1、气候变暖与我国夏季洪涝灾害风险*龚道溢北京大学 地球物理系 100871提 要根据近几十年月平均降水观测资料，对我国东部地区夏季降水的异常偏多和偏少的趋势进行了分析，发现自70年代后期以来，东部地区降水量及降水异常偏多事件都有显著的上升趋势；同时异常偏少事件则略有下降，但不显著。说明我国最近二十多年来洪涝灾害风险在增加，而同时干旱风险则没有相同强度的显著下降。降水变化的这种特征与全球气温自70年代后期以来的加速变暖趋势是一致的。数值模式模拟结果也证明随着温 的加强，我国东部降水增加，洪涝灾害风险也 相 上升。气候变暖， 洪涝风险， 国1 气候变暖的 是一 的 ， 期 的 是温度变暖的 度有多大
2、，及与 相 的降水是增加 是 少 。 常 ，果全球变暖， 加全球的水currency1，“全球平均降水量 增加，洪涝 。Hulme1,2根据1900fi1994年资料fl ，发现全球地平均降水与温度相 系数在年度上 +0.36，在年代度上 +0.51，显著都 99.9。对温 气增加全球变暖”的模拟也显，果温度上升1?C，全球平均降水增加量在1.53.0 3,4。不， 而 ，多异常少 事件的洪涝和干旱，对 和的 ，近年来，气候变暖及对气和气候事件的 全球 的 ，Karl 5,6 fl了气候 数，来 20 气候 上是 变 来 ， 发现 国在20 30年代和50年代气候 数显著的 值，这 时期是 常
3、温暖的时期，也是 国的 干旱 的时期， 80年代以来 数也偏。不这 数不全是 降水的 ， 了一 温度事件 。80年代以来，我国的洪涝灾害发 ，19801991及1998年的洪灾都是 常 的。全球温度自70年代后期以来强增暖， 及近地区温度上升速 fi+0.6?C/10a以上。 国北 fi 及 海地区升温速也在+0.3+0.6?C/10a 间。洲东部大及 海地区，是近20多年以来全球温度上升最最强的地区1)。，气候变暖对我国的洪涝灾害的强度和有何 ， 密切 的。本将 月平均降水量及变化的角度，并结合气候模式数值模拟结果，来分析全球气候变暖对我国夏季洪涝灾害的 。2 气候变化与异常事件的风险统fl
4、和概的角度来看，我国夏季降水异常偏多或偏少，都是小概事件。而全球气温变化 我国夏季降水异常风险大小的 式 有3 ，即(1)改变降水的变(标准差)；(2)改变降水的均值；(3)同时改变降水的变和均值。图1给出了这三种 下同一事件的风险变化 ，即以概表的不确定大小的变化。假定一 遵 态分布的变量（ 常用30年平均值及标准差来表某一要 的基本气候状态），果均值发 变化，必然使概分布发 变化。图1a所，对于均值 0，标准差 1的变量，原来落在1.96? 外的概是2.5%，即40年一遇，但果均值增加0.6后，则原本是2.5%的概则增加fi了8.7，即11.5年一遇。同样的一 变量，标准差也 发 变化，标
5、准差的变化大小实质上反映了变量的变化currency1度，显然 概分布，图1b所，当标准差增加fi1.5时，原来落在1.96? 外的概 增加7， fi10.5年一遇。当然，均值和标准差也 同时发 变化，图1c所，当均值增加0.6同时标准差增加fi1.5时，则概 增加fi18.1%，相当于5.5年一遇，风险是原来的7倍多。当然，以上只是一 意， 常 下降水并不全是 态分布，多地是遵 Gamma分布7，但道理是一样的。对降水来说，果只是均值增加，“洪涝的概 增加，而干旱的概则 相 少。果只是标准差增加，“洪涝和干旱的概 同时增加。果均值和标准差同时增加，则洪涝的概 大大提，而同时干旱的概则有 出现
6、增加不变和 少三种 。 见果降水的气候特征发 变化，或是均值偏多，或是变加大，或是二者兼而有 ，洪涝发 的风险都 大大提。不，最近一 出，气候变化对变的 比平均值的改变 要，尤是对降水而 8,9,10。3 我国夏季降水事件的变化全球温度 70年代后期以来强的变暖趋势，而 50年代fi70年代 期气温则略有下降。 我 全球温度变化对我国降水的 提供了很好的对比时 。使用的全国160站月平均降水资料由国家气候 提供，自1951年开始。由于19511953年有一 站缺测资料，是后来补上去的，统一用1954年以来均一整的资料。所有降水数据都根据各站处理 对19611990年的距平百分形式。由于我国降水
7、特征区域变异较大，所以首先对东部地区划分4 区，图2所，大致是A区覆盖华 地区，B区和C区分别 括长江和黄河流域的大部分，D区 东北。当然， 4 区 平均来看，北半球温度11下降时，我国东部地区夏季降水也下降趋势，而当北半球温度上升时，我国东部地区夏季降水则增加。图3 以发现， 50年代fi70年代 期，降水和北半球温度都是一 下降趋势， 70年代后期以来则都是上升趋势，趋势的转折也都发 在1976-78年左右。这一 面说明温度变暖的大背”有于我国夏季降水的增加，而另一 面，简单fl 我国夏季降水与北半球气温间年变化的相 系数，发现 不fi显著水平，这也说明降水年变很大， 受 ，而且温度对我国
