中國氣候變化與水災(zāi)發(fā)生頻次的時(shí)空關(guān)系研究(1961-2010)*

孔 鋒，劉 凡，王一飛，方 建，呂麗莉1,

(1.中國氣象局 氣象干部培訓(xùn)學(xué)院，北京 100081；2.中國氣象局 發(fā)展研究中心，北京 100081；3.北京師范大學(xué) 地表過程與資源生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875；4.民政部/教育部 減災(zāi)與應(yīng)急管理研究院，北京 100875；5.武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079)

中國氣候變化與水災(zāi)發(fā)生頻次的時(shí)空關(guān)系研究(1961-2010)*

孔 鋒1,2,3,4，劉 凡3,4，王一飛2，方 建5，呂麗莉1,2

(1.中國氣象局 氣象干部培訓(xùn)學(xué)院，北京 100081；2.中國氣象局 發(fā)展研究中心，北京 100081；3.北京師范大學(xué) 地表過程與資源生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875；4.民政部/教育部 減災(zāi)與應(yīng)急管理研究院，北京 100875；5.武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079)

近年來在全球氣候變化的背景下，中國多地水災(zāi)頻發(fā)，造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損毀、生態(tài)系統(tǒng)破壞?，F(xiàn)有的平均態(tài)氣候分區(qū)不能準(zhǔn)確反映水災(zāi)的時(shí)空變化格局。該文篩選了《中國自然災(zāi)害報(bào)刊數(shù)據(jù)庫》中的縣級(jí)水災(zāi)事件，并基于中國氣候變化區(qū)劃(1961-2010)統(tǒng)計(jì)分析了1961-2010年中國水災(zāi)的發(fā)生頻次，以揭示氣候變化中不同趨勢和波動(dòng)變化區(qū)的水災(zāi)發(fā)生頻次的時(shí)空格局。結(jié)果表明：在1961-2010年中國暖干趨勢帶和暖濕趨勢帶內(nèi)水災(zāi)次數(shù)均趨于增多，水災(zāi)發(fā)生頻次與暴雨雨量、雨日和雨強(qiáng)的變化具有一致性。其中，在暖干趨勢帶內(nèi)，降水波動(dòng)減弱區(qū)水災(zāi)發(fā)生次數(shù)(1 612次)約是降水波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)次數(shù)(818次)的2倍；在暖濕趨勢帶內(nèi)，降水波動(dòng)減弱區(qū)(512次)約為降水波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)(1 377次)水災(zāi)次數(shù)的1/3。從氣候變化背景下中國水災(zāi)發(fā)生頻次的空間變化結(jié)果可知，不同的降水變化趨勢、波動(dòng)特征與水災(zāi)發(fā)生次數(shù)間有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，氣候的動(dòng)態(tài)變化極可能是區(qū)域水災(zāi)差異的主要影響因素。

水災(zāi)；氣候變化；區(qū)劃；極端降水；時(shí)空格局；中國

全球氣候變化背景下頻發(fā)的極端強(qiáng)降水事件造成水災(zāi)泛濫，導(dǎo)致多地城市受淹，帶來嚴(yán)重的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損毀和生態(tài)系統(tǒng)破壞，對(duì)災(zāi)區(qū)可持續(xù)發(fā)展帶來深遠(yuǎn)影響，并成為全球和區(qū)域?yàn)?zāi)害與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的重要因素，越來越受到學(xué)術(shù)與社會(huì)各界的關(guān)注[1-4]。

