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研究表明，极端环境事件的危害远远超过常规事件，一旦发生将带来巨大的人口伤亡、经济损失与生态环境破坏。研究极端环境事件分布特性、预测其发生频率和强度可以为极端环境事件的防治提供参考依据，是降低极端环境事件危害的重要途径。为了推进国内在极端环境事件上的研究，引入先进的极端环境事件研究方法，完善国内不同地区的研究工作，揭示本地极端环境事件的发生规律，本文对长沙地区极端空气污染事件和极端高温热浪事件进行了统计分析与预测。主要研究内容包括：
⑴研究了长沙市三种主要大气污染物PM10、SO2和NO2的浓度分布特性，检验了其线性与非线性发展趋势。其次，采用两种极值分布:广义极值分布模型GEV和广义帕累托分布模型GPD对三种污染物的极值样本进行拟合，分析其尾部分布特性，并对极端空气污染事件的回程周期和回程值进行预测。再次，分析了长沙市近60年中的温度变化趋势和高温热浪事件的变化趋势。最后，采用二维极值分布逻辑模型对极端高温热浪事件进行拟合，并对极端高温热浪事件峰值温度与持续时间的回程周期、回程值进行预测。
⑵近年来长沙地区的大气污染物PM10的浓度略有降低，SO2的浓度明显下降，NO2浓度小幅度升高。三种污染物PM10、SO2与NO2在夏季的浓度最低而冬季的浓度最高，7、8月出现污染浓度最低值，1月或12月出现最高浓度值。广义帕累托分布模型GPD对污染物极值样本的拟合相对优于广义极值分布模型GEV。污染物PM10和SO2的极值样本尾部属于短尾型分布，不存在上限浓度值;而污染物NO2的极值样本属于无尾有界型分布，浓度上限约为115μg/m3。长沙地区的气候正在经历变暖的过程，在1951年至2010年间共发生了235次热浪事件，平均每年中发生4次热浪事件，但高温热浪事件无显著变化趋势。二维极值分布逻辑模型对极端热浪事件的拟合结果非常可靠。极端热浪事件峰值温度的边际分布符合Weibull分布，呈无尾有界型分布，其上限值约为42℃;极端热浪事件持续时间的边际分布符合Fréchet分布，呈长尾型分布，理论上不存在上限值。