1960年以来藏东南地区气温和降水的变化特征

利用1960年以来藏东南地区27个气象站逐日的气温和降水数据,采用线性倾向率法、 Mann-Kendall检验、小波分析、极端气候指数等方法,研究藏东南地区气候变化特征。结果表明：(1)藏东南地区年平均气温、年最低气温和年最高气温均呈明显的增加趋势,升幅为0.29～0.43℃·(10a)^-1。季节尺度上冬季增温最为明显。年降水量整体上呈增加趋势,线性趋势为6.66 mm·(10a)^-1,其中夏、秋季呈减少态势,冬、春季呈增加态势。(2)气温和降水存在多个周期变化特征,在大时间尺度上均存在28年变化周期。(3)平均气温、最高气温和最低气温分别在1994年、 2001年和1992年发生突变,降水量在1979年发生突变。(4)表征极端气温增暖的指数(极端最高气温TXx、极端最低气温TNn、最高气温极小值TNx、最低气温极大值TXn)均呈增加趋势,高温事件频率指数(暖昼日数TX90p、暖夜日数TN90p)呈上升趋势,低温事件频率指数(冷昼日数TX10p、冷夜日数TN10p)呈减小趋势。高温事件持续性指数WSDI呈增大趋势,低温事件持续性指数CSDI呈...     

基于多区域模式集合的中国西部干旱区极端温度未来预估

利用CORDEX-EA计划11个区域模式模拟结果,集合预估了中国西部干旱区16个极端温度指数未来的变化趋势及空间分布。结果表明:1)区域模式基本上能够再现近30 a西部干旱区极端温度的空间分布。2)多模式集合预估的西部干旱区21世纪中期霜冻日数(FD)和冰封日数(ID)呈现显著的下降趋势,而热夜日数(TR)和夏季日数(SU)则呈现明显的上升趋势。3)未来异常暖昼持续指数(WSDI)和生长期(GSL)呈现增加趋势,异常冷昼持续指数(CSDI)和日较差(DTR)则呈现下降趋势。4)未来气候增温导致冷昼日数(TX90p)、暖夜日数(TN90p)增加,而暖昼日数(TX10p)和冷夜日数(TN10p)减少。5)未来月最高温度极大值(TXx)、月最低温度极大值(TNx)、月最高温度极小值(TXn)和月最低温度极小值(TNn)都呈现增加的趋势。因此,西部干旱区未来发生极端低温事件的概率减小,发生极端高温事件的概率则会增大,但不同的极端温度指数变化的空间分布并不均一,存在明显的区域差异。     

CMIP6模式对青藏高原极端气温指数模拟能力评估及预估

利用第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）28个全球气候模式模拟的历史和多SSP排放情景下的模拟结果以及国家气候中心制作的CN05.1格点化的观测数据,在评估28个全球气候模式对青藏高原极端气温相关指数模拟效果的基础上,预估了多个SSP情景下青藏高原未来极端气温指数的变化趋势。评估结果表明多模式集合平均模拟结果更稳定,且能模拟出极端气温指数的时间分布以及空间分布特征,但与观测相比,不同指数存在不同偏差。预估结果表明,相对于1995-2014年,青藏高原上日最高气温最高值（TXx）、日最低气温最低值（TNn）、暖昼指数（TX90p）未来呈上升趋势,霜冻日数（FD）、冰冻日数（ID）、冷夜指数（TN10p）呈减少趋势,其中高原极端低温比极端高温增温明显,暖昼指数在高原西南部增加明显,霜冻日数、冰冻日数、冷夜指数在高原东南部减少明显。SSP1-1.9情景下,极端气温指数在21世纪的变化幅度较小,随着辐射强迫增大,指数的变化趋势也增大。SSP1-2.6情景下,2030年前中国实现碳达峰时,青藏高原地区TXx、 TNn、 TX90p增长分别不超过1.12℃、0.84℃、 8.4%, FD、 I...     