中國是世界上水災(zāi)最為頻發(fā)的國家之一[5-7]。水災(zāi)的發(fā)生與降水量、降水頻率和降水強(qiáng)度之間具有密切的關(guān)系，因此關(guān)注降水和水災(zāi)的關(guān)系是十分必要的[8]。對(duì)于降水研究方面，愈來愈多的觀測事實(shí)表明，在全球氣候變化背景下，全球變暖使得地表蒸發(fā)加劇，導(dǎo)致大氣保水能力增加，全球和區(qū)域水循環(huán)加快，勢必造成部分地區(qū)降水增多[9-13]。并且在總降水量增大的區(qū)域，其強(qiáng)降水事件都極有可能以更大的比例增加[14-17]，即使平均總降水量減少或不變的區(qū)域，也還存在著強(qiáng)降水量及降水頻次的增加現(xiàn)象[18]。受極端降水事件影響，中國多個(gè)地區(qū)水災(zāi)嚴(yán)重，已經(jīng)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生命安全和生態(tài)系統(tǒng)等諸多方面造成了巨大的損失和危害[7-8]。 已有的研究結(jié)果表明，不斷變化的氣候可導(dǎo)致極端天氣和氣候事件在頻率、強(qiáng)度、空間范圍、持續(xù)時(shí)間和發(fā)生時(shí)間上的變化，并能夠?qū)е虑八从械臉O端天氣和氣候事件；具有高信度的是，與天氣和氣候?yàn)?zāi)害有關(guān)的經(jīng)濟(jì)損失已經(jīng)增加[6-8]。中國幅員遼闊，地形復(fù)雜，各地區(qū)的氣候控制系統(tǒng)、水文地質(zhì)環(huán)境、土地利用結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r都存在著巨大的差異[19-21]，不同地區(qū)對(duì)于氣候變化的響應(yīng)大不相同，因此，在進(jìn)行水災(zāi)研究時(shí)，需要充分考慮氣候變化對(duì)不同區(qū)域的水災(zāi)影響[22-23]。關(guān)于中國水災(zāi)格局與水災(zāi)區(qū)劃、從宏觀上揭示中國水災(zāi)時(shí)空變化特征和規(guī)律方面的研究，已有了不少有意義的結(jié)果。例如，有依據(jù)中國水災(zāi)縣域分布，把中國水災(zāi)格局被歸納為全國型、分散型、北方型、東部型、東南型和西北-東南型的[5,24]；有選取災(zāi)害程度指標(biāo)和致災(zāi)因子指標(biāo)，以省級(jí)行政區(qū)為單元把中國劃分為東北中強(qiáng)度、北方中輕度等6個(gè)不同的水災(zāi)區(qū)的[6,25]；還有基于降雨、地形、人口密度等因子進(jìn)行中國水災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的[7,26]。但是，上述水災(zāi)區(qū)劃工作其核心都是基于穩(wěn)定氣候狀態(tài)下的水災(zāi)區(qū)域性差異展開的，并沒有反映出氣候變化情況下水災(zāi)的區(qū)域變化，因而在氣候變化速率不斷加快的今天，其不能很好地滿足當(dāng)前適應(yīng)氣候變化的需要[27-30]。

《中國氣候變化區(qū)劃(1961-2010)》一文中針對(duì)氣候變化的本質(zhì)，建立了一套能夠診斷氣候變化及其影響的區(qū)域差異的分類方法[28]，即根據(jù)氣候變化的變化趨勢(上升/下降/無明顯變化趨勢)和波動(dòng)特征(增強(qiáng)/減弱/無明顯波動(dòng)特征)可以將氣候變化分為9種模態(tài)。以此9種模態(tài)作為中國氣候變化區(qū)劃的基礎(chǔ)，將中國分為5個(gè)一級(jí)變化趨勢帶和14個(gè)二級(jí)波動(dòng)特征區(qū)。氣候變化區(qū)劃則是從氣候變化的動(dòng)態(tài)性角度切入，更接近氣候變化實(shí)際，也更能滿足當(dāng)前適應(yīng)氣候變化的需要。本文正是基于對(duì)氣候變化區(qū)域差異的理解，進(jìn)行了1961-2010年期間中國水災(zāi)發(fā)生頻次的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，并結(jié)合氣候變化下暴雨的變化趨勢和波動(dòng)情況展開了討論，這些工作有助于加深氣候變化對(duì)水災(zāi)的影響研究，從而更好地幫助我們深入了解水災(zāi)的演變過程及其形成機(jī)理。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文采用的水災(zāi)數(shù)據(jù)來源于《中國自然災(zāi)害數(shù)據(jù)庫》中的中國省級(jí)報(bào)刊記載自然災(zāi)害(1949-2010年)數(shù)據(jù)[5-6]，該報(bào)刊數(shù)據(jù)庫依據(jù)中國省級(jí)報(bào)刊所記錄的災(zāi)害事件，以縣域?yàn)榛窘y(tǒng)計(jì)單位，統(tǒng)計(jì)了災(zāi)害事件的起止時(shí)間、地點(diǎn)、災(zāi)害類型、范圍、災(zāi)情和刊物名稱，其信息相對(duì)較為完善、范圍覆蓋全國。本文篩選1961-2010年期間中國洪水、澇災(zāi)、海潮和水災(zāi)這四種類型災(zāi)害發(fā)生的記錄，作為本文水災(zāi)的研究對(duì)象。本文采用的中國氣候變化區(qū)劃(1961-2010)分區(qū)數(shù)據(jù)來自北京師范大學(xué)地表過程與資源生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(http://www.espre.cn)，利用1961-2010年氣溫和降水量的變化趨勢值、波動(dòng)特征值定量識(shí)別氣候變化，并結(jié)合中國地形特點(diǎn)，以縣級(jí)行政區(qū)劃為單元，進(jìn)行了中國氣候變化區(qū)劃其區(qū)劃分區(qū)和各區(qū)的特征分別如圖1和表1所示[28]。