8、夏季降水的 并不是简单的线对 系。4 区各自夏季降水的 来看，与北半球夏季温度的 系也大致相似。在1954年fi1976年期间，BC和D区的降水都下降趋势，分别 fi-9.1/10a-6.8/10a和-6.7/10a，唯一的例外是A区，降水略有增加，不不显著。在1977年fi1998年期间，四 区的降水则全都是增加的趋势， A区趋势最强 +14.6%/10a。 整 东部看，1954fi1976年期间，降水趋势是-5.4%/10a，在1977年fi1998年期间是+7.5%/10a，显著水平分别 fi了95和99。见表1。当然，我 降水异常事件的发 。 定量表降水异常，这里定义了 简单的 标，即
9、异常多事件和异常少事件。异常多事件 给定区 各站67和8月 ，月降水距平百分 +50的次数，异常多事件 低于-50的次数。整 东部地区平均 看， 于或 这 标准的概大相当于0.150.20间。各区异常多事件的变化与降水量的变化很一致，在1954年fi1976年偏冷期间，BC和D区异常多事件都 少，A区略有上升， 少最显著的是B区。在1977年fi1998年速变暖期间，所有四 区的异常多事件都增加，增加最显著的是A区和B区。 整 东部 看，异常多事件在1954年fi1976年期间的趋势 -14.4次/10a，在1977年fi1998俩期间趋势 +20.3次/10a，都 了99的显著水平。见，在半
10、球温度偏低时，我国夏季洪涝灾害的风险 下降，而在温度变暖时，洪涝风险 显著上升。表1 我国东部夏季降水及异常降水事件变化的统fl站 数1954-76 1977-981954-76 1977-981954-76 1977-98图4 我国东部地区夏季异常降水事件及趋势。(左侧 异常多事件，右侧 异常少事件；虚线分别 1954-76和1977-98年的线趋势；阴 标出1976-78年.)值 意的是异常少事件的变化很特别。在1954-1976年期间，除A区外，都有弱的增加的趋势，而在1977-1998年期间，所有四 区都是下降的趋势， 上讲，气候偏冷时旱灾风险有增加的趋势，而在气候偏暖时旱灾风险有下降
11、趋势。但是，这种变化趋势并不显著，而且变化的量也是很小的， 值和平均值看，都比同期异常多事件的变化要弱 多。翟盘茂 12最近也 出，最近几十年全国平均降水强度(年降水 量/年降水日数)的值 50年代fi70年代 期下降趋势，而 70年代后期以来则显著增加。降水强度增加意 着降水加 在某 时 ， 而使 异常偏多和偏少的概都 增大。加上降水量本 的增加趋势，所以70年代后期以来异常多事件的显著增加，而异常少事件 少的趋势不显著，形异常多事件和异常少事件变化的不对 现 。整 东部地区1954-1976年期间异常少事件的趋势是+3.9次/10a，数量上 异常多事件趋势的27.1；1977-1998年期
12、间异常少事件的趋势是-5.4次/10a，数量上也 异常多事件趋势的26.6%。这表明洪涝风险的增加并不一定有相对 的干旱风险的下降。4 气候变暖对降水 的数值模拟近20多年来我国东部地区夏季降水及异常变化，是 与温 致的全球温度变暖有很好的 系 以根据气候模式模拟结果 另外一 面来进行比较。所用模拟资料 国Hadley HadCM2 合模式模拟结果13,14。模式分 2.5? 度?3.75? 度，全球 7008 。模拟时 1860年fi2100年， 括2 强 ，一 是只用温 气( GG)，一 是同时 温 气和气 的 ( GS)。1990年以 的这 强 都使用观测值，1990年以后则用IPCC的
13、IS92a fl值。模式模拟结果 大量使用，最近Hulme 4 分析1900-1996年期间气温变暖对全球降水的 ，发现降水对温度的 +1.82%/?C(GG)和+1.86%/?C(GS)， 于据观测值 fl的 。 了与我国实观测降水变化进行比较，这里只分析1954-1998年期间资料，而且只 图1 我国东部4 区 。于4 区 的 数比较少， 81 。 fi 模式的水平， 一 然 的 ，反映大 ，这里将4 区当一 整来 。资料处理 与观测资料一致，也是先将各 降水处理 对1961-1990的距平百分形式，fl 67和8月异常多的 数及异常少的 数，以及东部地区的平均降水。异常与 的标准同样是以
14、 +50% 异常多，低于-50% 异常少。表2. 模拟的 国东部地区夏季降水及北半球气温的变化趋势(次/10a)(次/10a)(%/10a)(?C/10a)模拟的北半球夏季气温，不是GG 是GS ，在1954-1998年期间都是显著的上升趋势。表2给出了各 标的统fl 系， 整看，气温的升我国东部地区夏季降水的增加，同时异常多事件增加，而异常少事件 少，这种 系的确与实观测的 系一致。但是，与实观测值相比，强度则要弱 多，GG 模拟的气温在1977-1998年期间升趋势 0.23?C/10a，与期间实观测升温趋势全相同，但平均降水量的增加趋势只有1.49%/10a，低于实观测值的7.5/10a
