北京市极端降水变化特征分析
由北京市“7.21”特大暴雨分析北京市城市内涝的成因与防治措施
由北京市“7.21”特大暴雨分析北京市城市内涝的成因与防治措施【摘要】：北京市“7·21”特大暴雨引发了严重的城市内涝，笔者前往北京市对本次灾害和城市的排水系统进行了现场查勘，通过对北京市城市内涝成因的认真分析，并结合当前国际上最先进的城市排水系统的设计、建设和管理经验，提出了针对北京市城市内涝的防治措施和建设性意见。
【关键词】排水系统；成因；防治措施；建议引言近几年来，北京市特大暴雨造成城市内涝频频增多，给人们的生活带来很多不便，“7·21”特大暴雨的侵袭更是严重影响了人们的生命安全和正常生活。
因此，指出并分析北京排水系统的诟病，消化和吸收国际先进的城市排水系统技术，提出对北京市的城市内涝的防治措施和建议势在必行。
1．北京市“7·21”特大暴雨基本情况1.1降雨情况北京市“7·21”特大暴雨整个过程中呈现出雨量大、降水急、范围广的特点。
雨量大：强降雨持续近16小时，全市平均降雨量170毫米（水文+气象），其中城区平均降水量215毫米（水文+气象），西南部213毫米，东北部170.7毫米，东南部189.1毫米，最大降雨量出现在房山河北镇，达460毫米（水文站），突破历史记录（1951年以来完整气象记录最大降雨量为朝阳418.4毫米），城区最大降雨出现在石景山模式口为328.0毫米。
降雨急：降雨过程中，降雨区普遍出现40-80毫米/小时，最强降雨出现在平谷挂甲峪，20-21时达100.3毫米/小时。
范围广：除延庆外均出现100毫米-250毫米以上大暴雨，占全市90%以上的行政区域。
1.2城市内涝灾情北京市防汛抗旱指挥部获悉，这场特大暴雨已致约190万人受灾，死亡77人，转移群众65933人；主要积水道路63处，路面塌方31处，房山区12个乡镇交通中断；民房多处倒塌，楼房漏雨191栋，雨水进屋736间，地下室倒灌70处；京广铁路南岗洼路段一度因水淹而停运。
据初步统计，北京在此轮暴雨中经济损失近百亿元。
北京典型气象参数
北京典型气象参数北京是中国的首都，属于温带半湿润大陆性气候，具有四季分明的特点。
下面将从气温、降水、风向和风速等方面介绍北京典型的气象参数。
首先是气温。
北京的气温变化较为明显，四季分明。
夏季气温较高，平均气温在25摄氏度以上，最高温度可达35摄氏度左右。
冬季气温较低，平均气温在0摄氏度以下，最低温度可达到零下20摄氏度左右。
春秋季温暖宜人，平均气温在10~20摄氏度之间。
其次是降水。
北京的降水量较少，年均降水量在600毫米左右。
主要降水季节为夏季和秋季，其中夏季降水量较多，占全年的大部分降雨量。
夏季的降水主要以雷雨为主，降雨时偶有短时强降水和冰雹等极端天气现象。
秋季降水量相对较少，多为阵雨和小雨。
再次是风向和风速。
北京的大风较多，冬季北方寒潮和冷空气的影响较大。
北方寒潮和冷空气在冬季经常袭击北京，带来寒冷和强风天气。
大风主要以北风为主，尤其是冬季北风强度较大，有时可以达到6~7级。
夏季风向多变，主要以南风为主，偶有强降水时伴有瞬时大风。
此外，北京还存在严重的空气污染问题。
由于工业、交通和燃煤等因素的影响，北京的空气质量受到严重的污染。
尤其是冬季，由于供暖时燃煤的大量排放，使得北京的大气污染问题进一步加剧。
因此，北京的气象参数中也包括空气质量指数等环境方面的指标。
总的来说，北京的典型气象参数包括气温、降水、风向和风速等。
北京的气温变化较为明显，四季分明；降水量较少，主要集中在夏季和秋季；风向以北风为主，夏季风向多变；此外，北京的空气质量存在严重的污染问题。
这些气象参数对于人们的日常生活和农业生产都有很大的影响。
北京天气状况分析
北京天气状况分析一、背景介绍天气状况对人们的日常生活和决策产生着重要的影响。
北京作为中国的首都和人口密集的城市，其天气变化对居民和相关产业具有重要意义。
本文将对北京市的天气状况进行分析，通过统计和可视化的方法，来了解北京的天气特点、变化趋势以及对居民生活的影响。
二、数据来源为了进行天气状况的分析，我们将使用以下数据来源：1.国家气象局提供的北京市历史天气数据2.北京气象台的实时天气数据通过这些数据，我们可以获取到北京市的气温、湿度、降水量等天气指标。
同时，我们还可以获取到不同季节和月份的气象数据，从而对北京市的天气状况进行深入分析。
三、天气特点分析1. 气温变化规律首先，我们将分析北京市的气温变化规律。
通过对历史天气数据的统计，我们可以得出不同季节和月份的气温分布情况，进而了解北京的季节特点和气候变化趋势。