圖1 中國氣候變化區(qū)劃圖(1961-2010年)[28]

1.2 計(jì)算方法

整理從報(bào)刊數(shù)據(jù)庫中篩選出的記錄，只要發(fā)生洪水、澇災(zāi)、海潮和水災(zāi)中的任意一種災(zāi)害，即記為一次水災(zāi)事件。根據(jù)已有的中國氣候變化區(qū)劃(1961-2010)，統(tǒng)計(jì)分析1961-2010年中國不同氣候變化分區(qū)內(nèi)水災(zāi)的發(fā)生頻次。同時(shí)，結(jié)合氣候變化區(qū)劃中各個(gè)降水量的趨勢變化帶和波動(dòng)特征區(qū)，分別對(duì)1961-2010年的水災(zāi)發(fā)生頻次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，來分析中國氣候變化與水災(zāi)發(fā)生次數(shù)的空間關(guān)系。關(guān)于中國暴雨雨日、雨量、雨強(qiáng)的年代際時(shí)空變化，本文引用了《中國年代際暴雨時(shí)空變化格局》中的研究結(jié)果，具體詳見文獻(xiàn)[30]。

2 中國水災(zāi)頻次變化

2.1 中國水災(zāi)發(fā)生頻次的時(shí)間變化

從整體水災(zāi)頻次上看，由圖2中可以看出，在1961-2010年期間，中國的水災(zāi)發(fā)生次數(shù)整體呈增多的趨勢(5.7次/年)，且在2000-2010年年代際水災(zāi)發(fā)生次數(shù)明顯增多，與1991-2000年間相比，水災(zāi)發(fā)生總次數(shù)增加幅度達(dá)64%。其中以2005年水災(zāi)最多，全國各省報(bào)刊有記錄的次數(shù)累積達(dá)到了1 191次。2005年中國異常高溫多雨，全國大部分地區(qū)氣溫接近常年同期或偏高，全國平均氣溫為1951年以來歷史同期最高值，28.9 mm的平均降水量也是1999年以來最多的一年，另有“海棠”、“天鷹”、“麥莎”、“珊瑚”四個(gè)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)先后登陸，帶來大量強(qiáng)降水，使得2005年水災(zāi)在全國大范圍發(fā)生。

表1 中國氣候變化區(qū)劃特征及暴雨和水災(zāi)特征(1961-2010年)[28]

