浙江省极端气温事件年代际变化特征及城乡差异分析

采用百分位法确定了极端温度事件,通过t检验法、气候倾向率分析了极端温度事件的年代际及年际变化特征,基于核密度估计方法揭示了四季极端温度事件年代际变化特征及城乡差异。结果表明:极端高温和低温日数分别呈现以增加为主和以减少为主的变化特征,这种趋势随时间增强,东部沿海地区最显著。四季极端高温日数增多、强度增大,夏季增多最多、冬季最少,强度增大在春冬季最强。四季极端低温日数减少、强度减小,冬季减少最多,强度减小在春季最强。浙西地区极端温度事件的年际变率小于浙东地区,浙江城市地区四季极端高温强度更强、极端低温强度更弱。     

基于T639集合预报的我国2016年极端温度预报检验

基于我国T639集合预报系统的2 m温度模式实时预报和分析场资料,对历史气候百分位分布进行了估算,并对2016年我国极端高温和极端低温集合预报进行了检验评估。分析表明,对于某一区域代表站点,不同超前时间对应的气候百分位分布变化趋势均与分析场的基本一致,但不同区域代表站点之间以及同一站点不同季节之间的气候百分位分布则存在差异。Talagrand分布检验结果显示,T639集合系统对哈尔滨和长沙站的预报存在暖偏差,而对北京和拉萨站的预报则存在冷偏差,其余典型站表现出预报离散度偏小的特点。基于历史气候百分位定义,对2016年极端温度进行识别、预报和检验。TS评分结果表明,T639集合系统对于我国极端温度总体上具有一定预报性能,预报技巧在各个区域有较大差别,极端高温在江南和东北区域技巧相对较高、极端低温在华北和南方技巧较高。对于不同预报方法技巧比较显示,集合平均法对极端信号有平滑效果,总体技巧偏低,集合众数法对低温技巧增加明显,而采用集合最大值和最小值法对极端信号则有放大效果,对高温技巧增加明显,但对低温技巧则不明显。由此可见,采用合适的方法对集合预报中极端信息的正确提取至关重要。     

不同气候背景下我国冬夏两季极端气温特征分析

利用全国175个测站1960—1999年间的日平均气温资料,分别选取1960—1989年(气候态A)、1970—1999年(气候态B)作为气候背景,采用蒙特卡洛显著性检验法检验了这两个气候态背景下我国冬夏两季季节平均气温的差异显著性。并在此基础上利用气候百分位法分别分析了在这两个气候态背景下2000—2010年间我国冬夏两季的极端气温特征。分析结果表明,相对于夏季,冬季气候态A、B背景下季节平均气温的差异更为显著。冬夏两季,我国大部分地区极端低温事件的发生频率相对较低,而极端高温事件的发生频率相对较高。由于气候态B包含了全球变暖特征最为显著的20a,故在气候态B背景下,冬夏两季极端低(高)温事件的发生频率要高(低)于气候态A,这与全球变暖的趋势相吻合。     

西北干旱区极端高温时空变化特征分析

利用1961—2010年西北干旱区83个气象观测站的日气温资料,通过线性倾向率、百分位法及Mann-Kendall法得出西北干旱区极端高温的具体变化特征。用百分位法对西北干旱区日气温数据进行处理,确定极端高温指标的阈值,得出极端高温强度和极端高温事件的频率。结论如下:自1989年开始,西北干旱区年极端高温呈显著上升趋势,空间上西部大于东部,局部地区盆地南缘大于北缘;极端高温日数呈明显的上升趋势;四季极端高温均有上升趋势,秋季增长率最高、冬季最低,秋季极端高温日数增长速率最大;季极端高温及高温日数高值区分布在西北干旱区西北和东南部的盆地边缘,干旱区沙漠边缘及戈壁区;西北干旱区年、季极端高温日数均与年平均气温相关性突出。     

