气候变化背景下中国东部极端降水的社会经济影响研究

One of the major impacts of global warming is the change in extreme precipitation intensity and frequency and is likely to continue changing in the future. Use the traditional assumption of a stationary climate or fix the social-economic condition at one historical level, the risk of extreme precipitation will be underestimated. Based on long-term observed hourly precipitation data in the Eastern China, this project will introduce a framework of non-stationary extreme value analysis for practical and effective analysis of extreme precipitation under non-stationary conditions using Bayesian inference. And an ensemble of CMIP6 GCM projections under a new SSPs-RCPs scenario will be used to project the intensity, duration and frequency of the 10-, 20-, 30-, 50- and 100-yr return levels of extreme precipitation in Eastern China. At last, combined with the projected population and GDP, the exposure of socio-economy to extreme precipitation under the SSP-RCPs (SSP1-1.9, SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP4-3.4, SSP4-6.0, SSP3-7.0 and SSP5-8.5) scenarios in 2025-2100 will be revealed, and the uncertainty of climate change and social-economic development will be quantitatively analysed as well. Under the assumption of a non-stationary climate, the social-economic exposure of extreme precipitation return level and return period providing new methods and scientific information for design, decision-making, and assessing the impacts of climatic events.

随着全球气候变暖，极端降水事件的强度增大、频率增多。原有以稳态假设建立的极值理论和基于不变社会经济情景下的极端降水风险研究将低估极端降水的风险，威胁人民生命财产安全。本项目基于逐时观测降水数据，利用贝叶斯理论，提出非稳态的极端降水重现期计算方法；利用CMIP6全球气候模式，预估不同SSPs-RCPs（SSP1-1.9,SSP1-2.6,SSP2-4.5,SSP4-3.4,SSP4-6.0,SSP3-7.0,SSP5-8.5）情景下中国东部2025-2100年极端降水强度、持续时间和10-,20-,30-,50-和100-yr重现期的时空特征；结合动态的社会经济变化，预估极端降水的社会经济影响，并定量分析气候变化和社会经济对其不确定性的贡献。项目将改进原有稳态假设的极值理论，研究不同组合情景下极端降水的社会经济影响，为堤防建设、政策制定及灾害风险评估提供新方法和科学依据。

随着全球气候变暖，极端降水事件的强度增大、频率增多，极端降水的重现期随之改变。原有以稳态理论建立的极值概率分析方法将低估极端降水的风险，严重威胁人民的生命财产安全和社会可持续发展。本项目基于长期气象观测降水数据，利用贝叶斯理论，分析中国东部观测期极端降水的时空变化和频率特征，并利用CMIP6全球气候模式对未来不同SSPs情景下的中国极端降水风险进行预估。研究表明：1960―2019年中国不同持续时间极端降水的变化趋势略有不同，持续时间越短呈上升趋势的站点越多，1-3小时的极端降水呈上升趋势的站点较多，稳态和非稳态假设下重现期平均差异较大，其中，1小时极端降水的显著上升站点中，二者的平均相对误差达32%；而24-168小时极端降水中，呈下降趋势的站点增多，24小时极端降水显著下降站点中，二者的平均相对误差达-17%～-23%；无显著趋势站点，二者的平均相对误差大部分介于-10%～10%之间。5个CMIP6全球气候模式集合预估结果显示21世纪中国年降水量及年最大日降水量均呈现出波动上升的趋势。1995―2014年24-，48-，96-和168小时百年一遇极端降水在2015―2100年前期（2021―2040年）、中期（2041―2060年）和后期（2081―2100年）不同SSPs情景下的变化不同。不同情景下暴露于超1995-2014年百年一遇极端降水下的面积差异较大，其中SSP5-8.5暴露面积最多，SSP1-1.9暴露面积最小。从近期、中期和远期来看，随着极端降水强度的增大，暴露面积在各情景下都呈逐渐增大的趋势。受人口空间分布变化的影响，暴露人口与暴露面积的特征略有不同，中期随着人口达到峰值，暴露人口也最多，远期人口达峰后下降，除在SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下，其余情景的暴露人口均有所下降。超1995-2014年百年一遇极端降水的经济损失在SSP4情景下最小，SSP5情景下最大；但不同SSP下的损失占GDP的比重与损失大小不同，其中SSP5路径下损失最大，但其占GDP总量的比重要小于SSP3和SSP2。不同模式之间的不确定性差异也较大。项目改进了原有的稳态假设的极端降水分析理论，为堤防建设、政策制定及灾害风险评估提供新的科学方法。