基于ETCCDI指数2017年中国极端温度和降水特征分析

利用中国1961—2017年2419站均一化逐日气候数据,计算了气候变化检测和指数联合专家组定义的26个极端气候指数,分析2017年中国极端温度和降水特征。结果表明：2017年中国区域平均的所有极端高温指数均高于1961—1990年30年平均,所有极端低温指数均低于1961—1990年30年平均。中国区域平均的多个极端温度指数达到或者接近历史极值,其中年最小日最高气温(TXn)和年最小日最低气温(TNn)均达到历史最高值,冷夜(TN10p)、冷昼(TX10p)和持续冷日日数(CSDI)达到历史最低值。年最大日最高气温(TXx)、年最大日最低气温(TNx)、暖夜(TN90p)、霜冻(FD)、冰冻(ID)、热夜(TR)、生长期长度(GSL)排在1961年以来的第2或第3位,其余极端温度指数全部排在了1961年以来前10位。2017年中国区域平均的10个极端降水指数中,有7个指数值处于1961—2017年1个标准差范围内,指示2017年的极端降水接近正常年。     

甘肃河东地区近30年季节极端气温指数变化与环流影响

基于1988-2017年61个气象站点逐日气温数据,分析了甘肃河东地区近30年各季节极端气温指数的时空变化特征,并分析了ENSO和AO对河东地区极端气温指数的影响。结果表明:近30年河东地区处于变暖态势中,各季节气温日较差(DTR)、暖夜日数(TN90p)、暖昼日数(TX90p)均呈增加趋势,冷夜日数(TN10p)、冷昼日数(TX10p)均呈减少趋势。甘南高原极端气温指数在各区中变化最显著,春季是各极端指数变化最显著的季节,也是河东地区DTR变化趋势不同于全国的影响因素。DTR于1992年突变后增加,平均气温于1996-1997年发生突变,其余极端气温指数于1997年突变,极端气温指数在其自身以及平均气温突变年份前后的变化反映了区域变暖的态势。El Ni?o影响河东地区冬季DTR的增加,La Ni?a影响冬季TX10p日数增加,AO正相位时河东地区夏季高温事件更易发生。     

1975—2016年秦巴山区极端气温事件的空间差异性分析

利用秦巴山区88个气象站1975—2016年的逐日气温数据,结合16个极端气温指数分析了秦巴山区极端气温阈值的空间分布及极端气温事件变化趋势的海拔依赖性。结果表明：极端气温阈值存在明显的空间分布差异,表现为极端低温阈值与极端高温阈值由西北向东南均有增温趋势;总体来看,极端气温暖事件（SU25、TR20、TX90P、TN90P、WSDI）增加幅度大于冷事件（FD0、ID0、TX10P、TN10P、CSDI）减少幅度,且变化趋势较冷事件更显著;全区霜冻日数、夏日日数、冷夜日数、暖昼日数及高温极值（TXx、TXn）变化均比较显著;区域作物生长期西部增长趋势较东部显著,多数站点变化幅度在3~6 d/10a之间;海拔越高发生极端低温事件的气温越低,极端低温阈值变化趋势为-0.36℃/100m;海拔越低发生极端高温事件的气温越高,极端高温变化趋势达0.5℃/100m,且均通过99%的信度检验;区域极端气温极值指数的变化趋势与海拔呈显著正相关,具有明显的海拔依赖性,表现为海拔越高,极值指数增加趋势越明显。     

基于气象台站的澜沧江上游极端气温与极端降水变化特性研究

基于流域内的3个气象站点1960-2020年逐日最高气温、最低气温和降水量等基础资料,采用线性倾向回归分析法、Mann-Kendall突变检验法和小波分析等方法进行研究,分析和揭示了澜沧江上游流域在时间尺度上的变化。研究结果表明：(1)在1960-2020年,澜沧江上游流域的极端气温暖昼日数(TX90P)和暖夜日数(TN90P)呈显著上升趋势,速率分别为1.6d/10a和2.7d/10a;冷昼日数(TX10P)和冷夜日数(TN10P)呈显著下降趋势,速率分别为1.2d/10a和2.7d/10a,而极端降水变化只有持续湿润指数(CWD)的变化趋势不显著,其余三个降水指标降水总量(PRCPTOT)、1日最大降水量(RX1day)、5日最大降水量(RX5day)都呈显著上升趋势,速率分别为18.8mm/10a、0.5mm/10a和0.8mm/10a。(2)澜沧江上游流域极端气温指数冷昼日数(TX10P)在1992年出现突变点,冷夜日数(TN10P)在1978-1993年间出先了连续突变现象,极端气温指数降水总量(PRCPTOT)在2000年以后发生突变,这也说明了在时间尺度上的变化明显。(3)在1960-2020年,澜沧江上游流域的极端气温和极端降水周期特征变化显著,均存在多时间尺度的特征,第一主周期主要在10-15a、15-20a和25-30a三个时间尺度范围内。     

