과거나 지금이나 극단기후(climate extremes)사건, 예를 들면 홍수와 가뭄이 인류사회와 생태환경에 거대한 부정적인 영향을 미친다. 중국의 서남지역은 특수한 지질과 사회경제조건(인구밀도가 큼, 경제가 낙후, 지형이 복잡함)으로 인해 기후변화가 고도로 민감하다. 또한 서남지역은 홍수가뭄 재해다발 구역이다.

특히 2009/2010년 가뭄사건에서 4,348만 헥타르 농지에 흉작이 되었고 5,105만 명이 피해를 입었고 1,609만 명 인간과 1,160만 가축에게 음용수의 공급에 어려움이 있었으며 해당 지역 생태계에 심각한 영향을 미쳤고 직접적인 경제손실은 190.2억 위안(한화로 약 3조원)에 달한다. 이 보다 더 중요한 것은 역사기록 자료에 의하면, 최근 몇 년간 서남지역의 홍수가뭄 재해가 빈번하게 일어나고 홍수가뭄 사이의 급속전이(rapid transition)현상이 가끔 발생하여 생태계와 사회경제건설에 거대한 영향을 미치고 있다.

분명하게도 극단기후 사건의 발생 규칙과 리스크에 대해 인식을 가지는 것은 재해방지 및 제어, 수리공정 설계에 있어서 매우 중요하다. 최근 몇 십년간, 국제 학자들은 잇따라 서남지역의 극단기후 사건에 주의하고 있었지만 주요하게 기후 인덱스 변화추세에만 집중했고 개별 인덱스(온도, 연속강수일수 등) 외에 현저한 변화규칙을 발견하지 못했다. 그러나 서남지역에서 빈번하게 일어나는 홍수가뭄 재해는 그 지역에서 극단기후가 발생할 위험이 증가되고 있다는 것을 설명한다. 그러므로 단순하게 다양한 기후극값 인덱스의 변화추세를 분석하는 것은 극단기후의 발생규칙을 잘 표징하지 못하고 극단기후사건이 발생하는 리스크 혹은 확률이 매우 중요하다. 이외에 기후사건의 변화는 흔하게 여러 요소가 결합되어 변화하는 것이다. 그러므로 기후사건 연합발생리스크에 대한 연구는 극단기후사건을 파악하는데 중요한 의미가 있다.

중국과학원 아열대 농업생태연구소 생태수문학팀 Mei-xian Liu 박사는 Xian-li Xu 연구원의 “중국과학원 해외걸출인재유치” 프로젝트의 지원을 받아 서남지역[운남성(Yunnan Province), 귀주성(Guizhou Province), 광서성(Guangxi Province)] 70여 개 관측소에서 1951년 이후의 관측 데이터에 기반하여 확률모델, 연합확률모델(copula), 맨-캔달 추세테스트(Mann–Kendall trend test)를 이용하여 6개의 기후극값을 분석했다. 즉 연간 강수량(PT), 연간 강수일수(rainy days, RDs), 연속강수일수(consecutive wet days, CWD), 최대5일 강수량(max 5 day precipitation amount, Rx5), 최대연속비강수일수(consecutive dry days, CDD), 소나기일수(heavy precipitation days, R>25 mm/day, R25)의 확률 및 연합확률의 변화 특징이다. 연구에 의하면 최근 60년간, 중국 서남지역의 연강수량은 -11.4 mm/decade인 속도로 감소되고 극단기후사건이 점차적으로 증가되어 운남성과 광서성은 각각 가뭄과 홍수에 관한 리스크가 비교적 크다.

이외에 서남지역 기후 극값의 변화는 현저하게 지역적 특징[공간이질성(spatial heterogeneity)]이 있다. 즉 광서성과 귀주성의 홍수 리스크가 증가하고 같은 해에 운남성의 홍수가뭄 리스크가 증가된다. 이와 동시에, 데이터에 의하면 운남성의 가뭄 강도는 점차적으로 감소되고 광서성과 귀주성의 가뭄 강도는 점차적으로 증가하며 광서성과 운남성의 홍수 강도는 년마다 증가한다. 이 연구성과는 국제저널 Environmental Research Letters上（Liu, et al., Environ. Res. Lett. 9 (2014) 064002 (14pp)에 발표되었다.

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 / 2014년 6월 17일]

 
无论历史还是现在，极端气候事件如洪水和干旱对人类社会以及生态环境造成了巨大的负面影响。在我国西南地区，由于其特殊的地质和社会经济条件（如人口密度大、经济落后、地形复杂等），对气候变化具有高度的敏感性。另外，西南地区也是旱涝灾害多发地区，特别是2009/2010年干旱事件，造成4348万公顷农田欠收、5105万人受灾、1609万人口和1160万牲畜饮水困难，并对当地生态系统造成重大影响，直接经济损失达到190.2亿元。更重要的是，历史记录资料表明，近年来西南地区发生旱涝灾害越来越频繁，旱涝急转或涝旱急转现象屡屡发生，对生态系统和社会经济建设造成巨大影响。

 
显然，了解极端气候事件发生规律和风险，对灾害防控、水利工程设计都非常重要。近几十年来，国内外学者也陆续关注了西南地区极端气候事件（Climate extremes），但主要集中在气候指标的变化趋势上，而且除个别指标以外（如温度、连续降雨天数等），并未发现显著变化规律。然而，西南地区愈见频繁的洪涝和旱灾说明当地发生极端气候的风险逐渐升高，因此，单纯的分析不同气候极值指标的变化趋势，并不能很好地表征极端气候事件发生规律，而极端气候事件发生的风险或者概率非常重要。另外，气候事件的变化往往是多个因素的耦合变化，因此，研究气候事件的联合发生风险对了解极端气候事件也具有重要意义。

 
中国科学院亚热带农业生态研究所生态水文组刘梅先博士在徐宪立研究员“中科院海外引进杰出人才”项目的资助下，基于西南地区（云南、贵州、广西）70多个站点1951年以来实测数据，利用概率模型、联合概率模型（copula）以及MK检验，分析了六个气候极值（年降雨量（PT）、年降雨天数（RDs）、连续降雨天数（CWD）、最大5天降雨量（Rx5）、最大连续不降雨天数（CDD）以及大雨天数（R25，R > 25 mm/ day））的概率和联合概率（copula）变化特征。研究发现，近60年以来，我国西南地区年降雨量以-11.4 mm/decade的速率下降，而极端气候事件逐渐增强，在云南和广西分别发生干旱和洪水的风险较大。另外，西南地区气候极值的变化规律具有明显的地带性特征（空间异质性），广西和贵州发生洪水的风险升高，云南同年发生旱涝的风险上升。同时，数据表明云南干旱强度逐渐降低，而广西和贵州干旱强度逐渐升高，广西和云南洪水强度逐年升高。

这一研究成果发表在国际期刊Environmental Research Letters上（Liu, et al., Environ. Res. Lett. 9 (2014) 064002 (14pp)。

　　论文链接 

图1 西南地区十年一遇气候事件强度分布及变化趋势, (a) CDD10, (b) Rx510

 
 图2 西南地区气候事件联合重现期分布及对应变化趋势, (a) T(CDD/Rx5: X>x and Y>y), (b) T(CDD/PT: X>x and Y