以下是北京市气温的季节变化趋势图：北京市气温季节变化趋势图北京市气温季节变化趋势图从图中可以看出，北京市的气温呈现了明显的季节变化。
冬季气温较低，夏季气温较高。
春秋季气温适宜，是人们外出活动的好时机。
2. 降水情况分析降水对于农业生产、城市排水以及居民出行等都具有重要意义。
因此，我们将对北京市的降水情况进行分析。
以下是北京市历年降水量的统计图：北京市历年降水量统计图北京市历年降水量统计图从图中可以看出，北京市的降水量呈现出明显的季节性变化。
夏季降水量较大，而冬季降水量较小。
同时，我们还可以观察到每年的降水量变化趋势，以了解北京市的降水情况是否有明显的年际变化。
四、天气对居民生活的影响天气状况对居民的生活产生着重要的影响，例如出行、衣着、居住环境等方面。
本节将对北京市的天气对居民生活的影响进行分析。
1. 出行天气状况对居民的出行方式和出行时间具有重要影响。
例如，在高温天气下，人们通常选择公共交通工具或避免在中午时段外出。
在降雪天气下，人们则需要选择合适的交通工具，并注意交通安全。
2. 衣着不同季节和天气状况下，人们的衣着需求也会发生变化。
北京气候全解析,带你了解四季变化
北京气候全解析，带你了解四季变化导言北京作为中国的首都，其气候多变而有趣。
每年都能经历四个明显的季节：春天温暖宜人，夏天炎热潮湿，秋天凉爽宜人，冬天寒冷干燥。
本文将深入探讨北京的气候特点，带你了解四季的变化和天气现象。
H1：春天的花开花谢春天是北京一年中最美的季节之一。
在寒冷的冬天过后，气温开始回暖，大地开始苏醒。
春天往往从三月初开始，一直持续到五月底。
H2：气候特点•温暖宜人：春天的气温逐渐回升，但还没有到达夏天的炙热，早晚的温差较大，适合户外活动。
•多风少雨：春天是北京的风季，经常有大风吹拂，但降雨量相对较少。
H2：主要天气现象1.春风：春季的风力较大，经常出现阵风。
清晨，微风拂面，仿佛给人注入了新的活力。
2.春雨：虽然北京的春雨较少，但偶尔的阵雨能给大地带来清新的气息。
H2：适合的活动1.赏花：春天是北京的花季，樱花、牡丹、月季等各种花朵争相绽放，人们可选择到公园或郊野进行赏花。
2.骑车：春天的天气温暖宜人，适合骑自行车或摩托车去郊外感受自然的气息。
H1：夏天的炎热湿润夏天是北京最热的季节，气温高，空气湿度大。
夏天一般从六月开始，一直持续到八月底。
H2：气候特点•高温炎热：夏天的气温常常超过30摄氏度，炎热的空气让人感到闷热。
•湿润多雨：夏季的降雨量相对较大，经常有雷雨天气。
H2：主要天气现象1.高温酷暑：夏天的北京是火炉般的存在，阳光强烈，大街小巷透着炙热的气息。
2.暴雨雷电：夏季是北京的雨季，经常出现雷雨天气，短时间内降水量大，可能引发城市内涝。
H2：适合的活动1.游泳：夏天的天气非常适合游泳，可选择到北京的水上乐园或游泳馆享受清凉的水上活动。
2.逛避暑山庄：在北京的郊区有一个著名的避暑胜地——避暑山庄，可以躲避酷暑，同时欣赏美丽的自然风光。
H1：秋天的丰收季节秋天是北京的旅游旺季，气温适宜，天空湛蓝。
北京的秋天从九月初开始，一直持续到十一月底。
H2：气候特点•凉爽宜人：秋天的北京气温适中，凉爽宜人，白天和晚上的温差较大，可以享受舒适的户外活动。
2012年7月21日北京特大暴雨成因分析
2012年7月21日北京特大暴雨成因分析2012年7月21日，北京遭遇了一场特大暴雨，给城市带来了严重的灾害。
这场暴雨导致了城市内涝、交通瘫痪、群众生命财产安全受到威胁。
下面将对这场特大暴雨的成因进行分析。
首先，地理环境是导致北京特大暴雨的主要原因之一。
北京位于华北平原，地势相对较低，水分较容易聚集。
而在7月21日，北京正在夏季，天气炎热，空气湿度较大，形成了有利于暴雨形成的气候条件。
其次，气候变化也是引发北京特大暴雨的重要因素。
在当天上午，北京地区一直处于高温闷热的状态，湿度相对较大。
下午，一个较强的冷锋系统快速南下，与湿热空气相遇，产生了强烈的对流活动和降雨。
这种冷锋与暖湿气流相遇的情况，在气象学上被称为“冷锋天气”。
另外，北京城市化进程快速推进，城市表面的不透水面积增加，导致降雨径流快速增加，增加了城市内涝的风险。
此外，城市内建筑物和道路的大量坚硬表面，也使得雨水无法迅速渗透进地下，加剧了雨水积聚的情况。
此外，人为因素也在一定程度上加剧了这场特大暴雨的破坏力。
在城市建设过程中，城市排水系统没有按照暴雨的需求进行充分规划与建设，排水管道容量不足无法及时排出降雨所带来的水，导致城市内涝现象的加剧。
综上所述，2012年7月21日北京特大暴雨的成因是多方面的。
地理环境与气候变化共同造成了有利于暴雨形成的气候条件。
