31、气候与水质研究：温度、降雨与水质的关联探索

气候与水质研究：温度、降雨与水质的关联探索

一、温度与暴雨事件的关系研究

1.1 研究背景与目的

全球变暖使得暴雨等强降水事件愈发强烈，这是因为温暖环境下大气能容纳更多水汽，符合克劳修斯 - 克拉佩龙（CC）方程。此前众多研究虽证实了全球变暖导致强降水事件增加与 CC 关系一致，但大多基于每日数据集，对特定强降水事件中温度与降水关系的研究尚不充分。本次研究聚焦日本西部两次强降水时期，旨在评估此前 CC 关系研究结果的稳健性，并探讨影响 CC 关系存在与否的主要因素。

1.2 暴雨事件与研究区域概况

日本西部，尤其是九州岛，每年 7 月常遭遇重大暴雨事件，带来过多降雨，造成严重财产损失和人员伤亡。2022 年 7 月 14 日左右和 2023 年 7 月 10 日左右，九州岛分别发生暴雨事件，导致洪水泛滥和广泛的社会经济损失。

1.3 数据与变量

研究使用了日本气象厅自动气象数据采集系统（AMeDAS）每小时获取的天气数据集，包括降雨量、温度、露点温度和相对湿度。数据来自 24 个 AMeDAS 站，时间为 2022 年和 2023 年 7 月。

1.4 研究方法

• 数据特征探索 ：通过正态概率分布函数（公式如下）探索每小时温度和降雨量数据的特征，设置了无雨、1 毫米降雨、5 毫米降雨和 10 毫米降雨等不同阈值。
  [f(x) = \frac{1}{\sigma\sqrt{2\pi}}e^{-\frac{1}{2}(\frac{x - \mu}{\sigma})^2}]
  其中，(f(x)) 是正态概