北疆地区1961~2010年极端气温事件变化特征

根据1961~2010年北疆地区34个气象台站逐日平均气温、最高气温和最低气温资料,定义高温和低温的阈值、频率及其强度,并采用线性趋势、EOF等方法对其研究分析。研究表明：① 北疆地区的高温阈值研究发现空间分布变化特征基本呈现从东南向西北规律变化趋势。时间变化趋势分析发现该地区高温阈值呈现上升趋势。其中,夏季上升幅度最小,冬季上升幅度最大。频数分析发现天山山区极端高温频数变化要高于其他地区变化频数。② 北疆地区的低温阈值研究发现空间分布变化特征基本也呈现从东南向西北规律变化趋势。频数分析发现夏季频数总体呈现下降趋势。③ 通过线性趋势和EOF分析表明北疆地区高温和低温事件强度、频数呈现增加的趋势。由于北疆属于干旱与半干旱地区,生态环境较为脆弱。极端气温趋势的增加会影响到该地区的水文、工业和农业管理。     

近58a我国西北地区干期与湿期变化特征

利用西北地区1960—2017年68个站点逐日降雨气象数据，分别将日降雨小于（大于等于）0.1 mm和1 mm定义为旱日（湿日），从干期和湿期变化特征的角度分析西北地区雨日年内分配变化。结果表明：西北地区东部年降雨量变化不明显，降雨频率下降，平均降雨强度增加；西北地区西部年降雨量、降雨频率和平均降雨强度均呈现增加趋势，平均降雨强度增加主要是由于降雨量增加速率快于降雨频率增加速率。结合干期和湿期变化特征，发现西北地区东部虽然干期旱日总数增加，但干期平均长度、干期次数和最长干期旱日数变化不明显，同时湿期湿日数和次数减少，说明西北地区东部在降雨量不变情况下，降雨更加集中。在西北地区西部，干期次数增加，但干期旱日总数、干期平均长度以及最长干期旱日数减少，湿期湿日数和湿期次数增加，湿期平均长度不变，西北地区西部在降雨量和降雨频率增加过程中，干期持续时间缩短，对该区域农业生产和生态环境有利。另外，使用不同阈值会影响特征值变化趋势大小及其显著性，甚至会得到相反的变化趋势，说明选择合理阈值对于研究降雨、干期以及湿期变化十分重要，需要结合区域气候特征进一步研究。     

近53年山西极端温度和降水变化趋势分析

利用山西省国家基本气象观测站1958-2010年逐日最高、最低气温及逐日降水量观测资料,计算分析山西省50多年来极端温度、降水事件的时空变化。研究结果表明,暖日事件频率有明显的增加趋势,其中夏季增加趋势最显著,秋季较弱;冷夜事件有减少趋势,其中冬季减少幅度最大,秋季最小。暖日(冷夜)事件在1995年、1996年前后有突变。山西大部分地区暖日天气增多、冷夜天气减少。但海拔高的山区极端温度变化趋势较小,在人口和经济增长迅速、城市化影响强烈的河谷盆地冷夜事件减少趋势强烈。近50多年平均极端强降水日数有弱的下降趋势,暴雨日数呈明显下降趋势,并有突变现象。极端强降水阈值有空间差异,山西东部山区最大,中部盆地最小。小波变换显示,温度和降水极端事件在全时域上的周期不明显,但局部时域上3~6a的高频波动较明显。     

新疆地区最大连续降水事件时空变化特征

基于新疆51 个站点1960-2005 年的日降水资料,从最大连续降水事件出发,以年、夏、冬为研究时期,定义描绘最大连续降水事件的日数、降水量和降水强度的9 个极端降水指标,研究最大连续降水事件的时空概率特征。本文应用改进的Mann-Kendall 法对各指标变化趋势进行检验,采用基于F 检验的线形分析计算其变化率。研究结果表明:(1) 年和夏季最容易发生2 天的最大连续降水天数,最大连续降水事件日数越长,降水强度越低;冬季易发生1 天的最大连续降水天数,随最大连续降水事件日数的增加,降水强度增加;(2) 近年来,日数短的连续降水天数事件频率减少,而随降水日数的增加;降水量有增加趋势;因此,新疆降水有极端化的趋势;(3) 新疆有湿润化趋势,而南疆在夏季的湿润趋势比北疆明显,北疆在冬季比南疆显著。     