城市化进程过程中的不适当规划和建设，也加剧了城市内涝的风险。
人为因素如排水系统规划不足，也加剧了暴雨引发的问题。
为了预防和应对类似事件，我们应该加强城市规划与建设，提高城市排水系统的处理能力，加强气象监测，提前预警和应急准备，最大限度地减少特大暴雨带来的损失综上所述，2012年7月21日北京特大暴雨的成因是多方面的。
地理环境与气候变化共同造成了有利于暴雨形成的气候条件。
城市化进程过程中的不适当规划和建设，也加剧了城市内涝的风险。
人为因素如排水系统规划不足，也加剧了暴雨引发的问题。
为了预防和应对类似事件，我们应该加强城市规划与建设，提高城市排水系统的处理能力，加强气象监测，提前预警和应急准备，最大限度地减少特大暴雨带来的损失。
2012年7月21日北京特大暴雨的多尺度特征
2012年7月21日北京特大暴雨的多标准特征专业品质权威编制人：______________审核人：______________审批人：______________编制单位：____________编制时间：____________序言下载提示：该文档是本团队精心编制而成，期望大家下载或复制使用后，能够解决实际问题。
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北京历年气温变化趋势
北京历年气温变化趋势
北京的气温变化趋势可以根据历史数据来分析。
根据可靠的气温数据，北京在20世纪初到1949年期间，整体呈现出稍有下降的趋势。
冬季寒冷，夏季炎热，年降水量在500毫米左右。
在新中国成立后的时期，北京的气温整体呈现出略有上升的趋势。
尽管仍然有寒冷的冬季，但夏季的炎热程度逐渐增加，平均气温也较之前有所上升。
年降水量在500到600毫米左右。
而在2022-2023年期间，北京的气温有明显的季节性变化。
冬季平均气温在零下16℃左右，夏季平均气温在20℃左右。
极端高温达到了40℃，极端低温达到了-16℃。
此外，平均降雨量在463.5mm左右。
综合来看，北京的气温变化趋势是复杂多变的，受到多种因素的影响，如气候变化、城市化进程等。
因此，需要综合考虑各种因素来评估未来气温变化的趋势。
北京市2018年“7·16”极端暴雨特征及成因分析
北京市2018年“716”极端暴雨特征及成因分析
于超;贺靓;张恒德;张夕迪;杨舒楠;陈双;权婉晴
【期刊名称】《河海大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(50)4
【摘要】基于地面自动站、雷达及NCEP数据,采用标准化异常度方法,对北京市2018年7月15—16日出现的极端暴雨过程进行分析,结果表明:极端降雨发生在副热带高压和高空槽之间,低层有明显的西南急流,水汽充沛;暴雨发生时,环境条件标准化异常度均超过3σ,为此次极端降雨创造了极其有利的动力、水汽和不稳定条件;中尺度对流系统活动可分为对流系统触发和局地强降雨、对流系统组织化加强和强降雨区北移两个阶段,均伴有明显的“列车效应”,且降雨效率极高;低空西南急流利于大气不稳定层结的建立、水汽持续输送,地面辐合线方向与850 hPa低空急流方向、对流云团的移动方向均一致,是导致对流系统触发后增强的主要原因。
【总页数】9页(P42-49)
【作者】于超;贺靓;张恒德;张夕迪;杨舒楠;陈双;权婉晴
【作者单位】国家气象中心;中国气象局-河海大学水文气象研究联合实验室;国家海洋环境预报中心
【正文语种】中文
【中图分类】P458
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从北京市持续干燥指数(CDD)的年际变化曲线(实测值)与 5a 滑动平均曲线图(图略)上可见，持续干燥 指数有略微下降的趋势，线性趋势为−0.526 d/10a，1984 年最大值可达 139.7 d，2003 年最小值低至 41.3 d， 进一步计算其趋势系数发现，线性趋势并未通过显著性检验。进一步对持续干燥指数进行 M-K 突变检验。 图 1(a)为持续干燥指数的突变检验示意图，由图可知，结果持续干燥指数在近几十年中并无明显的突变 现象发生。对北京地区持续湿润指数(CWD)的年际变化曲线与 5a 滑动平均曲线图进行分析(图略)，结果 表明，近几十年中持续湿润指数总体为下降趋势，其线性趋势为−0.054 d/10a，通过显著性检验，1996 年 最大值可达 8.6 d，1975 年最低值为 2.19 d。由持续湿润指数 M-K 突变检验可知(图 1(b))，与持续干燥指
