中国极端气候变化观测研究回顾与展望

评述、总结了近年有关中国极端气候变化的观测研究成果,讨论了尚未解决的科学问题和今后应重点加强的工作方向。已有研究表明,1951年以来中国大陆地区极端气候事件频率和强度发生了一定变化,但不同类型和不同区域极端气候变化存在明显差异。从全国范围看,与异常偏冷相关的极端事件如寒潮、冷夜和冷昼天数、霜冻日数等,显著减少减弱,偏冷的气候极值减轻;与异常偏暖相关的暖夜、暖昼日数明显增多,暖夜日数增多尤其明显,但高温事件频数和偏热的气候极值未见显著长期趋势;全国平均暴雨和极端强降水事件频率和强度有所增长,特别是长江中下游和东南地区、西部特别是西北地区有较明显增长,而华北、东北中南部和西南部分地区减少减弱;多数地区小雨频数明显下降,偏轻和偏强降水的强度似有增加;全国遭受气象干旱的范围呈较明显增加趋势,其中华北和东北地区增加更为显著;登陆和影响我国的热带气旋、台风频数有所下降,其造成的降水总量有较明显减少;北方地区的沙尘暴事件从总体上看有显著减少减弱趋势;我国东部部分地区夏季雷暴发生频率也存在较明显下降趋势。现有工作表明,在涉及极端气候变化研究的资料处理和分析方法方面还有改进余地。观测资料的非均一性,以及观测环境改变和城市化对地面气候要素变化趋势的影响偏差,需要进行深入评价和客观订正。此外,目前对于区域极端气候变化的综合分析还较薄弱,在极端气候变化机理的研究方面有待加强。     

华北中部近45a极端降水事件变化特征

利用华北中部41个气象台站1961—2005年逐日降水资料,采用通用的极端气候指数,分析了近45a来华北中部极端降水事件频率变化的时空特征。结果表明：华北中部平均年最大日降水量呈下降趋势,南部平原地区一般减少,北部山地区域多有增加,降水日数有较明显减少,强降水日数和暴雨日数变化趋势不明显,降水日数的减少主要是中、小雨（雪）日数减少造成的。暴雨日数和强度在20世纪90年代中后期显著增加。华北中部强降水日数和暴雨日数在降水日数中的比重有增大趋势,强降水量和暴雨降水量在总降水量中的比重可能也增加了。这种相对增加趋势主要发生在20世纪90年代中期以后。     

近45年来河北省极端降水事件的变化研究

利用河北省1961-2005年逐日降水资料,采用通用的极端气候指数,分析了近45年河北省极端降水事件频率变化的时空特征.结果表明,全省平均年最大日降水量呈下降趋势,1980年为由多向少的转折点;强降水日数和暴雨日数变化不大,但南部平原地区一般减少,北部山地区域多有增加,暴雨日数和强度在1990年代中后期显著增加;降水日数有较明显减少,南部和东南部平原减少更显著;降水日数的减少主要是中、小雨(雪)日数减少造成的.这些结果说明,河北省强降水日数和暴雨日数在降水日数中的比重有增大趋势,强降水量和暴雨降水量在总降水量中的比重可能增加了.这种相对增加趋势主要发生在1990年代中期以后.     

近39年海南岛极端天气事件频率变化

利用1966--2004年海南岛大风、暴雨、雷暴、冰雹、高温、低温、霜冻、雾等极端天气事件的年发生日数资料，采用最小二乘法、Mann—KendaⅡ法及Modet小波等方法诊断分析其变化特征。结果指出：大风、雷暴和雾日呈显著减少趋势，并分别于1992年、1984／1985年、1983／1984年之交发生突变；高温、暴雨趋频及低温、冰雹、霜冻频数总体趋少变化不显著，其中，冰雹、霜冻基本处于少变的稳定态势。高温、雷暴存在阶段性中高频周期，其他极端天气则存在长期和阶段性中低频周期；冰雹日数的变化周期趋于变短，其余极端天气则有周期变长趋势。初步说明海南极端天气事件频率变化与气候变暖有一定的内在关系。     

