多重数据精度下的城市极端降雨时间演变特征

作     者：张伟 王璇 孙慧超 李俊奇 

作者机构：北京建筑大学北京市可持续城市排水系统构建与风险控制工程技术研究中心 北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室 北京建筑大学北京节能减排与城乡可持续发展省部共建协同创新中心 

出 版 物：《水资源保护》 (Water Resources Protection)

年 卷 期：2024年

学科分类：07[理学] 08[工学] 070601[理学-气象学] 0815[工学-水利工程] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFC3800500) 泸州市海绵城市科研课题研究项目(N5105012022000106) 北京市属高等学校高水平科研创新团队建设支持计划项目(BPHR20220108) 北京建筑大学培育项目专项资金资助(X23047) 

主　　题：城市极端降雨 降雨数据精度 时间特征 变化规律 非参数检验 

摘      要：明晰极端降雨特征是城市排水防涝工作的首要条件，降雨数据精度是影响降雨时间演变规律分析的关键因素。基于北京基本站1987—2016年逐分钟精度降雨数据，利用Kruskal-Wallis检验对1 min级、1 h级、3 h级、6 h级等不同精度极端降雨事件进行统计分析，比较短历时（SEP）、长历时（LEP）、持续性（PEP）三类极端降雨事件特征的差异，利用Sen’s斜率、Mann-Kendall检验、有序聚类等方法探究极端降雨事件的时间变化规律。结果表明：北京市极端降雨以LEP型为主，降雨数据精度会显著影响降雨量和降雨历时的统计结果，1 h级精度数据可基本反映极端降雨事件的主要时间特征；数据精度差异会造成极端降雨集中度分布和集中期识别出现偏差，北京市极端降雨多分布于6～10月，并主要集中在7～8月，但9～10月仍存在PEP事件出现的可能，SEP和LEP事件多出现在夜间，而PEP事件在7～12时更易形成降雨峰值，对居民紧急避险和内涝应急响应造成更高潜在风险；在统计年限内，数据精度差异对降雨量和降雨频率趋势预测结果的影响并不显著，但会使得降雨历时预测不确定性增加，降雨特征突变年份产生“跳跃，而PEP事件的降雨量、频率、历时和集中度受精度变化影响较小。本研究结果可为城市极端降雨时间演替规律研究提供参考，进而可为极端降雨导致城市内涝治理提供有效支撑。