Analysis on the Characteristics of Extreme Precipitation Change in Beijing
Haiyu Jia School of Atmospheric Sciences, Chengdu University of Information Technology, Chengdu Sichuan
为无分布检验，其主要优点是样本不必遵从一定分布，也不会受到少数异常值的干扰，更适合于类型变
量和顺序变量，因此对于气候变化趋势检验十分适用。
小波分析[17]亦称多分辨率分析，基本思想是一簇小波函数系来表示或逼近某一信号或函数。因此，
小波函数是小波分析的关键。小波函数 ϕ (t ) ∈ L2 ( R) 且满足
Open Journal of Nature Science 自然科学, 2019, 7(6), 478-486 Published Online November 2019 in Hans. /journal/ojns https:///10.12677/ojns.2019.76058
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自然科学
贾海玉
Table 1. Eight extreme precipitation indices and their definitions 表 1. 8 个极端降水指数及其定义
指数类型 连续指数 绝对指数 相对指数 强度指数
极端降水指数 持续干燥指数 持续湿润指数
降水总量 极端降水日数 极端降水量 日最大降水量 5 d 最大降水量
Open Access
1. 引言
降水是指空气中的水汽遇冷而凝结，降落地表的现象[1]。极端降水是降水量偏离平均状态时的降水， 是极端天气气候的重要表现之一，是一种典型的灾害性天气[2]。极端降水造成的危害范围随着社会经济 的发展而不断扩大，不仅影响航天飞行、损坏基础设施，而且会造成泥石流和山体滑坡等自然灾害，严 重影响我国经济社会发展[3] [4]。近年来，随着全球变暖不断加剧，我国极端降水发生的频率也随之增高， 这进一步增大了对国民经济和人民生命财产安全的影响[5] [6]。
利用北京1960~2014年日降水资料分析了北京地区极端降水时空变化特征。研究发现：各极端降水指数 均呈下降趋势(CDD除外)，表明北京降水有所减少、强度有所减弱；极端降水量在1990s有一显著突变
文章引用: 贾海玉. 北京市极端降水变化特征分析[J]. 自然科学, 2019, 7(6): 478-486. DOI: 10.12677/ojns.2019.76058
Wf
(a,b)
=
a −1 2
∫R
f
(t
)ϕ
t
− a
b
dt
(7)
其中几种比较典型的小波有 shannon 小波，Coiflet 小波，Morlet 小波，Harr 小波。本文中选用 Morlet 连续复小波变换来分析北京各极端降水指数多时间尺度特征。
3. 极端降水变化特征分析
3.1. 时间变化特征及突变检验
关键词
北京，极端降水，时空变化
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2. 资料和方法
2.1. 资料
降水量数据采用北京市 1960 年以来 16 个气象台站的逐日降水资料。
2.2. 方法
研究极端降水时选取世界气象组织气候学委会/世界气候研究计划与气候变率和可预测性计划气候 变化探测和指标联合专家组定义的极端气候指数来表征极端降水，相关指标如表 1 所示。
DOI: 10.12677/ojns.2019.76058
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自然科学
贾海玉
数类似，北京地区持续湿润指数在近几十年中也无明显的突变产生。进一步对从北京地区降水总量 (PRCPTOT)的年际变化曲线和 5a 滑动平均曲线进行分析(图略)，结果表明北京地区降水总量随时间总体 呈下降趋势，其线性趋势为−15.274 mm/10a。此外，降水总量的年际变化非常明显，1969 年降水总量高 达 840.03 mm，而 2005 年最小值仅为 261.82 mm。由降水总量 M-K 检验可知(图 1(c))，降水总量仍然没 有明显突变现象发生。从北京的极端降水日数(R25 mm)的年际变化曲线及 5a 滑动平均的年际变化曲线(图 略)可以发现，近几十年来北京地区极端降水日数随时间略有减少，其线性趋势为−0.255 d/10a，且年际变 化十分明显，1977 年达到最大值，为 11.3 d，而 1999 年则低至 1.25 d。由极端降水日数 M-K 检验可知(图 1(d))，结果同样无明显突变。
