全球增暖1.5/2℃下中国区域极端降水的风险变化及其影响因子

利用24个CMIP6全球气候模式的逐日降水模拟资料,基于广义极值分布（GEV）模型,研究了全球增暖1.5/2℃下我国20、50和100 a重现期极端降水的未来风险变化。可以发现,相对于历史时期（1995—2014年）,全球升温1.5和2℃下极端降水发生概率风险空间分布相近,总体上呈现增加趋势,但额外增暖0.5℃将导致更高的风险。如50 a重现期极端降水,在增暖1.5/2℃下其重现期将分别变为17/14 a,极端降水将变得更加频繁。不同区域对气候变暖的响应存在区域差异,其中中国西部长江黄河中上游和青藏高原地区、中国东部长江黄河中下游及其以南地区,极端降水发生概率比达到3以上,局部更是达到5以上,为我国极端降水气候变化响应高敏感区域。进一步,基于概率分布函数从理论角度探讨了位置和尺度参数对发生概率风险的影响与贡献度量,并用于探讨极端降水气候平均态和变率变化对极端降水发生风险的影响,结果显示：位置和尺度参数的增量变化、风险变化率存在着显著的东西部差异,从而导致极端降水发生风险的影响因素存在差异。如中国西部尽管极端降水气候平均态和变率变化幅度不大,但因风险变化率较高,从而导致该区域的发生风险大幅增加;与之相反,中国东部风险变化率较小,但气候平均态和年际变率增幅较大,同样导致该区域风险增加依然较高;此外,相对于位置参数,全国大部分区域主要是尺度参数的变化导致极端降水未来风险增大。     

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。     

喀什市极端气温指数长期变化及突变特征分析

利用喀什市1961—2012年逐日最高、最低、平均气温资料,采用回归分析、R/S分析、Morlet小波分析及Mann-kendall突变检验等方法,分析了喀什市极端气温长期变化趋势、持续性、周期变化及突变特征。结果表明:喀什市年平均气温呈显著上升趋势,升温率高于全球及全国水平且主要变暖从20世纪90年代开始,较全国同期增温时间滞后;极端高温、夏季日数呈显著增加趋势,极端低温、霜冻日数呈减少趋势,经R/S分析,极端气温指数及年平均气温序列具有较好的连续性,未来喀什市气温保持升高,极端高温、夏季日数增加,极端低温、霜冻日数减少;喀什市极端气温指数在时间域上包含了多个尺度的周期变化,各类极端气温指数具有不同强度的周期变化特征;近52a极端高温日数在1995年发生突变,夏季日数、极端低温、霜冻日数的突变均发生在2001年左右。     

华南冬季极端低温事件的统计建模及未来预估

基于1961—2005年华南冬季逐日最低温度观测资料,以及参与CMIP5的IPSL-CM5A-MR、MPI-ESM-MR、CMCC-CMS 3个模式的历史模拟和未来排放情景预估数据,从过程角度定义和提取华南冬季极端低温事件及其特征指标,并通过引入极值理论构建极端低温事件的概率分布模型(Cold Spell Model, CSM),刻画其强度、频数和持续时间特征分布;进一步结合基于累计概率分布变换的偏差订正方法降低模式模拟的偏差,探讨了RCP4.5情景下全球升温1.5℃和2℃时极端低温事件的风险变化。研究表明：(1)CSM模型能够较好地拟合极端低温特征概率分布,大部分台站通过了K-S或卡方检验;(2)相对于观测,模式模拟极端低温存在一定偏差,经偏差订正后,各站点BS评分接近于0,SS评分普遍提高到0.88左右;(3)全球增暖背景下,华南地区极端低温呈现强度减弱、频数减少、持续时间缩短的特征。全球增暖1.5、2.0℃背景下,华南大多数地区极端低温事件平均强度减弱,频次降低,持续时间变化具有明显的空间差异;每年发生1次极端低温事件的概率增加,但每年发生3、5次的概率减少;增暖1.5℃下极端低...     