我国四季极端雨日数时空变化及其与海表温度异常的关系

利用1960—2004年我国586个气象站的逐日降水观测资料,对每个季节和每个站点,以雨日降水量升序排列的第90个百分位值定义极端日降水阈值,分析揭示了我国四季极端雨日数的时空变化特征、与海表温度异常的关系以及相联系的大气环流异常型。结果表明,我国长江流域极端雨日数在冬季和夏季呈显著增加趋势,华北地区极端雨日数在冬季显著增加、而在夏季显著减少,华南地区极端雨日数在春季显著增加,东北地区极端雨日数在冬季和春季显著增加,而西北地区极端雨日数在四季均显著增加。各季极端雨日数在线性趋势变化之上表现年际和年代际变化特征,并且其典型异常型明显不同,春、秋季表现为长江以南与以北地区反位相的"偶极型"变化,夏季表现为长江流域与华南、华北地区反位相的"三极型"变化,冬季表现为全国大部分地区同位相的"单极型"变化。我国季节极端雨日数与印度洋-太平洋海表温度异常的关系主要表现为与ENSO的关系,而ENSO影响我国极端降水异常是通过相应的大气环流异常型来实现的。     

1961—2008年淮河流域气温和降水变化趋势

利用淮河流域170个地面气象观测站观测数据,统计分析了淮河流域1961—2008年间气温和降水的时空变化趋势。结果表明:48 a间淮河流域年平均气温呈显著上升趋势,冬季平均气温的增温幅度最大,春、秋次之;年极端最低气温亦呈显著上升趋势,年极端低温日数(满足该站极端低温阈值)则呈明显下降趋势;流域西北部年极端最高气温呈显著下降趋势,流域西部年极端高温日数(满足该站极端高温阈值)呈显著下降趋势;降水量总体变化趋势未通过统计检验,但1990s开始,秋季降水量呈下降趋势,2000年之后年降水量明显增加,夏季降水量亦增加;春季和秋季降水日数呈显著下降趋势,夏季和冬季无明显变化。     

三穗县近46a极端气候特征研究

该文利用三穗1961—2006年的逐日平均气温和日降水量资料通过阈值求取,并采用线性趋势分析、相关分析、小波分析[6]等方法来分析三穗极端事件发生频数的总体特征,得出如下结论:夏季温度和降水的阈值比较高,对应温度高、降水多;冬季阈值低,气候干燥,温度低、降水量相对较少;通过趋势分析,95百分位极端降水日数、暴雨日数都呈增加趋势,汛期降水极端事件则呈减少趋势,但它们的变化趋势都不明显,通过相关分析发现,极端降水日数与年降水日数相关性较好,极端降水日数可以间接反映年降水日数的多少;通过小波分析得出极端降水日数周期为9 a左右,汛期降水日数的周期在11 a左右;暴雨日数在1970年以前存在准2 a的周期,在1970年以后存在4~5 a的准周期。     

中国夏季和冬季极端干旱年代际变化及成因分析

依据1961～2009年中国区域540个气象站的夏、冬季气温和降水数据,首先采用气候变化趋势转折判别模型（简称PLFIM）分析了中国区域8个分区夏、冬季气温和降水的年代际变化,而后利用PDSI干旱指数研究了夏、冬季极端干旱在年代际尺度上的时空变化特征及其成因。结果表明:1961～2009年中国夏季极端干旱发生率北方大于南方,冬季则为在东部多而在西部少。夏季和冬季极端干旱发生概率在最后一次年代际转折后都呈增加趋势。在区域尺度上,夏季东北、华北和西北地区增加明显,冬季东北、华北、华南、西南地区增加显著。其中,降水在20世纪90年代以前的极端干旱变化中起主导作用,而后由于气候变暖所引起的极端干旱增加趋势逐渐增大,与降水变化的作用相互叠加。     

