近54 a湖北极端降水的变化特征及其与城市化的关系研究

利用湖北1961—2014年站点逐日降水资料及人口和人口城乡构成数据,通过平均值分离、最小二乘法拟合、趋势系数和气候倾向率分析、M-K检验和累积距平检验等方法,从时空分布、趋势变化、局地特征等方面,分析了近54 a湖北极端降水的变化特征及其与城市化的关系,结果表明:(1)对于第95百分位的极端降水事件,湖北极端降水阈值的范围为43.5~85.1 mm,大部分站的阈值在暴雨雨量范围,高阈值区位于江汉平原和鄂东,低阈值区位于鄂西北,最高阈值出现在武汉站,最低阈值出现在竹山站和房县站。(2)近54 a来湖北多年平均的极端降水日(Dep)、极端降水量(Pep)、极端降水强度(Iep)、最大5 d降水(R5 d)和雨量比均存在明显的区域特征,但Iep、R5 d的地域差异不如Dep、Pep明显。鄂西南南部以及鄂东南东部和南部是极端降水事件的高发区,鄂西北北部是极端降水事件的低发区。(3)极端降水指数(R)能反映极端降水的强弱,其大尺度存在明显的年际差异,而长期变化趋势不显著,Pep、Iep和雨量比呈弱增加趋势,R5 d和极端降水频数呈弱减少趋势。(4)城市化发展速度会改变R及其局地距平百分比DRij、趋势系数和气候倾向率的空间分布。随着城市化发展速度加快,湖北城市"雨岛效应"的格局发生了变化,Dep、Pep、Iep、R5 d及其DRij从南北差异明显变为东西差异明显,江汉平原和鄂东的Dep、Pep、Iep、R5 d增加,而鄂西南的减少,且四者趋势系数通过显著性水平检验的站点数更多,气候倾向率绝对值也普遍增大,但大部分站点的变化趋势为负值。(5)湖北极端降水具有明显的城市效应,城市化发展速度较快的大城市代表站的极端降水阈值大于配对的小城市代表站,两种代表站平均的Dep、Pep、Iep、R5 d的年际变化较一致,但大城市代表站的Iep、R5 d普遍较大,极端降水的变化趋势更明显。