1960—2011年甘肃河东地区极端降水变化

选取甘肃河东地区13个气象站点1960—2011年的日降水资料,运用气候线性趋势、Mann-Kendall检验、Morlet小波分析、反距离加权法和R/S方法,分析了甘肃河东地区极端降水的时空分布,并预测了未来变化趋势。结果表明:（1）河东地区近52年持续干旱日数呈显著增加趋势,而其余极端降水指标呈减少趋势,其中只有中雨日数通过了显著性检验;各极端降水指标在河东季风区和河东高寒区存在明显差异;在河东季风区,中雨日数、R95极端降水量和降水强度显著减少,而持续干旱日数显著增加;在河东高寒区持续降水日数显著减少。（2）空间分布上,除持续干旱日数大多数区域增加外,其余极端降水指标大部分区域减少,减少区域集中在河东中部和河东东南部。（3）极端降水指标主要以20年和5～8年的周期为主,在不同的时间序列信号强弱不同\.（4）中雨日数、持续干旱日数、R95极端降水量、降水强度在20世纪70年代发生趋势性突变,持续降水日数和最大5天降水量在80年代转折性突变。（5）除中雨日数、持续降水日数在河东高寒区未来发展不稳定外,其它各指标在各区域未来表现出持续性,与过去变化趋势一致。     

1961—2017年华北地区高温日数及高温热浪时空变化特征

利用华北地区85个气象站1961—2017年逐日最高气温资料，统计分析了华北地区高温日数及高温热浪（频次、持续时间、强度）的时空变化特征。结果表明：① 华北地区年高温日数整体呈增加趋势，自20世纪90年代中期之后年均高温日数明显增多；高温多出现在华北地区的南部和西部，华北地区大部分站点的高温日数呈增加趋势。② 就气候平均态而言，高温初日有略提前趋势，高温终日则明显推迟；空间上，绝大多数台站的高温终日呈推迟的趋势，其中京津冀中北部地区尤为明显。③ 累计高温热浪次数、轻度和中度热浪次数均整体增加，并在1990年左右明显由少变多，重度热浪次数增加趋势更为显著；1987年之后，平均每次高温热浪事件的高温有效积温明显增加，表明高温热浪的平均强度增大。④ 不同等级高温热浪总频次的空间分布特征相近，高频次区域均集中在内蒙古西部、山西西南部和河北南部；热浪累计频次的变化趋势在内蒙和山西以增多为主，在京津冀地区以减少为主。除山西南部和河北南部的个别站点以外，绝大多数站点的热浪平均持续天数和平均高温有效积温的变化呈增多增强趋势。总体来看，华北大部分区域自20世纪90年代以来，高温日数及热浪事件明显增强，同时存在明显的空间差异，研究结果将有助于进一步认识华北高温的区域性特征。     

内蒙古5-9月小时强降水时空变化特征

基于1991-2013年5-9月内蒙古自治区117个气象站逐小时降水量资料,分别定义各站点小时降水量的强降水阈值,揭示强降水事件时空变化特征,同时利用经验正交函数(EOF)分析方法研究小时强降水变化特征。结果表明:第99个百分位阈值、强降水事件发生频率和1 h降水量最大值空间分布基本一致,表现为自内蒙古西部向东部递增,高值区位于阴山山脉南部和大兴安岭山脉东南部的迎风坡,低值区位于内蒙古西部。21世纪以来,内蒙古强降水事件发生频率和强度都呈现增加的趋势。内蒙古强降水事件集中出现在7月中旬到8月上旬,而且午后至傍晚时段最为活跃,内蒙古东部区域的强降水事件有夜发性特点。内蒙古强降水事件持续时间在1～5 h,其中持续时间为2 h所占比例最大,说明强降水事件是由中小尺度天气系统造成的,而且同西太平洋副热带高压关系密切。     

