的共同作用，极易发生极端降水事件，从而引发洪涝与地质灾害。以往研究，许多学者从较大区域研究了极端气候事件，气象站网密度较低，对于小区域的极端降水事件研究较少，尤其是关于重庆市的极端降水事件时空变化规律和未来极端降水事件变化趋势研究比较空白。本文以重庆市为研究区域，基于重庆市实测降水数据选取计算了6个极端降水指数，对重庆市极端降水事件的时间变化趋势、突变特征、空间分布特征以及周期特征进行分析，从而了解重庆市极端降水事件的时空演变规律；此外还评估了不同的CMIP6全球气候模型对重庆市6种极端降水指数的模拟能力，对优选出的模式进行多模式集合平均来预测重庆市21世纪（2020-2100）不同时期的极端降水趋势；最后为了识别重庆市夏季极端降水的主要气候影响因子，采用多元线性逐步回归和小波相干法等对重庆市夏季极端降水与主要气候因子之间的遥相关性进行了分析。得到了如下主要结论：（1）从时间变化趋势上来看，重庆市近60年来持续湿期（CWD）、大雨以上日数（R20）、5日最大降水量（RX5day）、年降水量（PRCPTOT）以及日降水强度（SDII）五个极端降水指数均呈下降趋势，且CWD呈显著下降趋势，极端降水量（R95P）呈不显著上升趋势。从突变特征来看，除了CWD在2001年左右发生了减少性突变和R95P在2012年左右发生增加性突变，其余的四个极端降水指数（R20、RX5day、PRCPTOT、SDII）的突变时间均主要发生在20世纪80年代中期。（2）从空间分布来看，重庆市6个极端降水指数的高值区均主要位于渝东南部地区和渝东北部城口一带地区。除了R95P，其余5个极端降水指数（CWD、R20、RX5day、PRCPTOT、SDII）呈下降趋势的站点偏多，呈上升趋势的站点偏少，且大多呈上升趋势站点分布在渝西部地区，表明极端降水指数与海拔、地形有相关性。从周期特征来看，6个极端降水指数的周期变化特征基本一致，第一主周期均集中在55-56a，正负相位交替变化明显。（3）评估了不同的CMIP6全球气候模式对于重庆市极端降水的模拟能力，筛选出了INM-CM5-0、CMCC-ESM2和BCC-CSM2-MR为较优模式进行多模式集合平均（MME）来对重庆市极端降水未来趋势预测。两种不同排放情景SSP2-4.5和SSP5-8.5下，6个极端降水指数在未来不同时期相对于基准期（1961-2014）总体减少，且在SSP2-4.5下的下降幅度较SSP5-8.5更为明显，且随着时间推移降幅变小，甚至个别极端降水指数在后期（2071-2100年）转变为增幅。（4）在两种不同排放情景SSP2-4.5和SSP5-8.5下，6个极端降水指数均在渝西部、渝东北部巫山巫溪一带地区和渝东南部地区下降趋势最显著，在渝东北部梁平至垫江一带地区的上升趋势最显著。随着时间推移下降趋势减缓，在SSP5-8.5下21世纪后期部分极端降水指数（R95P、RX5ady、PRCPTOT、SDII）大部分地区转变为上升趋势。（5）重庆市夏季极端降水主要分为3个特征子区域，各子区域的夏季极端降水事件受到多个具有不同时间滞后的气候因子影响。渝东北部地区主要受到滞后6个月的北大西洋涛动（NAO-6）的正向影响；渝东南至渝南一带地区主要受到滞后10个月的北大西洋涛动（NAO-10）和滞后8个月的北极涛动（AO-8）的正向影响，以及滞后1个月的北太平洋指数（NP-1）的负面影响；渝西部地区主要受到滞后7个月的北大西洋涛动（NAO-7）的正向影响。不同子区域的夏季极端降水与其对应的主要影响因子在多个时间尺度上都显示出了显著的一致相关性，这种相关性在1-4a的时间尺度上尤为明显。特别是在渝东北部地区和渝东南至渝南一带地区，还存在4-8a时间尺度上的较强相关性。本文通过对重庆市极端降水演变规律和未来变化趋势进行探究，为重庆市在应对气候变暖背景下极端灾害防治提供理论依据和生态环境保护提供科学参考。

作者：

梅钟尹

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关键词：

极端降水时空演变未来趋势影响因子 CMIP6 空间分布

授予学位：

硕士

学科专业：

水利工程

导师：

邢冰

学位年度：

2024

学位授予单位：

重庆交通大学

语种：

中文

中图分类号：