基于CMIP6的福建省极端气温预估

基于第六阶段耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6)模拟数据和高分辨率逐日格点观测数据,分别采用分位数映射法和泰勒图对福建省极端气温指数模拟值进行订正和评估,发现在历史参照期(1991—2010年)订正后的各极端气温指数模拟值与观测值更加接近。在此基础上,分析了SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下福建省21世纪近期(2021—2040年)、中期(2051—2070年)和末期(2081—2100年)订正后的极端气温指数相对于历史参照期的时空变化特征。从时间变化来看,21世纪各时期,全省平均极端气温指数呈现升高趋势,且随着时间推移增幅不断加大。从空间变化来看,极端最高气温TXx呈现西北内陆增幅大、东南沿海增幅小的趋势,极端最低气温TNn空间分布与TXx类似,增幅略小,夏季日数Su增量在福建西南部为大值区,暖昼日数TX90p在福建东南部增幅最大。采用广义极值(generalized extreme value,GEV)分布研究了TXx重现期变化,发现SSP2-4.5情景下,21世纪3个时期增温较为匀速,而SSP5-8.5情景下增温呈加速趋势。在SSP5-8.5情景下,历史参照期20 a一遇的极端最高气温在21世纪末期每年都可能发生。     

黑龙江省1961—2009年极端气温事件变化特征分析

选用世界气象组织公布的极端气候指数方法对1961—2009年黑龙江省8个极端气温指数进行计算和分析,得到黑龙江省极端气温事件的事实和变化特征。结果表明：黑龙江省近49年来夏日天数、极端最低气温、极端最高气温、暖夜指数和暖昼日数均呈上升趋势,而霜冻日数、冷夜指数和冷昼日数呈下降趋势。极端气温指数的变化存在明显的年际变化特征,并有突变发生。对黑龙江省气温升高来说,最低气温升高主要发生在20世纪80年代中期以后,而最高气温则在90年代以后上升明显。空间分布方面,极端气温指数在全区基本都呈一致的增大或减小分布。夜间增暖的幅度要大于白天增暖的幅度,夜间气温的上升对增暖的贡献更大。     

1961—2018年青海高原极端气温指数时空变化特征

基于1961—2018年青海高原49个地面气象观测站点的逐日最高和最低气温资料,选取8个极端气温指数,采用线性倾向估计、突变检验、尺度分离以及相关分析等方法,分析青海高原极端气温指数的时空变化特征。结果表明:(1)近58 a来,青海高原极端气温暖指数呈显著增加趋势,极端气温冷指数呈显著减少趋势,夜指数变化速率大于昼指数;(2)暖昼日数、冷昼日数、暖持续日数、最高温极低值、最低温极高值在1996年前后发生突变;(3)各指数表现出准3 a、5~6 a、10~15 a、24~31 a以及更长时间尺度的周期振荡,其中以准3 a周期变化最显著,暖持续日数和最高温极低值的准3 a周期振荡对原序列的贡献率在50%以上;(4)极端气温暖指数的增加以及冷指数的减少速率在柴达木盆地和东部农业区最快;(5)大部分极端气温指数倾向率的绝对值自低纬向高纬、由高海拔向低海拔地区递增。     

高分辨率统计降尺度数据集NEX-GDDP对中国极端温度指数模拟能力的评估

利用1986—2005年中国地面气象台站观测的格点化逐日气温资料（CN05.1）评估了高分辨率统计降尺度数据集NASA Earth Exchange/Global Daily Downscaled Projections（NEX-GDDP）中21个全球气候模式对中国极端温度指数的模拟能力。在选用了日最低温度最大值（TNx）、日最高温度最大值（TXx）、暖夜指数（TN90p）和暖昼指数（TX90p）来研究极端温度事件的变化。结果显示:（1）除MRI-CGCM3模拟的日最高温度最大值外,其余模式对4个指数的模拟结果均表现出与观测一致的上升趋势,但模拟结果的平均值相对观测平均低0.26℃/（10 a）（日最低温度最大值）、0.19℃/（10 a）（日最高温度最大值）、2.21%/（10 a）（暖夜指数）、1.04%/（10 a）（暖昼指数）。（2）不同模式对各指数变化趋势空间分布特征的模拟存在较大差别,对日最低温度最大值、日最高温度最大值、暖夜指数和暖昼指数模拟能力最优模式分别为CCSM4、CESM1-BGC、MIROC-ESM-CHEM和bcc-csm1-1。模式模拟的日最低温度最大值和日最高温度最大值气候态平均值与观测值的相关系数在0.97以上。暖夜指数和暖昼指数模拟结果与观测值的标准差比值为0.34—1.58,均方根误差变化为1.6%—3.47%,对这两个指数模拟能力较优的模式分别为MIROC-ESM-CHEM（暖夜指数）和CESM1-BGC（暖昼指数）。（3）综合模式对4个指数在气候态平均值和变化趋势模拟能力的评估结果来看,CanESM2、CESM1-BGC和MIROC-ESM-CHEM显示了相对较高的模拟能力。因此,在利用GDDP-NEX研究未来极端温度事件时,建议将它们作为优选模式。      