1960—2017年太湖流域不同等级降水时空特征

基于太湖流域1960—2017年逐日降水数据，运用Mann-Kendall非参数检验法、R/S分析等方法，分析太湖流域不同等级降水的时空变化特征，并探讨了不同等级降水对年降水的影响。结果表明：1）近60年来，流域小雨发生率最高，为73.55%；年总降水量中，中雨量所占比例最大，为32.05%。小雨发生率呈显著减少趋势，暴雨贡献率呈显著增加趋势。2）太湖流域大雨、暴雨的降水量和降水日数都呈显著增加，小雨日数显著减少，小雨强度、年总降水强度显著增强。3）不同等级降水变化趋势的空间分布存在明显差异。小雨日数与年总降水日数，以及小雨强度与年总降水强度的变化趋势空间格局相一致。中雨日数、大雨日数、暴雨日数变化趋势的空间分布与其对应的降水量变化趋势的空间格局相似。4）R/S分析结果显示，小雨、暴雨、年总降水相关指标（小雨量除外）都表现出较强的持续性，未来变化趋势与过去相一致。5）近60年来，太湖流域年总降水量、降水日数、年总降水强度的变化，分别受中雨量、小雨日数、暴雨量的影响较大。在旱年流域年降水量偏少受大雨量减少的影响较大，而涝年年降水量偏多受暴雨增加的影响较大。     

近40 a来秦岭及周边地区极端降水变化特征

利用1980—2021年秦岭及周边地区337个气象监测站逐日降水资料,分析了极端降水的时空变化特征,并采用广义极值分布、气候统计等方法,对比了第一阶段（1980—2000年）和第二阶段（2001—2021年）极端降水年及春、夏、秋各季节的差异变化。结果表明：（1）秦岭及周边地区极端降水主要集中在4—11月,其中7月极端降水日数最多,近40 a来极端降水整体呈增加趋势。日极端降水阈值、最大日降水量空间分布呈现东南高于西北,极端降水日数则呈现以秦岭为界,南部多、北部少。（2）从全年角度看,2001—2021年较1980—2000年极端降水事件更多,极端性更强。日极端降水阈值、极端降水日数、最大日降水量的空间变化趋势总体也表现为增多趋势的站点数多于减少趋势的站点数。（3）极端降水季节性差异明显,春季与夏季和秋季呈现出明显的不同。不管是极端降水概率还是极端降水次数,在春季总体表现为1980—2000年极端性更高,而夏季和秋季表现为2001—2021年更强。空间分布季节性差异也较明显,春季日极端降水阈值、极端降水日数总体表现为西部增加东部减小,从西向东表现为由正向负转变的分布,且负趋势站点多于正...     

时空聚集性探测方法在极端高温事件聚集分析中的应用研究

极端高温是灾害性气候的研究热点之一,进行其时空聚集性探测对极端高温灾害的深入研究与危险性评价至关重要。传统温度阈值法从超越概率角度进行极端事件提取,无法实现时空一体化分析,缺少对时空聚集程度的量化评价。该文引入扫描统计量,构造时空柱体扫描窗口对研究区进行时空一体化粗探测,通过相对危险度定量评价聚集程度,最后对探测结果进行局部Moran′s I热点分析,结合热点置信度优化聚集区的空间定位。以中国大陆地区2013年7月的温度数据为例,采用上述方法,探测出研究区的6个显著时空聚集区,相对危险度最高为3.99,最低为2.60,范围覆盖华北、华中、华东、西北的部分地区,最后以当年的气象资料及报道验证探测结果。结果表明,时空扫描和局部Moran′s I分析的集成是一种有效探测极端高温事件时空聚集区的方法,不仅能实现极高温事件准确可靠的时空定位,还能给出极高温区域的时空聚集指标。     