武汉市10个主要极端天气气候指数变化趋势分析

根据武汉市1951—2007年逐日气温、降水量计算分析了10个极端天气气候指数的变化特征。结果表明:1)4个气温指数中,年及四季高、低温阈值均为上升趋势,并造成最长热浪天数的延长和霜冻日数的减少;低温阈值升速明显快于高温阈值,高温阈值仅在春季变化显著,最长热浪天数仅在冬季变化显著;低温阈值则为极显著上升趋势,尤其是年和冬季,造成"热春"、"暖冬"频繁;暖夜、闷热、傍晚至夜间的强对流等显著增多,暖日、高温热浪增加,霜冻日大幅减少。2)6个极端降水指数以增趋势为主,其中强降水阈值、比例、日数以及最大5日降水量在冬季增趋势最明显,仅夏季强降水阈值、比例略有减小,冬季日降水强度的增大趋势、夏季持续干期的缩短趋势显著性水平分别可达0.1、0.01。3)一些气温指数在1980—1990年代发生突变,而降水指数未现突变。     

区域海气耦合模式对我国极端降水模拟分析

使用区域海气耦合模式40年的降水模拟结果,采用百分位的方法定义极端降水事件,分析了耦合模式模拟的夏季中国极端降水事件的特征。结果表明,区域海气耦合模式基本能够模拟出气候平均极端降水阈值的空间分布型及极端降水事件在长江中游、西南部分地区和长江下游局部地区的显著增加、增强趋势,在中西部、华北北部和东北局部的显著减少、减弱趋势。EOF分析发现,模式模拟的极端降水事件几个特征量在我国江南地区长江以南与华南沿海及长江以北的呈反位相变化,这一变化以年代际为主要特征。区域耦合模式基本能够模拟出极端降水量、夏季总降水量、极端降水日数两两间的高时空相关关系。     

Changes of Climate Extremes in China

Changes in China's temperature and precipitation extremes have been studied by using observational data after 1950. The results reveal that mean minimum temperature has increased significantly in China during the past 40 years, especially in the winter in northern China. Meanwhile, nation-wide cold wave activity has weakened and the frequency of cold days in northern China has been reduced significantly. Mean maximum temperatures display no statistically significant trend for China as a whole. However, decreasing summer mean maximum temperatures are obvious in eastern China, where the number of hot days has been reduced. Seasonal 1-day extreme maximum temperatures mainly reflect decreasing trends, while seasonal 1-day extreme minimum temperatures are increasing.A statistically significant reduction of much above normal rain days in China has been detected. Contrarily, an increasing trend was detected in much above normal of precipitation intensity (precipitation/number of precipitation days) during the past 45 years.     

前期土壤湿度、海表面温度对中国夏季极端气温的预测能力评估

基于中国587站日最高、最低气温观测资料、月平均的ERA_interim土壤湿度（Soil Moisture,SM）再分析资料及扩展重建的海表面温度（Sea Surface Temperature,SST）资料（ERSST）,对极端气温指数进行了定义,利用变形的典型相关分析和集合典型相关分析方法（Ensemble Canonical Correlation,ECC）,分析了1979-2009年我国夏季极端气温与前期（春、前冬）SM、SST间的线性联系,建立了中国夏季极端气温预测模型,并对独立样本检验的效果进行了评估。结果表明：1）与中国夏季极端气温联系密切的前期SST异常的空间分布为类PDO（Pacific Decadal Oscillation）型,前期土壤湿度异常的区域为华南、青藏高原、东北和西北地区。2）交叉检验结果表明基于前冬预测因子的极端气温预测模型技巧高于春季,基于SM的极端气温预测模型技巧高于SST。3）独立样本检验表明基于前期SM、SST的ECC模型对中国东部夏季极端气温有一定的预测能力。因此,可以在夏季极端气温的预测业务中考虑前期SM、SST的影响。     