15、。外，GS和GG 在1977-1998年的结果，都是异常多事件的趋势比异常少趋势的currency1对值要小 多，后者是 者的2.3倍，而实观测结果则是 者趋势是后者的3.8倍。说明果“只 各种 是不fi的，实的降水变 与一 fl有 。不，根据模拟结果， 少 以说明70年代后期以来的全球加速变暖，很 是最近20多年来我国洪涝灾害 式的 要原 一。 以 ，果来温 进一加强，全球变 加温暖，“我国东部地区夏季 有多的降水，而异常洪涝灾害的风险 进一增大。5 结 与 合来看， 随近20多年来全球温度的加速变暖，我国东部地区降水量及降水异常偏多事件都有显著的上升趋势；同时异常少事件则略有下降。说明我国
16、最近二十多年来洪涝灾害风险在增加，而同时干旱风险则没有相同强度的显著下降。数值模式模拟结果也证明随着温 的加强，我国东部降水增加，洪涝灾害风险也 相 上升。，果来全球增暖，“我国东部地区夏季 有多的降水，而异常洪涝灾害的风险 近一增大。Dai 15分析了1900年以来的全球干变化的 特 ， 出 70年代后期以来异常干旱和异常洪涝都有显著的增加趋势，在分析原时特别强了ENSO近期变化的 。当然，ENSO对我国夏季降水也是有一定的 16,17，但是对 和北 是相反的，不很好”70年代后期以来整 东部地区降水的增加。ENSO对异常降水事件是 有 ， 。当然，降水本 也在年代的 ，然观测变化与温 气强
17、 的模式模拟结果相合，但是然不” 有多少是由降水的自然 的，有多少是由 的 所 的。然 理 上讲由于全球变暖加强了全球水， 而使 我国夏季降水增加洪涝灾害的发 概加大，但是的和currency1然不 。我国东部地区夏季 降水的水， 要是 季风(尤是东季风)来的。 全球变暖对季风的 何，以及是何 季风 我国夏季降水的，都 要进行 的 。致 国家气候 及 国Hadley D. Viner 提供的 。 Hadley 使用模式数据资料。 1 Hulme M. Recent climatic change in the worlds dry land. Geophy. Res. Letters,1996
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25、ing Risk in ChinaGong DaoyiDepartment of Geophysics, Peking University, 100871, BeijingEmail: ABSTRACTThe relationship between the global warming and the severe summer rainfall over China is investigated using both the observed and simulated data. The rainfall over the eastern China will increase si
26、gnificantly under the enhanced greenhousecondition. But the changes in the severe wet and severe dry events are not symmetry. When the summer rainfall over eastern China increase associating with the global warming, more severe wet events occur but no significantly less severe dry events likely to b
27、e expected. This implies that more floods will occur in China associating with the enhanced greenhouse effect, but in the same time, the risk of drought will not significantly decrease. Simulation results generally consist with the observations. But the magnitude of severe dry rainfall trend is stro
28、nger than that of severe wet rainfall trend in period 1977-98. These model results imply that the changes of the mean values may play more important role for the genesis of extreme events associated with the globalwarming in eastern China.KEY WORDS. Summer Flooding Risk, Global Warming, China* 国家自然 学基 “49635190“ 及“ 国 后基 “ .1) 龚道溢，. 1998年 国近一 以来最暖的一年. 1999，即将发表.?11