從分區(qū)水災(zāi)頻次上看，從圖1中可以看出14個(gè)氣候變化二級(jí)分區(qū)在不同年代的水災(zāi)發(fā)生次數(shù)除藏東南-西南暖濕趨勢帶內(nèi)橫斷山區(qū)地嶺谷的降水波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)(V 2)外，其他13個(gè)區(qū)內(nèi)水災(zāi)次數(shù)均呈現(xiàn)明顯的增加趨勢，且在2001- 2010年間增加尤為顯著。其中，處于西南-華南暖干趨勢帶內(nèi)秦嶺西部山區(qū)-四川盆地的降水波動(dòng)減弱區(qū)(III1)在2001-2010年間水災(zāi)發(fā)生次數(shù)最多，10年期間達(dá)到了367次，幾乎和1961-2000年水災(zāi)次數(shù)的總和相當(dāng)。表1中最后一列給出了中國14個(gè)氣候變化二級(jí)分區(qū)在1961-2010年間水災(zāi)發(fā)生總頻次。從各個(gè)分區(qū)水災(zāi)次數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，在1961-2010年期間，處于暖干趨勢帶內(nèi)的降水波動(dòng)減弱區(qū)(III1)水災(zāi)次數(shù)最多，50年達(dá)667次；而位于暖濕趨勢帶內(nèi)的降水波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)(V 2)水災(zāi)次數(shù)最少，為35次，僅為前者的1/19。

已有關(guān)于中國年代際暴雨變化的研究結(jié)果表明，中國年代際暴雨雨日、雨量和雨強(qiáng)在1951-2010間為持續(xù)的增加趨勢，且三者在時(shí)間和空間上都有顯著的相關(guān)關(guān)系[30]。中國發(fā)生的水災(zāi)大都由暴雨引起，對(duì)比圖2和圖3可見，水災(zāi)頻次和暴雨雨日的年代際變化規(guī)律一致，在1961-2010年期間均呈現(xiàn)增多的趨勢。這從側(cè)面印證了中國水災(zāi)的增加，受暴雨事件影響較大。

圖2 中國水災(zāi)次數(shù)年際變化(1961-2010年)注：圖中，條形圖表示年際水災(zāi)總次數(shù)，虛線表示年代水災(zāi)總次數(shù)，“**”表示1971-1980年代數(shù)據(jù)不完備

圖3 中國暴雨雨日年際變化(1961-2010年)

以縣為行政單元統(tǒng)計(jì)各縣在1961-2010年期間的水災(zāi)發(fā)生次數(shù)，根據(jù)水災(zāi)發(fā)生次數(shù)空間分布圖(圖4a)可以看出，中國自然災(zāi)害數(shù)據(jù)庫記錄的水災(zāi)事件主要分布胡煥庸線以東，其中水災(zāi)發(fā)生超過7次的縣多集中在氣候變化一級(jí)區(qū)劃的II區(qū)和III區(qū)。對(duì)比中國1961-2010年期間的暴雨雨日空間分布(圖4b)，暴雨雨日的高值分布與水災(zāi)次數(shù)高值區(qū)基本吻合。通過反距離加權(quán)平均法插值分別得到1961-2010年間中國平均水災(zāi)發(fā)生次數(shù)和中國平均暴雨雨日，二者的空間相關(guān)系數(shù)為0.14，通過了0.01的顯著性檢驗(yàn)(n=29 633)。因此進(jìn)一步說明了中國水災(zāi)發(fā)生次數(shù)的時(shí)空變化與暴雨事件的時(shí)空變化有著緊密聯(lián)系。

從受洪水影響的縣數(shù)來看，在1961-2010年，中國年際和年代際發(fā)生水災(zāi)的縣數(shù)整體呈現(xiàn)增加趨勢；1961-2010年間報(bào)刊數(shù)據(jù)庫記錄結(jié)果顯示每年平均95個(gè)縣遭受水災(zāi)，尤其以1990年代以后增加顯著。其中，僅2005年報(bào)刊記錄的發(fā)生水災(zāi)的縣數(shù)就達(dá)到了1 175個(gè)。將《中國自然災(zāi)害數(shù)據(jù)庫》中報(bào)刊記載水災(zāi)影響縣數(shù)與《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》公布的受水災(zāi)影響縣數(shù)相比，雖然二者因統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和方法不同在數(shù)量上存在一定差異，但是整體的變化趨勢一致，均佐證了1961-2010年期間，中國的水災(zāi)發(fā)生次數(shù)呈增加趨勢。

