山西近40年极端降水特征分析

利用山西108个国家级地面气象观测站1979—2018年日降水量资料,采用百分位法定义极端降水事件,应用气候趋势系数、Mann-Kendall (M-K)检验等方法,研究山西极端降水特征及其变化规律。结果表明:(1)山西极端降水出现在3—10月之间,发生频次呈现“山区多、盆地少”的特点,平均强度表现为“北中部小、南部大”的空间分布特征。(2)山西极端降水持续时间以1 d为主,局地性特征明显,发生大范围极端降水事件的概率较低。(3)近40年,山西极端降水事件呈明显增多趋势,影响范围不断扩大,强度略有增强,没有突变发生。各区域极端降水的长期变化差异较大;北部强度显著增强,范围明显扩大且在1986年发生突变;中部极端降水日数和强度显著增多增强,并分别在2001、1992年发生突变;南部极端降水变化趋势微弱。     

长江流域夏季极端高温的年代际变化特征及其与大西洋多年代际振荡的关系

本文基于地面观测资料和NCEP/NCAR再分析数据,利用经验正交函数分析、线性回归分析等方法对1960—2016年夏季(6—8月)长江流域的极端高温(Extreme High Temperature,EHT)事件的强度、暖昼、暖夜发生日数的年代际特征及其对应大气环流进行分析,并探讨了EHT事件与大西洋多年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)的关系。结果表明,中国夏季长江流域的极端高温事件存在明显的年代际变化特征,其中1960—1970年和2002—2016年为暖时期,1971—2001年为冷时期。相较于冷时期,暖时期在高温强度、暖昼和暖夜的发生日数方面均明显偏暖。针对于该极端高温年代际特征的成因,研究结果表明,暖时期位于长江流域北部的对流层中高层异常反气旋和偏北偏西的西太平洋副高有利于该地区下沉运动的增强,进而有利于极端高温的出现。同时,在对流层低层,位于中国东部的异常反气旋将低纬地区的暖湿气流携带至长江流域,这也有利于长江流域EHT事件的发生。此外,进一步分析表明,AMO与长江流域夏季EHT事件在年代际尺度上存在明显的关系,AMO超前中国夏季长江流域的EHT事件6~8 a,这对预测中国长江流域极端高温事件具有一定的指示作用。     

中国极端高温事件的年代际突变及其与海温的关系

基于中国730个气象台站1961—2010年50年间的日平均地面气温观测资料,研究了中国极端高温事件频数的年代际时空分布及其突变特征,并探索了其与海表面温度之间的关系。结果表明,中国极端高温事件频数有明显的线性增加趋势,但空间上呈不均匀分布,北方和西南地区增加快而南方地区增加慢,甚至个别地区出现减小的趋势,时间上在1990年代中后期到21世纪初期存在显著的年代际突变。中国极端高温频数的时空变化主要表现在主成分分析的前两个模态上:全国一致型(第一模态)和南北振荡型(第二模态),方差贡献率分别分18.8%和17.2%,且分别反映了1990年代中后期和21世纪初期两次年代际转型特征。第一模态主要与北大西洋多年代振荡(AMO)和印-太暖池的变化有关,第二模态则主要与AMO和ENSO正负位相转换有关。     

德国4站点极端降水频数和强度趋势变化分析

根据不莱梅、波茨坦、卡尔斯鲁厄和楚格峰1901—2007年逐日降水量分析了各站极端降水的频数和强度趋势变化。结果表明:山区(楚格峰)出现的极端降水数量呈上升趋势,且强度显著增强,在冬、夏2季亦如此。这与全球变暖背景下,山区的积雪融化导致对流活动增强以及大气环流影响水汽输送增强有关;在超过绝对阈值的极端降水方面,北方地区(不莱梅和波茨坦)发生频数保持稳定,无显著趋势变化,南方地区(卡尔斯鲁厄)有显著减少的趋势,且不莱梅的频数变化趋势与波茨坦相似,具有强正相关,而此2站与卡尔斯鲁厄的频数变化趋势呈反位相,有较强的负相关;除楚格峰外,极端降水强度变化无显著趋势。低海拔地区在冬季极端降水的频数和强度上,大部分有显著上升的趋势,而夏季,在2方面均出现不同程度的下降;极端降水频数和强度呈强正相关。     