1961~2010年西北地区极端气候事件变化特征

利用1961~2010年西北地区131个气象站的逐日平均气温、最高和最低气温及逐日降水资料,分析了西北地区极端气候事件的变化趋势及空间分布特征。结果表明:气候变暖背景下,西北地区近50 a来气温整体呈增加趋势,极端高温事件增多,极端低温事件减少;降水量呈微弱的增加趋势,极端降水事件增多;极端高温日数分别在1982年和1996年发生转折,95%、99%极端低温日数均在1980年前后发生突变,95%、99%极端降水日数分别在2000年和1980年出现转折,这与气温和降水的变化趋势一致。极端低温日数减少的幅度大于极端高温日数增加的幅度,表明气温日较差呈减小趋势,存在非对称性增温特征。空间上,增温率大的区域其极端高温日数增加,极端低温日数显著减少;95%、99%极端降水日数增率大的区域多位于降水量倾向率较高的地区。     

1.5～4℃升温阈值下亚洲地区气候变化预估

基于18个CMIP5模式在RCP情景下的模拟结果,综合分析了全球升温1.5～4℃阈值下亚洲地区平均温度和降水以及极端温度和降水的变化,并着重对比了1.5℃与2℃升温阈值下的异同。结果表明：相比工业化前,在全球升温1.5℃、2℃、3℃和4℃阈值下,亚洲区域平均温度将分别升高2.3℃、3.0℃、4.6℃和6.0℃,高纬度地区的响应大于中低纬地区;降水分别增加4.4%、5.8%、10.2%和13.0%,存在明显的区域差异。极热天气将增加,极冷天气将减少;极端降水量的变率将会加大。与2℃升温阈值相比：1.5℃阈值下亚洲平均温度的上升幅度将降低0.5～1.0℃以上,大部分地区的降水增幅减少5%～20%,但西亚和南亚西部的降水则偏多10%～15%;极端高温的增温幅度在亚洲地区均匀下降,而极端低温的增温幅度在亚洲中高纬地区降低显著;亚洲大部分地区极端降水的增加幅度减弱,但在西亚会增强。全球升温1.5℃和2℃时,亚洲发生非常热天气的概率相比基准期（1861-1900年）均将增加1倍以上,发生极热天气的概率普遍增加10%;发生极端强降水的概率增加10%。     

1961—2010年饶平气温的变化特征分析

利用饶平1961—2010年气温资料,通过线性拟合、M-K突变分析、小波分析等方法,对饶平近50年气温变化进行特征分析。结果表明：近50年饶平气温显著上升,增温速率为0.017 6℃/年,在1995年发生增温性突变,突变前后平均上升0.7℃。近50年秋冬季增温速率明显大于春夏季;冬季在20世纪80年代末发生突变,其他季节都在20世纪90年代发生突变;秋冬季突变前后增温大于春夏季。气候变暖对饶平极端气温及高温（低温）日数的影响：高温日数在1994年发生增加性突变,近50年来呈显著增加趋势,其中进入21世纪以来高温日数明显增多;低温日数在1983年发生减少性突变,极端最低气温呈显著上升趋势。小波分析得出饶平年平均气温在不同时段存在准6、13、20、28年年际变化周期。     

针对江苏省气温和降水的高分辨率降尺度模拟及预估北大核心

本文利用WRF模式,以25 km分辨率数值模拟结果作为驱动场,对江苏省现代和未来15 a的气候进行5 km高分辨率降尺度模拟及预估。结果显示,高分辨率降尺度模拟对其驱动场具有显著的提高,降水的负偏差和气温冷偏差均有所降低,其模拟的降水与气温概率分布与观测更为接近;对于极端指数,WRF模式能够模拟出其基本分布,除连续湿润日数CWD和极端高温TXx之外,高分辨率模拟对其他指数的模拟均有显著的提升。在RCP8.5排放情景下对未来气候变化的预估表明,江苏降水在夏季以减少为主,在春季则以增加为主,全年平均降水存在减少趋势;未来0~1 mm·d^(-1)的微弱降水发生概率将增加,小雨、中到大雨以及暴雨发生的概率均降低,而暴雨强度的增强导致极端强降水R95显著增加;气温25℃以上高温发生的概率在未来有所增加,而0℃以下的低温发生概率减小,从而导致暖持续日数显著增加,而冷持续日数减小,另外,极端高温和极端低温都有显著的升高。     

不同升温情景下中国东北地区平均气候和极端气候事件变化预估

利用区域气候模式RegCM4的逐日气温和降水资料,预估1.5℃和2.0℃升温情景下,东北地区平均气候和极端气候事件的变化。结果表明：RCP4.5排放情景下,模式预计在2030年和2044年左右稳定达到1.5℃和2.0℃升温;两种升温情景下,东北地区气温、积温、生长季长度均呈增加趋势,且增幅随着升温阈值的升高而增加;1.5℃升温情景下,年平均气温增幅为1.19℃,年平均降水距平百分率增幅为5.78%,积温增加247.1℃·d,生长季长度延长7.0 d;2.0℃升温情景下气温、积温、生长季长度增幅较1.5℃升温情景下显著,但是年和四季降水普遍减少,年降水距平百分率减小1.96%。两种升温情景下,极端高温事件显著增加,极端低温事件显著减少,极端降水事件普遍增加。霜冻日数、结冰日数均呈显著减少趋势,热浪持续指数呈显著增加趋势;未来东北地区降水极端性增强,不仅单次降水过程的量级增大,极端降水过程的量级也明显增大,随着升温阈值的增大,极端降水的强度也逐渐增大。     