2.2 中國水災(zāi)發(fā)生的空間對(duì)比分析

2.2.1 不同降水趨勢帶的水災(zāi)頻次分析

根據(jù)《中國氣候變化區(qū)劃(1961-2010年)》對(duì)氣溫和降水的分析可知，中國范圍內(nèi)的氣溫都呈升高趨勢，在此基礎(chǔ)上結(jié)合降水變化趨勢，將中國分為暖干趨勢帶和暖濕趨勢帶。據(jù)此，本文統(tǒng)計(jì)分析了暖干和暖濕兩大趨勢帶的水災(zāi)頻次。從暖干趨勢帶來看，1961-2010年期間中國暖干趨勢帶的年際和年代際水災(zāi)次數(shù)呈上升趨勢(3.1次/年)(圖6)，尤其在2001-2010年間上升顯著，與1991-2000年間相比，水災(zāi)發(fā)生總次數(shù)增加了1 023次，增加幅度達(dá)69%。從暖濕趨勢帶來看，1961-2010年期間水災(zāi)次數(shù)呈上升趨勢(2.6次/年)(圖7)，到2001-2010年代水災(zāi)頻次累計(jì)達(dá)到了1 118次，與1991-2000年間相比，水災(zāi)發(fā)生總次數(shù)增加了634次，增加幅度達(dá)57%。對(duì)比暖干趨勢帶和暖濕趨勢帶水災(zāi)發(fā)生頻次，在1961-2010年間，除了1991-2000年代以外，暖干趨勢帶水災(zāi)發(fā)生頻次均明顯較暖濕趨勢帶內(nèi)水災(zāi)發(fā)生次數(shù)多。其中，暖干趨勢帶在1961-1970年代和1971-1980年代內(nèi)的水災(zāi)發(fā)生次數(shù)比暖濕趨勢帶多出了一倍。

2.2.2 不同降水趨勢、波動(dòng)特征組合下水災(zāi)發(fā)生頻次

首先，在暖干趨勢帶內(nèi)，根據(jù)降水量的波動(dòng)特征分為波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)和波動(dòng)減弱區(qū)，其水災(zāi)發(fā)生頻次如圖8a、圖8b所示。在1961-2010年期間，降水波動(dòng)增強(qiáng)和波動(dòng)減弱區(qū)水災(zāi)的發(fā)生次數(shù)均呈現(xiàn)明顯增多的趨勢，水災(zāi)發(fā)生頻次的增加幅度分別在2001-2010年代和1991-2000年代最大。從降水波動(dòng)減弱區(qū)來看，2001-2010年代的水災(zāi)發(fā)生頻次較1991-2000年代增加了70%。從降水波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)來看，1991-2000年代的水災(zāi)發(fā)生頻次較1981-1990年代增加了78%。從整體空間上來看，在暖干趨勢帶內(nèi)，波動(dòng)減弱區(qū)的水災(zāi)頻次在各個(gè)年代都較波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)多，其中1981-1990年代波動(dòng)減弱區(qū)內(nèi)水災(zāi)頻次約為波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)的5.5倍。其次，在暖濕趨勢帶內(nèi)，同樣根據(jù)降水量的波動(dòng)特征分為波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)和波動(dòng)減弱區(qū)，其水災(zāi)發(fā)生頻次如圖9a、圖9b所示。1961-2010年期間在降水波動(dòng)增強(qiáng)和波動(dòng)減弱區(qū)水災(zāi)的發(fā)生次數(shù)都呈現(xiàn)出明顯增多的趨勢，且波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)的水災(zāi)次數(shù)增加幅度更大，從1981-1990年代的76次增加到2001-2010年代的756次，增加幅度達(dá)90%。對(duì)比波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)和波動(dòng)減弱區(qū)來看，波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)的水災(zāi)頻次在各個(gè)年代都比波動(dòng)減弱區(qū)多，其中1990年代波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)內(nèi)水災(zāi)頻次約為波動(dòng)減弱區(qū)的6.7倍。

圖4 中國水災(zāi)發(fā)生頻次及暴雨日數(shù)空間分布圖(1961-2010年)

圖5 中國受水災(zāi)影響縣數(shù)年際變化(1961-2010年)

圖6 中國暖干趨勢帶水災(zāi)頻次年際變化(1961-2010年)