基于均一化资料的中国大陆极端温度的长期趋势

近百年来,全球气候变暖。这与暖日和暖夜增加,冷日和冷夜减少相关联。文章研究结果进一步证实了这一发现。本文基于1960-2012年中国大陆542个台站均一化气温资料,通过将中国大陆划分为8个次区域,利用百分位定义法计算了极端温度指数序列,同时,运用时间趋势分析法,对中国大陆各区域极端温度和极端温度指数的时空分布及变化趋势特征进行了分析。结果表明:在全球变暖的背景下,从地理分布而言,中国大陆在过去53年除西南地区外,大部分地区最低和最高温度有显著的升高趋势,其中,东北温度升高最为明显;从季节而言,冬季极端温度升高最为明显,夏季升高最少;最低温度明显升高,最高温度也有所升高,但是最低温度的升高幅度更大。冷夜和冷日出现频率呈减少趋势,暖夜和暖日出现频率呈增加趋势,其中以冷夜指数变化最为突出,均呈现一种区域差异的现象。本文利用更新的资料验证了前人的工作,也进一步分区分析,结果可为更多地区评估以及进一步的相关研究提供参考。     

极端气温和极端降水复合事件的气候特征

基于1961-2014年的中国台站资料,侧重探讨极端气温和极端降水复合事件的气候特征。结果表明,基于客观方法检测出四类极端复合事件：暖湿、暖干、冷湿和冷干。四类事件的频发区分别位于东北地区、华南地区、西藏及华南地区和长江以南及云贵高原一带。全国暖湿、暖干事件频数呈增加趋势,春夏季频发;冷湿事件频数在西藏东北一带呈增加趋势,而在长江流域呈减少趋势,夏秋冬季频发;冷干事件频数呈减少趋势,秋冬季频发。四类极端复合事件经验正交分解的时间序列主模态均表现为年代际信号。进一步分析四类复合事件与能源消费量的联系表明,极端湿事件与能源消费量呈正相关,而极端干事件则相反。     

Spatial and temporal variation in daily temperature indices in summer and winter seasons over India (1969–2012)

Spatial and temporal variations in summer and winter extreme temperature indices are studied by using daily maximum and minimum temperatures data from 227 surface meteorological stations well distributed over India for the period 1969–2012. For this purpose, time series for six extreme temperature indices namely, hot days (HD), very hot days (VHD), extremely hot days (EHD), cold nights (CN), very cold nights (VCN), and extremely cold nights (ECN) are calculated for all the stations. In addition, time series for mean extreme temperature indices of summer and winter seasons are also analyzed. Study reveals high variability in spatial distribution of threshold temperatures of extreme temperature indices over the country. In general, increasing trends are observed in summer hot days indices and decreasing trends in winter cold night indices over most parts of the country. The results obtained in this study indicate warming in summer maximum and winter minimum temperatures over India. Averaged over India, trends in summer hot days indices HD, VHD, and EHD are significantly increasing (+1.0, +0.64, and +0.32 days/decade, respectively) and winter cold night indices CN, VCN, and ECN are significantly decreasing (−0.93, −0.47, and −0.15 days/decade, respectively). Also, it is observed that the impact of extreme temperature is higher along the west coast for summer and east coast for winter.

     

Changes in extreme daily mean temperatures in summer in eastern China during 1955–2000

Summary Statistical characteristics of extremely low and high daily mean temperatures in summer (June, July and August) in eastern China have been investigated. The extremely low temperatures are defined as those days with temperatures not exceeding the 10th percentile with respect to the reference period of 1961–90; similarly the extremely high temperatures are defined as those exceeding the 90th percentile. There are well-defined spatial structures in trends of the frequency of extremely low temperatures as well as of high temperature extremes. In the north region (i.e. northern and northeastern China) the linear trends of frequency of low and high temperature extremes are –1.09 and +1.23 days/10yr, respectively. For the southern portion of the study area, the trends are –1.32 and –2.32 days/10yr. Taking the study area as a whole, the linear trends are –0.76 days/10yr and +1.08 days/10yr, respectively. The changes of frequency of extreme temperatures are mainly related to the shift in the temperature means. There is a dominant anticyclonic pattern in the lower- to middle troposphere over East Asia in association with warmer conditions in the north region. For the south region there is a jump-like change in the summer mean temperature and the extreme temperature events in around 1976. The large-scale northwestern Pacific subtropical high plays an important role in the jump-like changes of the temperature extremes.     