全球升温1.5℃与2.0℃目标下长江流域极端降水的变化特征

基于区域气候模式COSMO-CLM及5个全球气候模式(GFDL-ESM2M,HadGEM2-ES, IPSL-CM5A-LR, MIROC-ESM-CHEM, NorESM1-M)1961—2100年逐日降水数据,采用重现期法计算20 a与50 a一遇极端降水量,研究全球升温1.5℃和2.0℃目标下长江流域极端降水的变化特征。研究发现:全球升温1.5℃目标下,长江流域20 a与50 a一遇极端降水量分别为78和93 mm,相比1986—2005年将增加10%和9%;空间上表现为中下游普遍增加,最大增幅145%,上游地区则主要表现为减少趋势;全球升温2.0℃目标下,20 a与50 a一遇极端降水量分别为81和98 mm,将较基准期上升14%和15%;中下游极端降水量显著上升,最大增幅约188%,上游成都平原以西以北明显下降;随全球升温由1.5℃至2.0℃时,20 a与50 a一遇极端降水量分别增加4%和6%,中下游较上游增幅更明显,最大增幅136%。因此,将温室气体减排目标控制在1.5℃水平对减缓长江流域尤其是中下游地区极端降水事件影响具有重要的意义。     

典型气象条件下城市热岛效应逐时变化特征

本文基于上海市典型城市和乡村站2017年逐时气象观测数据,详细分析和深入阐述了晴朗微风、大风、强降水和极端高温等典型气象条件下城市热岛强度逐时变化特征。通过分析上海市微风和极端高温等气象事件长期变化趋势,讨论了城市热岛效应未来变化趋势。伴随日出日落,年平均和微风晴朗条件下城市热岛强度呈现出快速降低—稳定低值—快速增加—稳定高值周期性昼夜变化特征,其中微风晴朗条件下城市热岛强度日内变化可高达7℃,而大风、强降水和高温等极端事件下城市热岛强度呈现出不一样的逐时变化特征。随着风速降低和气候变暖,过去40 a上海市微风和极端高温天气日数呈现快速增加趋势,其势必会加剧上海市城市热岛强度及其不利影响。     

1951—2016年武汉市极端气温指数变化特征

采用武汉、重庆、福州、杭州、南昌、长沙、南京和合肥8个城市1951-2016年最高和最低气温资料,运用多项式拟合、线性拟合、Morlet小波变换、Mann-Kendall检验和R/S分析方法,讨论了武汉市极端气温指数时间变化特征。结果表明：（1）武汉市年极端最高气温、高温日数、热夜日数表现出阶段性上升和下降趋势,整体呈上升趋势,增率分别为0.1℃/10a、0.53天/10a、2.1天/10a。近11年在全球变暖大环境下,反呈下降或减少趋势。（2）极端最高气温在1986年、高温日数在1957年和1997年、热夜日数在1990年出现了突变,由前期下降趋势突变为整体上升趋势。极端最高气温均值突变后上升了0.4℃,而高温日数两次突变后均值分别增多61%和54%,热夜日数突变后均值增多78%。（3）极端高温存在5a-6a、8a-9a和10a-11a周期变化。高温日数存在6a、8a-9a和15a-16a的周期变化。热夜日数存在11a、14a和23a-24a的周期变化。（4）武汉市年极端最高气温、高温日数、热夜日数虽然近11年为下降或递减趋势,R/S分析显示未来仍很可能出现上升或递增的趋势。(5) 武汉与重庆、福州、杭州、南昌、长沙、南京、合肥比较分析显示,极端最高气温、年高温日数、年热夜日数三类指数整体综合排名武汉为第7位,其炎热程度在8城市中居后,武汉退出了“四大火炉”城市。     

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。     

1961—2015年江西省气温变化特征分析

基于江西省85个气象站逐日气象观测资料,采用M-K非参数检验、MuDFiT多概率分布函数拟合等方法,研究了江西省1961—2015年气温时空变化特征和极端气温重现期。结果表明,近55a来江西省年平均气温呈显著上升趋势,累计升 温约0.94 ℃,冬季增温最明显,赣北和赣中地区增温幅度较大。年平均最高气温以20世纪80年代中期为分界点,之前呈显著下降趋势,降温率为0.8 ℃/(10a),之后显著上升,升温率为0.4 ℃/(10a),赣中和赣东北地区极端高温频次最高。年平均最低气温呈显著上升趋势,升温率为0.8 ℃/(10a),赣北极端低温频次最高。对于40 ℃以上高温重现期,上饶、抚州和吉安站为10a一遇,南昌、九江、宜春、景德镇、鹰潭、新余和萍乡站为30a一遇,赣州站则为50a一遇;对于-10 ℃以下低温重现期,景德镇和抚州站为50a一遇,南昌和萍乡站为100a一遇。     