圖7 中國暖濕趨勢帶水災(zāi)頻次年際變化(1961-2010年)

圖8 中國暖干趨勢帶水災(zāi)頻次年際變化(1961-2010)

圖9 中國暖濕趨勢帶水災(zāi)頻次年際變化(1961-2010年)

再次，對(duì)比不同降水趨勢和波動(dòng)組合下的1961-2010年期間中國水災(zāi)的發(fā)生次數(shù)(表2)，可以發(fā)現(xiàn)：①同時(shí)考慮降水趨勢與波動(dòng)，降水趨勢下降、波動(dòng)減弱的區(qū)域，其面積僅占全國面積20%的，但水災(zāi)發(fā)生次數(shù)最多，占到了全國水災(zāi)次數(shù)的37%；其次為降水趨勢上升、波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)域和降水趨勢下降、波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)域，分別占全國水災(zāi)次數(shù)的32%和19%；降水趨勢上升、波動(dòng)減弱區(qū)域水災(zāi)發(fā)生次數(shù)最少，占全國水災(zāi)次數(shù)的12%，該區(qū)域面積占整體的5%。②單獨(dú)考慮降水趨勢，全國范圍內(nèi)，降水趨勢下降區(qū)的總面積占38%，水災(zāi)次數(shù)占56%，比降水趨勢上升區(qū)域多12%，可見降水量變少的區(qū)域其水災(zāi)發(fā)生次數(shù)不一定變少。③單獨(dú)考慮降水波動(dòng)，降水波動(dòng)減弱、增強(qiáng)區(qū)域內(nèi)，水災(zāi)次數(shù)相當(dāng)，波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)僅多出2%，說明降水波動(dòng)對(duì)水災(zāi)次數(shù)整體影響不大。

表2 中國不同降水趨勢和波動(dòng)變化下的水災(zāi)頻次(1961-2010年)

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

綜上所述，本文基于中國氣候變化區(qū)劃(1961-2010年)，利用中國自然災(zāi)害報(bào)刊數(shù)據(jù)庫中的水災(zāi)資料，統(tǒng)計(jì)了各個(gè)氣候分區(qū)內(nèi)的水災(zāi)次數(shù)年代際變化情況。

(1)在時(shí)間上，1961-2010期間，除了V 2區(qū)以外，其他13個(gè)區(qū)內(nèi)無論降水量減少或者增多，其水災(zāi)發(fā)生頻次都呈增加趨勢，且各個(gè)氣候變化二級(jí)區(qū)劃內(nèi)都是從1981-1990年前后開始顯著增加，在2001-2010年增加幅度最大。1961-2010年期間中國水災(zāi)發(fā)生次數(shù)的變化趨勢與中國同期暴雨的雨日、雨量、雨強(qiáng)的變化是一致的。

(2)在空間上，暖干和暖濕趨勢帶內(nèi)水災(zāi)發(fā)生次數(shù)都呈增加趨勢，且暖干趨勢帶內(nèi)水災(zāi)發(fā)生次數(shù)較暖濕趨勢帶多12%。在暖干趨勢帶內(nèi)，降水波動(dòng)減弱區(qū)水災(zāi)發(fā)生次數(shù)多；在暖濕趨勢帶內(nèi)，降水波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)水災(zāi)次數(shù)發(fā)生多。一般認(rèn)為，降水量下降波動(dòng)減弱的區(qū)域內(nèi)水災(zāi)發(fā)生次數(shù)會(huì)相應(yīng)減少，但本文對(duì)水災(zāi)事件的統(tǒng)計(jì)結(jié)果中，1961-2010年期間，降水量下降、波動(dòng)減弱的區(qū)域水災(zāi)次數(shù)反而比降水量上升、波動(dòng)增強(qiáng)的區(qū)域多出5%，即降水量變少、水災(zāi)發(fā)生次數(shù)不一定變少。對(duì)于暖干趨勢帶下的降水波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)，其降水量減少、降水波動(dòng)增強(qiáng)，趨于發(fā)生干旱事件的可能性更高，故其水災(zāi)發(fā)生次數(shù)較降水波動(dòng)減弱區(qū)要少。相反，對(duì)于暖濕趨勢帶下的降水波動(dòng)增強(qiáng)區(qū)，其降水量增多、降水波動(dòng)增強(qiáng)，極端降水事件增多，因此水災(zāi)事件的發(fā)生可能性更高，故其水災(zāi)發(fā)生次數(shù)較降水波動(dòng)減弱區(qū)要多。