过去50年内蒙古极端气候事件时空格局特征简

为了掌握内蒙古极端气候事件的发生趋势与时空格局,本文运用内蒙古自治区境内46个国家级气象站点的日值记录数据,计算与植被生长的水热条件及寒旱灾害直接相关的极端气候事件指数,分析过去50年内蒙古温度和降水气候事件的时空演变特征。研究结果表明,研究区极端温度事件的发生频率与持续时间迅速变化发生于20世纪90年代以来,60年代至80年代末呈平稳态势。表征低温事件的霜日日数（FD0）、冷昼日数（TX10p）、冷夜日数（TN10p）、冷持续指数（CSDI）等指数均呈现下降趋势,同时表征高温事件的夏日指数（SU25）、作物生长期（GSL）、暖昼日数（TX90p）、暖夜日数（TN90p）、热持续指数（WSDI）则均呈上升趋势。与极端高温事件发生频率的加剧在90年代初开始凸显不同,表征强降水事件发生频率和强度的极端降水指标的显著变化发生在近10年。研究区极端温度指数过去50年的变化过程几乎没有明显的空间分异特征,但是在位于农牧交错区的部分站点的强降水事件呈现出与大多数站点不同的特征,最近10年的强降水事件高于前一时段,而其他多数站点最近10年的极端降水指数均低于前一时段。     

过去50年内蒙古极端气候事件时空格局特征

为了掌握内蒙古极端气候事件的发生趋势与时空格局,本文运用内蒙古自治区境内46个国家级气象站点的日值记录数据,计算与植被生长的水热条件及寒旱灾害直接相关的极端气候事件指数,分析过去50年内蒙古温度和降水气候事件的时空演变特征。研究结果表明,研究区极端温度事件的发生频率与持续时间迅速变化发生于20世纪90年代以来,60年代至80年代末呈平稳态势。表征低温事件的霜日日数（FD0）、冷昼日数（TX10p）、冷夜日数（TN10p）、冷持续指数（CSDI）等指数均呈现下降趋势,同时表征高温事件的夏日指数（SU25）、作物生长期（GSL）、暖昼日数（TX90p）、暖夜日数（TN90p）、热持续指数（WSDI）则均呈上升趋势。与极端高温事件发生频率的加剧在90年代初开始凸显不同,表征强降水事件发生频率和强度的极端降水指标的显著变化发生在近10年。研究区极端温度指数过去50年的变化过程几乎没有明显的空间分异特征,但是在位于农牧交错区的部分站点的强降水事件呈现出与大多数站点不同的特征,最近10年的强降水事件高于前一时段,而其他多数站点最近10年的极端降水指数均低于前一时段。     

宁夏高温气候特征及其大气环流异常分析

利用宁夏24个气象观测站1960-2009年逐日最高气温观测资料和NCEP／NCAR再分析高度场资料,分析了宁夏高温日数的空间分布及年际、年代际变化趋势,并对高温异常对应的大气环流背景进行了分析。结果表明,宁夏中北部地区高温相对多发,大武口和同心为两个高发中心;7月高温出现频率最大;1971、2000、2001年和2005年为高温日数最多的4个年份,而1962、1979年和1989年没有高温日出现;宁夏高温日数在20世纪90年代中期发生了年代际突变,1997年以来宁夏平均高温日数较1996年以前增加了3.4倍。高温日数的年际、年代际异常对应中高纬度大范围大气环流异常,即从西欧到白令海峡的大范围地区中高层高度异常场波列分布。亚洲中高纬度经向环流弱,高纬度冷空气不易南下,宁夏高温日数偏多。高温日数偏少年经向环流强,有利于北方冷空气南下。     