贾海玉
点，日最大降水量(Rx1day)和5日最大降水量(Rx5day)在21世纪初有一显著突变点，其它指数无明显突 变；极端降水日数(R25mm)与降水强度(SDII)具有相似的空间分布，表现为北京东北部至西北部值逐渐 减小；R25mm与SDII大值区在城区出现概率较大，表明城区面临的灾害风险较高；北京各极端降水指 数变化率空间分布表现出明显的差异性；各极端降水指数主要是由大中小三个不同尺度的周期相互嵌套。
∫∞ ϕ −∞
(t
) dt
=
0
(1)
式中为 ϕ (t ) 基小波函数，它可通过尺度的伸缩和时间轴上的平移构成一簇函数系：
பைடு நூலகம்Wf
(a,b)
=
a −1 2
∫R
f
(t)ϕ
t
− a
b
dt
(2)
式中， ϕa,b (t ) 为子小波；a 为频率参数，反映小波周期长度；b 为时间参数，反映波动在时间上的平移。 对于任意给定的能量有限信号 f (t ) ∈ L2 ( R) 其连续变换小波为：
每年的最大日降水量 每年中连续 5 日最大降水量 日降水量 ≥ 1 mm 的总量与总日数之比
单位 d d
mm d
mm mm mm mm/d
研究极端降水指数时间变化特征采用 Mann-kendall (M-K)方法进行时间变化特征显著性分析[16]。
Mann-kendall 方法气象学用于进行突变检验的一种常用方法，其实质为非参数统计检验方法，也被称之
Received: Oct. 14th, 2019; accepted: Oct. 29th, 2019; published: Nov. 5th, 2019
Abstract
Based on the daily precipitation data from 1960 to 2014 in Beijing, the temporal and spatial variation characteristics of extreme precipitation in Beijing were analyzed. The study found that all extreme precipitation indices showed a downward trend (except CDD), indicating that Beijing’s precipitation decreased and its intensity decreased; extreme precipitation had a significant mutation point in 1990s, daily maximum precipitation (Rx1day) and maximum precipitation on the 5th. The amount (Rx5day) has a significant mutation point at the beginning of the 21st century, and the other indexes have no obvious mutations; the extreme precipitation days (R25mm) and the precipitation intensity (SDII) have similar spatial distribution, showing that the value from northeast to northwest of Beijing is gradually decreasing; the probability of R25mm and SDII large value areas appearing in urban areas is large, indicating that the disaster risk faced by urban areas is high; the spatial distribution of the extreme precipitation index changes in Beijing shows obvious differences; the extreme precipitation indexes are mainly composed of three different large, medium and small. The periods of scale are nested with each other.