3.2 討論

(1)數(shù)據(jù)缺測和記錄問題。盡管中國自然災(zāi)害報(bào)刊庫資料覆蓋范圍廣、災(zāi)害事件記錄詳細(xì)，但仍然存在一定的局限性。一方面，受早年間水災(zāi)事件可能存在的缺報(bào)漏報(bào)現(xiàn)象，使得前期的災(zāi)害記錄不完備。另一方面，隨著報(bào)刊媒體的快速發(fā)展和災(zāi)害事件社會(huì)關(guān)注度逐日提高的影響，后期的災(zāi)害記錄詳盡，但各個(gè)報(bào)刊關(guān)于水災(zāi)的界定方式可能存在差異，因此水災(zāi)事件的記錄不夠精確。因此需要通過多源災(zāi)害記錄數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。本文中由于1971-1980年期間災(zāi)害報(bào)刊數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)不完備，在比較各氣候變化區(qū)內(nèi)水災(zāi)次數(shù)年代變化時(shí)，未將該時(shí)期數(shù)據(jù)納入比較范圍。此外，從中國受洪水影響縣數(shù)的結(jié)果也可以看出，1971-1980年的數(shù)據(jù)質(zhì)量缺測較多，但是通過對(duì)比中國暴雨雨量、雨日和雨強(qiáng)與水災(zāi)頻次的關(guān)系也能印證水災(zāi)不斷增多，并不影響本文結(jié)論的正確性。

(2)區(qū)劃基本單元問題。本文采用的氣候變化變化區(qū)劃是基于降水量的變化趨勢和波動(dòng)情況進(jìn)行劃分的，而水災(zāi)事件的發(fā)生大部分是由于暴雨、極端降雨或者其他突發(fā)事件引起的。雖然降水波動(dòng)中包含了部分極端降水的信息，但是其不能完全準(zhǔn)確反映極端降水的時(shí)空格局。對(duì)于某些區(qū)域，雖然其年降水量呈減少趨勢，但是可能會(huì)發(fā)生暴雨等極端降雨事件，亦或是降水波動(dòng)超過該地區(qū)的設(shè)防水平，從而引發(fā)水災(zāi)。此外，受到快速受城市化的影響，下墊面中不透水層比例增加，徑流系數(shù)增大，為水災(zāi)的形成提供了條件，水災(zāi)次數(shù)也有可能增多。

(3)區(qū)劃的穩(wěn)定性問題。由于氣候變化區(qū)劃的結(jié)果與所選擇的時(shí)間尺度有很大的關(guān)系，即在不同時(shí)間尺度下，氣候變化區(qū)劃結(jié)果可能表現(xiàn)出較大差異。按照不同的氣候變化分區(qū)統(tǒng)計(jì)水災(zāi)，會(huì)對(duì)水災(zāi)的時(shí)空變化特征產(chǎn)生很大的差異。本文只采用了1961-2010年中國氣候變化整體表現(xiàn)的氣候變化分區(qū)，那么2010年以后的氣候變化是否在這5個(gè)一級(jí)趨勢變化區(qū)和14個(gè)二級(jí)波動(dòng)特征區(qū)表現(xiàn)出相同的趨勢變化和波動(dòng)特征，即現(xiàn)有的中國氣候變化區(qū)劃(1961-2010)的在未來是否具有穩(wěn)定性，還有待于時(shí)間的進(jìn)一步檢驗(yàn)；未來的水災(zāi)在現(xiàn)有的氣候變化分區(qū)表現(xiàn)出何種特征，也有待以時(shí)間的進(jìn)一步檢驗(yàn)。