近45年雅鲁藏布江流域极端气候事件趋势分析

利用雅鲁藏布江流域10个气象台站1961-2005年逐日最高气温、最低气温和日降水量资料,分析了该流域气温和降水等气候极端事件的变化趋势.研究表明:近45年以来,雅鲁藏布江流域夜间和白天极端低温日数分别以1.94和0.97天/10年的趋势在显著减少,夜间极端低温日数减少在冬季最明显,白天极端低温日数在秋季减少最明显:夜间极端高温日数和白天极端高温日数分别以3.03和1.26天/10年的速度显著增加,夜间极端高温日数增加在夏季最明显,白天极端高温日数增加在冬季最明显;日较差以0.11℃/10a的速度在显著减少,主要发生在冬季:最大的1天降水总量和逐年连续无降水天数有减少趋势,最大的5天降水总量、中雨天数、逐年平均降水强度和逐年连续降水天数有增加趋势,90年代以来增加趋势明显,与该地区经向风与水汽通量增加有关.     

祁连山讨赖河流域1957—2012年极端气候变化

全球气候变化背景下,极端气候事件发生的频率逐年增大,由此引发的气象灾害事件也随之增加。鉴此,本文利用祁连山讨赖河流域1957—2012年的气象观测资料,对该流域23个极端气候指数的时空变化特征做了研究。结果表明：（1）极端气温升高趋势明显,夜间和白天极端低温日数显著减少,极端气温昼指数显著增大;气温日较差变化幅度很小,霜冻日数显著减少,生长季长度明显加长,冰冻日数2000年后增加;夜指数增大幅度大于昼指数,秋、冬季极端气温升高幅度大于春、夏季。（2）极端降水指数增大趋势明显,雨日降水总量、连续五日降水总量和中雨天数均展现出增大态势,反映出连续降水事件的增加;极端降水量事件增大显著,但雨日降水强度变化不大;除最多连续无降水日数外,极端降水日数指数展现出增大趋势;降水日数夏、秋季节分配趋向均匀化;降水量的增加主要是单次降水时间持续加长和中雨日数增加的贡献;高海拔区极端降水事件发生的频次较大。     

近50 年云南区域气候变化特征分析

利用云南气温和降水资料, 分析了云南气候变化特征及强降水极端天气和高温干旱事件对全球气候变暖的响应。以云南香格里拉、西双版纳、昆明地区为代表, 分析了区域气象要素变化趋势。结果表明: 云南近50 年气温变化与全球、北半球、中国变化趋势基本一致, 气温变化幅度略大于全球, 弱于北半球和全国变化。云南20 世纪80 年代中后期以后出现增暖现象, 以90 年代后期增温最明显, 1986 年以来出现13 年暖冬, 大部分地区冬春季降霜日数减少。随气候变暖, 香格里拉地区降雪日数呈下降趋势, 西双版纳地区雾日明显减少, 全省降雨日数逐渐减少, 大雨频率变化不大, 暴雨、大暴雨频率上升, 高温干旱事件频率增加。进入21 世纪以后, 云南降水减少, 高温干旱事件有增强增多趋势, 由2～3 年一遇变为1～2 年一遇。2005 年春夏连旱和2006 年春旱是云南近50 年和20 年来最严重的旱灾。     