Assessment of Temperature Extremes in China Using RegCM4 and WRF

This study assesses the performance of temperature extremes over China in two regional climate models(RCMs),RegCM4 and WRF, driven by the ECMWF's 20 th century reanalysis. Based on the advice of the Expert Team on Climate Change Detection and Indices(ETCCDI), 12 extreme temperature indices(i.e., TXx, TXn, TNx, TNn, TX90 p, TN90 p,TX10 p, TN10 p WSDI, ID, FD, and CSDI) are derived from the simulations of two RCMs and compared with those from the daily station-based observational data for the period 1981–2010. Overall, the two RCMs demonstrate satisfactory capability in representing the spatiotemporal distribution of the extreme indices over most regions. RegCM performs better than WRF in reproducing the mean temperature extremes, especially over the Tibetan Plateau(TP). Moreover, both models capture well the decreasing trends in ID, FD, CSDI, TX10 p, and TN10 p, and the increasing trends in TXx, TXn, TNx, TNn, WSDI, TX90 p,and TN90 p, over China. Compared with observation, RegCM tends to underestimate the trends of temperature extremes,while WRF tends to overestimate them over the TP. For instance, the linear trends of TXx over the TP from observation,RegCM, and WRF are 0.53?C(10 yr)^-1, 0.44?C(10 yr)^-1, and 0.75?C(10 yr)^-1, respectively. However, WRF performs better than RegCM in reproducing the interannual variability of the extreme-temperature indices. Our findings are helpful towards improving our understanding of the physical realism of RCMs in terms of different time scales, thus enabling us in future work to address the sources of model biases.     

Propagation characteristic of atmospheric responses to abnormal warm SST in the Kuroshio Extension in winter

A complete picture of changes in climate extremes has been presented for Shanxi Province, China using data from all 61 available stations. The results reveal large spatial coherence of trends for the majority of extremes, especially for temperature extremes. Significant and symmetric increasing trends of the annual mean maximum and mean minimum temperatures (TXam, TNam) are detected over the past 50 years. Significant positive trends are detected for warm days and nights (TX90p, TN90p), the highest and lowest maximum and minimum temperatures (TXx, TXn, TNx, TNn), and the growing season length (GSL). Significant negative trends are revealed for cold days and nights (TX10p, TN10p) and frost days (FD). Significant decreases are found in the number of heavy precipitation days (R10mm) and wet day precipitation (PRCPTOT). Although Shanxi and the northern half of North China Plain (NNCP) have been grouped into the North China region and assessed together in previous studies for China, the changes in climate extremes in the NNCP have some pronounced differences in comparison with Shanxi. Noticeably, the increase of the TNam is at a rate nearly three times that of the TXam during 1959–2008 over the NNCP. The warming for the nighttime indices TN90p, TN10p, TNx, and TNn is stronger, but the warming for the daytime indices TX10p, TX90p, and TXx is weaker in the NNCP. There is no significant decrease for R10mm and PRCPTOT in the NNCP.     