致謝：感謝北京師范大學(xué)區(qū)域地理實(shí)驗(yàn)室提供的《中國自然災(zāi)害報(bào)刊數(shù)據(jù)庫》。

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Abstract:Severe flooding disasters caused by extreme precipitation events have attracted more and more attention, while the relationship between climate change and extreme precipitation as well as flooding events has become the hottest scientific frontier issue. Flooding disasters in China by heavy rainfall occurred frequently in recent years under the background of global climate change, which has caused terrible harm on economic and social development, life security, ecosystem, etc., brought profound impact on sustainable development of disaster area; become a key factor of global & regional disasters and environmental risk; and been widely concerned by academic circle and all sectors of the society. It should be noticed that the spatial-temporal pattern and change of decadal flooding caused by heavy rainfall in China neither have consistency with temperature rising, nor can be explained reasonably with atmospheric and oceanic climate factors. Here we use climate change regionalization (1961-2010) featured by precipitation tendency and fluctuation to calculate flooding frequency from 1961 to 2010. The result showed that: ①flooding frequency obvious increased both in warm-dry trend zone (WDTZ) and warm-wet trend zone (WWTZ). ②In WDTZ, the flooding frequency in precipitation fluctuation decreasing regions (1 612 times) was two times more than that increasing regions (818 times). ③While in WWTZ, the flooding frequency in precipitation fluctuation decreasing regions (512 times) was one-third of that increasing regions (1 377 times). Heavy rainfall demonstrated the similar spatial-temporal pattern. The results suggested, for the first time to our knowledge, that the dynamic changes of the climate may be the main influencing factors of regional flood difference. Our findings indicate that local anthropogenic processes may shift the regional climate beyond through GHG emissions. Rapidly growing and industrializing cities and nations will need to better control the air pollution, and to anticipate and accommodate these regional climate consequences, if they are to reduce the risk of flooding and waterlogging.

Key words:flood frequency; climate change; regionalization; spatiotemporal relationship; China

Spatial Relationship between Flooding Frequency and Climate Changebased on Climate Change Regionalization in China from 1961 to 2010

KONG Feng1, 2, 3, 4, LIU Fan3, 4, WANG Yifei2, FANG Jian5and LU Lili1, 2

(1.ChinaMeteorologicalAdministrationTrainingCenter,Beijing100081,China; 2.DevelopmentResearchCentre,ChinaMeteorologicalAdministration,Beijing100081,China; 3.StateKeyLaboratoryofEarthSurfaceProcessesandResourceEcology,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China; 4.AcademyofDisasterReductionandEmergencyManagement,MinistryofCivilAffairs&MinistryofEducation,Beijing100875,China; 5.SchoolofResourcesandEnvironmentalScience,WuhanUniversity,Wuhan430079,China)

孔鋒，劉凡，王一飛，等. 中國氣候變化與水災(zāi)發(fā)生頻次的時(shí)空關(guān)系研究(1961-2010)[J]. 災(zāi)害學(xué)，2017，32(4)：35-42. [KONG Feng, LIU Fan, WANG Yifei,et al. Spatial Relationship between Flooding Frequency and Climate Change based on Climate Change Regionalization in China from 1961 to 2010[J]. Journal of Catastrophology，2017，32(4)：35-42.

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.04.007.]

X43；P42；S161

A

1000-811X(2017)04-0035-08

2017-03-20

2017-05-08

中國氣象局氣象軟科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目“基于綜合風(fēng)險(xiǎn)防范視角的中國及周邊國家安全和全球戰(zhàn)略研究”(2017[21])；中國氣象局氣象軟科學(xué)自主項(xiàng)目“新常態(tài)下中國自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空格局和綜合防災(zāi)減災(zāi)工作的現(xiàn)狀、趨勢、挑戰(zhàn)及戰(zhàn)略對(duì)策范式研究”(2017[36])；中國氣象局氣象軟科學(xué)自主項(xiàng)目“中國氣象災(zāi)害防御能力評(píng)估及政策建議”(2017[35]).

孔鋒(1986-)，男，山西臨汾人，博士，工程師，主要研究方向?yàn)樽匀粸?zāi)害與環(huán)境演變. E-mail: kongfeng0824@foxmail.com

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.04.007