河西走廊东部极端降水的时空分布及影响因子分析

利用线性回归分析、Mann-Kendall检验法和和小波分析法,统计分析了河西走廊东部1961-2012年近52 a来暴雨日数的变化规律。结果表明：河西走廊东部年平均暴雨日数为1.2 d·a-1,多为局地暴雨,暴雨日数时空分布差异大,从南向北、从东向西暴雨日数迅速递减,暴雨最多的地方出现在祁连山北坡迎风坡的古浪县。然而,年暴雨日数变化总体呈上升趋势,其线性倾向率为0.24次·（10 a）-1,年暴雨日数最多年代出现在21世纪00年代,出现15场次;最少的年代出现在20世纪80年代,仅为6场次;区域性暴雨出现最多年代、最少年代与区域性暴雨强度呈相反态势。暴雨日数受季风变化影响显著,出现时段集中在6～8月,占全年暴雨日数的90.3%。其中8月暴雨日数最多,占总次数的48.4%;一日中暴雨主要出现在白天。采用Mann-Kendall检验法进行检验,河西走廊东部年暴雨日数增加从1963年开始,1985-2012年为显著增加,气候变暖使区域内极端降水出现次数增多。小波分析发现暴雨日数存在9 a和6 a周期。区域内年降水量与暴雨日的变化趋势相同,说明区域内极端降水日数增多导致了年降水量的增加。利用1983-2012年近32 a的NCEP再分析资料,将暴雨出现的高空环流形势归纳为副高西部西南气流型、河套阻塞高压型,大量级暴雨产生在高空河套阻塞高压型中;根据暴雨产生的物理机制,归纳总结出河西走廊东部暴雨产生的物理要素阈值。     

1965-2013年黄土高原地区极端气温趋势变化及空间差异

基于黄土高原地区52个气象站点逐日平均气温、最高和最低气温数据,采用一元线性趋势分析、相关分析等方法,分析该地区极端气温趋势变化及空间差异。结果表明：① 日最高（低）气温极低值、日最高（低）气温极高值、热夜日数、暖昼（夜）日数、热持续日数、夏季日数和生物生长季日数呈增加的趋势,其余极端气温指数呈减小的趋势。② 空间分布上,表征低温事件的冰冻日数、霜冻日数、冷昼（夜）日数和冷持续日数下降最显著的区域位于黄土高原北部;表征高温事件的热夜日数、夏季日数、暖昼（夜）日数和热持续日数上升最显著的区域主要位于黄土高原西北部;生物生长季日数上升最显著的区域主要位于黄土高原中部地区。③ 相关分析表明除了极值指数和气温日较差与其余极端气温指数相关性较差外,其余各极端气温指数之间均具有较好的相关性。④ 多数极端气温指数的变化趋势与平均气温关系密切,平均气温突变前后极端气温指数存在明显差异。⑤ Hurst指数结果表明黄土高原地区极端气温变化均呈同向变化特征。     

中国北方近50年温度和降水极端事件变化

利用中国近50年逐日最高、最低气温和降水资料,计算分析北方极端高温、极端低温和极端强降水事件的频率变化趋势.研究结果表明,中国北方夜间温度极端偏低的日数显著趋于变少;白天温度偏高的日数则趋于增多,只有华北南部例外.同时我国北方日最低气温小于0℃的日数显著减少,这使得我国北方,尤其是东部地区无霜期明显加长.从降水来看,华北地区强降水事件趋于减少,但西北地区强降水事件趋于增多.     

1959~2009 年宁夏极端温度阈值变化及其与AO指数相关分析

以1959~2009年宁夏10个测站的逐日最高和最低气温资料,运用百分位法定义不同测站的逐年极端高、低温阈值,研究了宁夏近51 a来极端温度的变化特征;通过Mann-Kendall检验得出宁夏各气象站点温度发生突变的年份;并运用Pearson相关系数分析探讨极端温度阈值与AO的相关关系。结果表明：① 宁夏极端高温、低温阈值均呈极显著上升趋势,但极端低温阈值上升趋势更显著;② 极端高温阈值北高南低,极端低温阈值南高北低;③ 宁夏极端低温阈值发生突变的时间集中在20世纪80年代左右,极端高温阈值的突变时间相对较晚;④极端高温阈值与夏季AO指数相关性不显著,极端低温阈值与冬季ＡＯ指数呈显著正相关性,北极涛动对宁夏冬季低温的影响较大。