A Simulation Study on the Extreme Temperature Events of the 20th Century by Using the BCC_AGCM

Extreme temperature events are simulated by using the Beijing Climate Center Atmospheric General Circulation Model (BCC AGCM) in this paper. The model has been run for 136 yr with the observed external forcing data including solar insolation, greenhouse gases, and monthly sea surface temperature (SST). The daily maximum and minimum temperatures are simulated by the model, and 16 indices representing various extreme temperature events are calculated based on these two variables. The results show that the maximum of daily maximum temperature (TXX), maximum of daily minimum (TNX), minimum of daily maximum (TXN), minimum of daily minimum (TNN), warm days (TX90p), warm nights (TN90p), summer days (SU25), tropical nights (TR20), and warm spell duration index (WSDI) have increasing trends during the 20th century in most regions of the world, while the cold days (TX10p), cold nights (TN10p), and cold spell duration index (CSDI) have decreasing trends. The probability density function (PDF) of warm/cold days/nights for three periods of 1881-1950, 1951- 1978, and 1979-2003 is examined. It is found that before 1950, the cold day/night has the largest probability, while for the period of 1979-2003, it has the smallest probability. In contrast to the decreasing trend of cold days/nights, the PDF of warm days/nights exhibits an opposite trend. In addition, the frost days (FD) and ice days (ID) have decreasing trends, the growing season has lengthened, and the diurnal temperature range is getting smaller during the 20th century. A comparison of the above extreme temperature indices between the model output and NCEP data (taken as observation) for 1948-2000 indicates that the mean values and the trends of the simulated indices are close to the observations, and overall there is a high correlation between the simulated indices and the observations. But the simulated trends of FD, ID, growing season length, and diurnal temperature range are not consistent with the observations and their correlations are low or even negative. This indicates that the model is incapable to simulate these four indices although it has captured most indices of the extreme temperature events.     

重庆地区极端高温事件的模拟研究

该文使用了中国科学院大气物理研究所大气环流模式IAP AGCM4.1和中尺度数值模式WRF3.2建立的耦合模式(IWRF),利用该耦合模式对1982—2014年重庆夏季气候进行了试验,将模拟结果与NCEP/DOE再分析资料驱动WRF3.2(NWRF)的模拟结果进行了比较,并利用观测资料评估了这2个试验对于重庆极端高温事件的模拟能力。结果表明:(1)2个试验均能较为合理地再现重庆夏季地表气温的气候态特征,IWRF的模拟偏差较大,尤其对于高海拔地区。它们对极端高温事件的模拟存在较大偏差,对日最高气温最大值(TXx),两者的距平分布相似,对暖昼指数(TX90p)和热浪持续指数(HWDI),IWRF的表现好于NWRF。在西部和东南部地区,2个试验对暖昼指数都具有一定的模拟能力;(2)NWRF能够模拟出极端高温指数的年际变化特征,而IWRF表现欠佳;(3)它们都不能模拟出TXx的变化趋势,但是,NWRF能够模拟出HWDI和TX90p的增加趋势。该文的结论可为重庆短期气候预测系统用于极端高温的预测提供一定参考。     

Trends in extreme temperature indices in Huang-Huai-Hai River Basin of China during 1961–2014

Spatial and temporal characteristics of temperature extremes have been investigated in Huang-Huai-Hai (HHH) region based on the daily series of temperature observations from 162 meteorological stations. A total of 11 indices were used to assess the changes of temperature pattern. Linear trend analyses revealed that the daily maximum temperature (TXx) increased at α = 0.05 level with a magnitude of 0.15 °C per decade on the regional scale during the period of 1961–2014. More pronounced warming trend of the daily minimum temperature (TNn) was detected at a rate of 0.49 °C per decade (α = 0.01 level). Consequently, a decreasing trend of the temperature range of TXx and TNn (extreme temperature range) was observed. The frequency of hot days (TXf90) and annual average of warm events (warm spell duration indicator, WSDI) showed significant increasing trends, while that of cold nights (TNf10) and cold events (cold spell duration indicator, CSDI) showed opposite behaviors. Both warm winter (W-W) and hot summer (H-S) series displayed significant increasing trends at α = 0.01 confidence level. The cold winter (C-W) series showed a decreasing trend at α = 0.01 confidence level, while the cool summer (C-S) series showed a nonsignificant decreasing trend that is not passing the 90% confidence level (α = 0.1). Abrupt increments of warm­related extremes (TXx, TXf90, WSDI) have been detected since 1990s, and a steadily decreasing trend of cold related extremes (TNf10, CSDI) was found since 1970s. Ten hot summers out of 11 and nine warm winters out of 10 occurred after 1990s. Altitude has a large impact on spatial pattern of extreme temperature indices, and the urban heat island effect also has an impact on amplitude of variation in extreme temperature. Trend magnitudes are significantly larger at sites with high altitudes for warm­related indices (TXx, TXf90, WSDI), while those involving cold-related indices (TNn, TNf10) are remarkably larger for stations with low altitudes.