中国夏季极端气温与降水事件日数随平均气温变化的定量分析

极端高温、极端低温、极端降水事件日数对全球平均气温变化都有较强响应。本文利用全国1960-2005年549个站点逐日均一化温度资料以及559个站点逐日降水数据,定量分析了中国夏季极端气温与降水事件日数随气温变化的特征。结果表明:全球平均气温升高1℃,全国平均的极端高温、低温和降水日数的变化量分别为5.69,-5.3和0.69天;区域尺度上,全球平均气温升高1℃,东南沿岸和四川地区极端高温日数可增加8～10天,东北地区极端低温日数减少10天左右,西北地区极端降水日数可增加4～6天。基于以上结果,利用模式对未来全球平均气温的预估表明:2006-2099年我国平均的极端高温、低温、降水日数变化量在RCP8.5情景下最大,分别增加23天、减少22天和增加3天;区域尺度上,RCP8.5情景下2006-2099年我国东南以及西南地区极端高温日数可增加42天左右,我国北方大部分地区极端低温日数减少33天左右,而西北地区极端降水日数可增加16天左右。该研究结果表明一系列应对气候变化的措施势在必行。     

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。     

1961~2015年青藏高原极端气温事件的气候变化特征

利用1961~2015年CN05.1高分辨率的逐日最高、最低气温格点资料,计算6个极端气温指数（极端最高气温、极端最低气温、结冰日数、霜冻日数、暖日日数、冷夜日数）,通过趋势分析和Mann-Kendall突变检验,考察青藏高原极端气温事件的时空变化规律。结果表明:青藏高原极端最高气温、极端最低气温的总体分布呈现西冷东暖的特征,与地形西高东低一致;该地区极端最高气温、极端最低气温及暖日日数均呈上升趋势,倾向率分别为0.25℃/10a、0.42℃/10a、2.14d/10a,极端最低气温的线性增温趋势较极端最高气温更为明显;而结冰日数、霜冻日数及冷夜日数均呈下降趋势,倾向率分别为?3.09d/10a、?4.75d/10a、?2.31d/10a;从空间分布看,青海地区极端最高气温的增温趋势最为显著,柴达木盆地是明显的升温中心;在时间变化上,极端最高气温、结冰日数、暖日日数均在1997年发生了突变。      

兰州近50a冬季气温变化及其可能原因分析

利用1960—2010年兰州等3站逐日观测资料,分析了兰州冬季气温变化及其可能成因。结果表明：近50 a兰州冬季气温、日较差、冷日数、冷积温及极端高、低温日数的变化速率均在1980s发生跃变。平均气温持续显著的增温,在1960s、1970s最低气温增温起主要作用,日较差、冷积温及极端低温日数显著减少,在1980s后由最低、最高气温共同增温所致,日较差减小变缓,冷积温稳定维持在较低水平,极端高温日数显著增加。大气环流异常和城市化共同影响,导致兰州冬季显著增温,二者对增温的贡献率分别约为37.24%和62.76%。1980s中期之后中高纬度欧亚上空对流层中层盛行纬向环流,两槽一脊的振幅减弱,西北地区位于中国上空异常反气旋西部偏南气流控制下,且同期城市热岛效应更加显著,这些均有利于兰州冬季增温。     

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。     

毕节市近46ɑ气温变化特征及对旅游发展的影响

利用毕节市8个国家气象站1970-2015年的气温资料,分析探讨毕节市平均气温、年极端高温、年极端低温、寒冷日数、炎热日数以及近46a温度变化的特征。结果表明:毕节市近46a年平均气温呈显著升高趋势,其中秋季增温最显著,夏季增温最弱;极端气温分布体现毕节市独特的山地气候特征,极端最低气温主要分布在海拔较高的威宁、大方,极端最高气温则是分布在海拔较低的金沙等地,且随着增温趋势显著,毕节寒冷日数显著减少,炎热日数无明显变化。在突变分析中发现毕节市在年和春、秋季节气温显著升高,突变大多发生在2000年以后,在夏、冬季节气温也呈现升高趋势,但升温幅度较春、秋季节弱。