近46年西藏高原昼夜降水变化趋势

选取西藏地区18个气象站1961～2006年逐时降水资料,分析近46年昼夜降水的变化趋势。结果显示:近46年,西藏大部分地区各时段夜雨率均呈减少趋势,昼雨率呈增多趋势;夜雨天数冬半年各区域都呈增多趋势,年和夏半年东北部和藏西北地区呈增多趋势,其他区域呈减少趋势,而昼雨天数大部分地区年、季都呈增多趋势。昼、夜雨率和雨次的年代际变率较大,各区域年代际变化不一致,无明显的增减趋势;夜雨率冬半年出现异常最多,各区域年、季多为异常偏少。昼雨率冬、夏半年出现异常较多,年和夏半年多异常偏少,冬半年基本上为异常偏多;夜雨天数夏半年出现异常的最多,东部地区以异常偏少居多,中西部地区以异常偏多为主。昼雨天数夏半年出现异常最多,南部边缘地区均为异常偏多,藏北地区也以偏多为主,其他区域多异常偏少。西藏大部分地区年、季昼夜雨率的大小更多依赖于降水强度,而非雨次的多少。     

中国近海海表温度变化的极端特性及其气候特征研究

本文基于1982–2017年日再分析数据，分析了中国近海海表温度变化的极端特性、历史演变、空间格局及可能影响，并探讨了与全球变化和区域气候变率的关联性。近30多年来，中国近海海表总体升温明显，尤以春季长江口附近及以南的外部近岸海域升温最为显著，线性升温速率高达0.2°C/(10 a)。相比而言，沿岸海域对气候变暖暂缓的响应可能更为明显；极端高(低)温强度以显著增强(减弱)为主，尤以春(夏)季幅度最大。沿岸海域春季极值温差增强显著，易通过物候变化引起生物迁移和赤潮等生态灾害突发、频发；北部海域极端事件持续天数大于南部，其中，黄海、东海极端高温持续天数增加显著，可能对渔业资源产生较大影响。受气候变暖暂缓影响，极端低温持续天数亦显著增加；极端高温在长江口附近，台湾海峡和南海北部等海域累积频次上升显著，未来极端海洋热浪事件可能持续增加，将对南海珊瑚礁等产生较大影响。极端低温累积频次以显著降低为主。然而长江口及以南沿岸极端低温在冬春季增强明显，可能对红树林等产生一定影响；太平洋年代际振荡(PDO)暖位相期间，ENSO暖事件得到增强，易引起中国近海海表极端低温的频发。北极涛动(AO)正位相时，限制了极区冷空气向南扩展，中国近海海表极端高温频次趋于增加，其危险性增强。     

海阳50a气候特征分析

根据海阳1961—2010年气温、降水量、日照、相对湿度等气象资料,应用气候倾向率、Mann-Kendall突变检测法、滑动t检验法,对海阳市气候变化及规律进行了分析。结果表明:历年平均气温、平均最高气温、平均最低气温、极端最低气温在过去的50a间呈显著的上升趋势,历年极端最高气温的上升趋势不显著,年代际变化特征突出;年降水量呈缓慢的减少趋势,变化趋势不显著,年代际间分布不均,变化较大,年降水量减少的原因是夏季和秋季降水减少;日照时数呈显著减少趋势,发生突变的时间点是2004年;年平均相对湿度呈现显著减少趋势,发生突变的时间点是1977年,秋季湿度减少最为明显。     

影响广西的台风极端灾害趋势风险分析

利用趋势性检验和R/S分析方法探讨了影响广西的极端台风灾害的风险演变趋势。结果表明:1961—2018年影响广西的台风频数呈显著下降趋势,但强致灾台风频数在近年来显著上升,未来可能持续增加;台风影响日期服从正态分布,极早与极晚事件的发生率相关性较强,变化趋势较为一致,均随着年代变化呈下降趋势,在未来可能继续下降;影响广西的台风最大风速≥39 m/s被定义为极端大风事件,其发生概率整体呈增加趋势,并在未来可能持续增加;影响广西的台风累计最大雨量服从伽马分布,降水量≥388 mm被定义为极端大雨事件,在58 a间其发生概率持续增长,在未来可能继续维持增长趋势。     

济宁地区极端气温时空变化特征分析

选用1970—2014年济宁市11个国家气象站逐月极端最高气温、极端最低气温和年高温、低温日数资料,采用线性倾向估计、累积距平、M-K突变检验和滑动t检验方法,分析了济宁市极端气温时空变化特征,得出极端最高和最低气温均呈上升趋势,且最低气温上升趋势较最高气温更加显著,各区域变化与全市情况基本一致,但也因地域差异而有所不同。其中,全市年极端最高气温总体呈弱上升趋势,西北部平原地区年极端最高气温平均值较东部山区和南部湖区偏高,高温日数以1.077d/10a的速率显著上升;季节变化不显著;在呈现上升趋势的月份中,仅3月和7月通过了α=0.05的显著性检验。全市年极端最低气温呈极显著上升趋势,南部湖区、东部山区和济宁城区上升较快,西北部平原年极端最低气温平均值较南部湖区偏低,最高与最低相差2.7℃,1986年存在一个由冷变暖的突变,年低温日数以-1.682d/10a的速率极显著下降,1987年存在由多到少的突变;夏、秋、冬季极端最低气温呈极显著上升趋势,以南部湖区、东部山区和济宁城区上升尤为显著,而春季不明显,西北部的梁山县四季变化均不明显;各月极端最低气温均呈上升趋势,但3月和8月不显著。     

