气候变化与我国旱涝灾害-龚道溢.DOC

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室效应的加强，我国东部降水增加，洪涝灾害风险也会相应上升。 主题词 气候变暖， 洪涝风险， 中国 1 前言 气候变暖的影响是一个广泛关注的问题，早期人们讨论的中心是温度变暖的幅度有多大，及与之相应的降水是增加还是减少等问题。通常认为，如果全球变暖，就会加快全球的水文循环过程，那么全球平均降水量会增加，洪涝更为频繁。Hulme[1,2]根据1900到1994年资料计算，发现全球陆地平均降水与温度相关系数在年际尺度上为+0.36，在年代际尺度上为+0.51，显著性都超过99.9％。对温室气体增加、全球变暖情景的模拟也显示，如果温度上升1(C，全球平均降水增加量在1.5～3.0％范围[3,4]。不过，就其影响而言，象诸如极端多雨、异常少雨等事件造成的洪涝和干旱，对社会和环境造成的影响可能更为严重，因此，近年来，气候变暖及其对极端天气和气候事件的影响逐渐成为全球关注的热点，如Karl等[5,6]设计了极端气候指数，来研究20世纪气候总体上是否正变得越来越极端，他们发现美国在20世纪30年代和50年代极端气候指数呈显著的峰值，这两段时期是非常温暖的时期，也是美国的两个干旱集中的时期，从80年代以来指数也持续偏高。不过这个指数不完全是考虑降水的极端情况，还包含了其它一些因素如极端温度事件等。 80年代以来，我国的洪涝灾害频繁发生，如1980、1991及1998年的洪灾都是非常严重的。全球温度自70年代后期以来强烈增暖，中西伯利亚及附近地区温度上升速率达到+0.6(C/10a以上。中国北方到南亚及沿海地区升温速率也在+0.3~+0.6(C/10a之间。亚洲东部大陆及沿海地区，是近20多年以来全球温度上升最快、最强烈的地区1)。因此，气候变暖对我国的洪涝灾害的强度和频率有何影响，成为人们密切关注的问题。 本文将从月平均降水量及其极端变化的角度，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可能影响。 2 气候变化与异常事件的风险 从统计和概率的角度来看，我国夏季降水异常偏多或偏少，都是小概率事件。而全球气温变化影响我国夏季降水异常风险大小的方式可能有3个，即(1)改变降水的变率(标准差)；(2)改变降水的均值；(3)同时改变降水的变率和均值。 图1给出了这三种情况下同一事件的风险变化情况，即以概率表示的不确定性大小的变化。假定一个遵从正态分布的变量（通常用30年平均值及标准差来表示某一要素的基本气候状态），如果均值发生变化，必然使概率分布发生变化。如图1a所示，对于均值为0，标准差为1的变量，原来落在1.96(之外的概率是2.5%，即40年一遇，但如果其均值增加0.6后，则原本是2.5%的概率则增加到了8.7％，即11.5年一遇。同样的一个变量，其标准差也可能发生变化，标准差的变化大小实质上反映了变量的变化程度，显然会影响概率分布，如图1b所示，当标准差增加到1.5时，原来落在1.96(之外的概率会增加7％，达到10.5年一遇。当然，均值和标准差也可能会同时发生变化，如图1c所示，当均值增加0.6同时标准差增加到1.5时，则概率就会增加到18.1%，相当于5.5年一遇，风险是原来的7倍多。 当然，以上只是一个示意，通常情况下降水并不完全是正态分布，更多地是遵从Gamma分布[7]，但道理是一样的。对降水来说，如果只是均值增加，那么洪涝的概率会增加，而干旱的概率则会相应减少。如果只是标准差增加，那么洪涝和干旱的概率会同时增加。如果均值和标准差同时增加，则洪涝的概率会大大提高，而同时干旱的概率则有可能出现增加、不变和减少三种可能。可见如果降水的气候特征发生变化，或是均值偏多，或是变率加大，或是二者兼而有之，洪涝发生的风险都会大大提高。不过，最近一些研究指出，气候变化对变率的影响比平均值的改变可能更为重要，尤其是对降水而言[8,9,10]。 3 我国夏季降水极端事件的变化 全球温度从70年代后期以来呈强烈的变暖趋势，而从50年代到70年代中期气温则略有下降。为我们研究全球温度变化对我国降水的影响提供了很好的对比时段。使用的全国160站月平均降水资料由国家气候中心提供，自1951年开始。由于1951－1953年有一些站缺测资料，是后来补上去的，因此，统一用1954