1955-2005年中国极端气温的变化

利用1955-2005年中国234站逐日最高、最低气温资料,通过计算趋势系数等,研究了中国年、季极端气温变化趋势的时空特征。结果表明：空间分布上,我国年和四季的极端低温均表现出稳定的增温趋势;年、春季和夏季极端高温在黄河下游地区出现了较明显的降温趋势,而在华南地区增温趋势较显著;时间演变上,无论年还是四季,极端低温的增温幅度明显大于极端高温的增幅;极端气温在四季均有增温趋势,尤其以冬季的升温最明显;年极端高温和低温的年代际变化基本一致。     

新旧气候态的差异及其对江西气候业务的影响

利用1961—2022年江西74个气象站平均气温、最高气温、最低气温、降水量、相对湿度、平均风速和日照时数资料,对比分析了1991—2020年和1981—2010年新、旧气候态下气象要素差异,探讨气候平均值改变对气候影响评价和预测业务的影响。结果表明：新气候态下,江西省三类气温的年和季节平均值均上升,年降水量总体增加将弱化气温偏高、降水偏多的变化特征。年和季节平均风速距平山区减小而平原地区增大;年日照时数距平总体增加。极端高温年份减少,极端低温年份增多,其中平均气温和最低气温的极端高（低）温年发生概率的降幅（增幅）比最高气温更大。极端强降水年发生概率在赣西北、赣中大部、赣南西北部等地区夏季减少,赣南中南部地区冬季增大。全省历年极端日高温、低温和强降水事件发生站次总体减少。新、旧气候态的更替会对气候业务产生影响,如冬季气温偏冷的年份增加,偏暖的年份减少,需对冷、暖冬事件进行重新评估,夏季降水增多的变化特征减弱,将导致夏季降水预测量级和趋势发生改变。     

Modelling daily temperature extremes: recent climate and future changes over Europe

Probability distributions of daily maximum and minimum temperatures in a suite of ten RCMs are investigated for (1) biases compared to observations in the present day climate and (2) climate change signals compared to the simulated present day climate. The simulated inter-model differences and climate changes are also compared to the observed natural variability as reflected in some very long instrumental records. All models have been forced with driving conditions from the same global model and run for both a control period and a future scenario period following the A2 emission scenario from IPCC. We find that the bias in the fifth percentile of daily minimum temperatures in winter and at the 95th percentile of daily maximum temperature during summer is smaller than 3 (±5°C) when averaged over most (all) European sub-regions. The simulated changes in extreme temperatures both in summer and winter are larger than changes in the median for large areas. Differences between models are larger for the extremes than for mean temperatures. A comparison with historical data shows that the spread in model predicted changes in extreme temperatures is larger than the natural variability during the last centuries.     

Changes in the onset and length of seasons from an ensemble of regional climate models over Spain for future climate conditions

This study analyses the length and onset of the four seasons based on the annual climatic cycle of maximum and minimum temperatures. Previous studies focused over climatically homogeneous mid-high latitude areas, employing fixed temperature thresholds (related to climatic features such as freezing point) that can be inadequate when different climate conditions are present. We propose a method related to the daily minimum and maximum temperature 25th and 75th point-dependent climatic percentiles. It is applied to an ensemble of regional climate models (RCMs) of 25-km horizontal resolution over the peninsular Spain and Balearic Islands, where a large variety of climatic regimes, from alpine to semi-desertic conditions, are present. First, baseline climate (1961–2000) ERA40-forced RCM simulations are successfully compared with the Spain02 daily observational database, following astronomical season length (around 90 days). This result confirms the validity of the proposed method and capability of the RCMs to describe the seasonal features. Future climate global climate model-forced RCMs (2071–2100) compared with present climate (1961–1990) simulations indicate the disappearance of winter season, a summer enlargement (onset and end) and a slight spring and autumn increase.