近51年海南岛极端气温事件分析

利用1970—2020年海南岛18个气象站点逐日气温资料和数字高程数据,选取12个适用于研究区的极端气温指数,结合气候倾向率、相关分析等方法,分析了海南岛近51 a极端气温事件时空分布特征,并探讨极端气温事件与海拔、区域的关系。结果表明：近51 a海南岛极端气温冷事件(霜日日数、冷夜日数、冷昼日数、冷持续日数)呈减少趋势,极端气温暖事件(夏日日数、暖夜日数、暖昼日数、热持续日数)呈增加趋势,且增加幅度明显大于冷事件减少的幅度,极端低温阈值和高温阈值、日最高温极小值和极大值以及日最低温极小值和极大值均存在升温倾向,升温幅度在0.25～0.47℃/(10 a)之间;极端气温冷事件的变化趋势与海拔存在显著负相关关系,极端气温暖事件的变化趋势与海拔相关性较小;各极端气温指数在海南岛不同地区变化趋势的方向一致,但变化幅度的空间差异性较大,大部分极端气温指数在中部山区变化最明显,极端低温、高温阈值、霜日日数和夏日日数在南部地区变化幅度小于其他地区。     

鲁中地区极端高温变化特征分析

基于1966—2015年鲁中地区8个气象站日最高气温、日最低气温和相对湿度气象观测资料,利用年最高气温、高温日数、极端高温日数、暖夜日数、炎热日数和高温热浪日数等指数,研究其极端高温天气变化特征。结果表明:鲁中地区近50 a年最高气温随时间变化呈增加趋势,1990年后增加趋势明显,有6 a左右的主要变化周期,主要空间变化规律一致;极端高温天气呈增强趋势,尤其在1990年以后,年炎热日数和轻度高温热浪日数最多出现在1994年,年高温日数最多出现在1997年,年极端高温、暖夜日数和重度高温热浪日数均出现在2005年;中部地区发生极端高温天气频率高,南部山区发生频率低。     

影响中国的热带气旋极端事件年代际变化

利用1949—2009年影响中国的热带气旋风雨资料以及登陆信息,研究影响热带气旋极端事件的年代际变化特征。结果表明：热带气旋登陆极端偏早或偏晚事件在1970和2000年代发生较少。热带气旋登陆强度（中心附近最大风力和最低气压）极端事件在2000年代发生频数最高。热带气旋降水影响时间极端事件在1970年代频数最多,大风影响时间极端事件在1980年代频数最多。日降水量和过程降水量的极值站数在1960年代最多,日最大风速极值站数在1980年代最多。     

南昌市近60年城市气象灾害变化特征分析

利用南昌站1953—2012年气候资料及城市发展信息,分析了南昌城市气象灾害变化特征。结果表明,城市气象灾害年代际变化特征明显,受城市化影响越来越大。南昌市暴雨日数存在2—4 a的振荡周期。近10 a以来暴雨日数明显减少,但城市短时强降水频数增加,暴雨强度较大。年雷暴日数呈现下降趋势,存在2—4 a的周期振荡,雷电频次和强度有所增加。城市大风主要发生在春、冬季,且日数明显减少。大雾在20世纪50—80年代呈现增多趋势,但在近20 a呈现减少的趋势;霾明显增多。高温日的年代际变化差异较大,危害性高温日数减少,存在10 a左右的振荡周期。     

不同升温阈值下中国地区极端气候事件变化预估

本文基于耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)的18个全球气候模式的模拟结果,预估了全球平均气温在不同典型浓度路径(RCPs)下达到2℃、3℃和4℃阈值时,中国地区气温和降水的变化,并采用了具有稳定统计意义的27个极端气候指标定量评估了全球平均气温达到不同阈值时,中国地区极端气候事件的可能变化。结果表明,未来我国平均气温增幅将高于全球平均增暖,极端暖事件(如暖夜、暖昼、热带夜)明显增多,达到4℃阈值时,暖夜指数相比参考时段增加约49.9%。极端冷事件(如冷夜、冷昼、霜冻)减少。随全球气温升高,中国北方平均降水增多。在不同升温阈值下,中国地区降水的极端性都体现出增强的趋势,强降水事件发生频率(如中雨日数、大雨日数)和强度(如五日最大降水量、极端强降水量)都明显增加。随升温阈值的升高,这些变化幅度更大,在 RCP8.5 情景下全球升温 3℃和4℃时,中国平均五日最大降水分别增加 12.5mm和17.0mm。我国西南地区极端降水强度的增幅高于其他地区。     

1973—2016年德令哈市平均风速的变化特征分析

基于1973—2016年德令哈市国家基本气象站的平均风速、大风和沙尘日数数据,运用统计法、气候倾向法,分析了平均风速的变化特征,以及大风对沙尘天气的影响。结果表明:近44a来,春、夏、秋和冬季平均风速均呈现明显的减小趋势,气候倾向率分别为-0.349、-0.404、-0.399、-0.255(m·s-1)/10a和-0.320(m·s-1)/10a;平均风速的月变化呈现单峰式特点,各月平均风速均呈现明显的减小趋势。沙尘暴、扬沙和浮尘日数与大风日数均呈现显著的正相关,大风日数的减少影响沙尘天气的日数或强度。