1974—2020年珠江口外海海洋热浪变化趋势分析

基于珠江口大万山海洋站(21°56′N, 113°43′E)观测的1974—2020年逐日平均海表温度(sea surface temperature, SST)资料, 参照世界气象组织关于海洋热浪(marine heatwave, MHW)定义、强度分类标准及全球与北半球年平均表面温度资料, 采用相关及对比方法, 分析珠江口海洋热浪的变化趋势, 结果表明: (1)近47年来珠江口每年都出现MHW事件, 平均每年出现6.5次, 最多年13次(2020年), 且每年出现次数呈上升趋势, 平均每次持续时间为11.7d, 最长62d; (2)近47年来每年珠江口的MHW日数呈显著增加趋势, 上升率为1.81d·a^-1; (3)此时期各级MHW强度的出现日数占总出现日数的比例分别为中度18.92%, 强烈53.24%, 严重24.06%, 极端3.77%; (4)珠江口MHW日数上升及出现极端MHW的主要原因可能与全球气候变暖、南海高压增强和季风减弱有关。预估未来珠江口的MHW日数还会呈现上升趋势。     

水温对水产经济动物棘胸蛙(Paa spinosa)蝌蚪耗氧率、窒息点和排氨率的影响

以1月龄棘胸蛙蝌蚪(体长1.694±0.121cm,体质量0.548±0.062g)为研究对象,在静水停饲条件下,设置19℃、21.5℃、23℃、24.5℃和26℃等5个实验水温梯度,较系统开展了水温对其呼吸与排泄的影响研究。结果表明:(1)23℃为棘胸蛙蝌蚪表露正常耗氧的最适高温,24.5℃为其耗氧昼夜节律尚未发生根本性改变的高温临界;(2)棘胸蛙蝌蚪的日均Q10值对其响应水温变动具指示作用。其中,Q10值呈夜均昼均(P0.05),且昼均、夜均和日均Q10值均为峰值的水温范围仅为21.5—23℃;(3)所涉各实验组的排氨昼夜节律均呈夜均昼均(P0.05),且日均排氨率均与其夜均、昼均排氨率无显著差异(P0.05)。其中,致其时段排氨率表露异常的实验水温仅为24.5℃;(4)O︰N值大小及其昼夜变动特征均与其所处水温有着极为密切的关系,其中夜均、昼均和日均O︰N值均以24.5℃实验组为最大,夜均、日均O︰N值均以26℃实验组为最小,而O︰N值呈夜均日均昼均(P0.05)的实验水温则仅为23℃;(5)窒息点含氧量大体上有随水温升高呈显著增大的趋势,其中21.5—23℃为其窒息点含氧量保持相对稳定的温度范围。     

1949—2019 年影响山东的热带气旋时空分布及极端降水和大气环流异常

使用中国气象局热带气旋资料中心的热带气旋最佳路径数据集和NCEP/NCAR再分析资料提供的月平均数据,对北上影响山东的热带气旋（tropical cyclone,TC）及其造成的极端降水进行统计分析,并揭示了有利于 TC北移影响山东的大气环流特征。结果表明：影响山东的 TC主要出现 于 6—9 月,其中盛夏时节（7、8 月）TC对山东影响最大;TC影响山东时,强度主要为台风及以下等 级,或已发生变性;TC会引发山东极端降水事件,TC极端降水多出现在夏秋季（7—9 月）,其中8月的占比最大,9月次之,TC降水在极端降水事件中的占比约为 10%,但年际变化大,有些年份占比达60%以上,特别是1990 年以来 TC对极端降水的贡献显著增强;影响山东的 TC主要生成于西 北太平洋,多为转向型路径;当500 hPa位势高度异常场呈太平洋一日本遥相关型的正位相时,TC更易北上影响山东,此时西北太平洋副热带高压位置偏北,其外围气流会引导TC北上转向,对华东地区造成影响;850 hPa上,南海至西北太平洋存在异常气旋式环流,对流活跃,夏季风环流和季风槽加强,有利于TC的生成和发展,同时,华东、华南上空有异常上升运动,涡度增大,垂直风切变减小,水汽充沛,TC登陆后强度能得到较好的维持。     

1982–2019年渤、黄海海洋热浪时空变化特征分析

基于1982–2019年美国国家海洋和大气管理局最优插值海表温度资料,运用多种统计方法分析了渤、黄海海洋热浪（频次、持续时间、强度）的时空分布特征及与之相关的环流背景。结果表明:（1）海洋热浪具有一定的区域性差异,更强、更持久和更多的海洋热浪多集中在渤海和北黄海海区;（2）近38年来,渤、黄海海洋热浪变化趋势也具有明显的区域性差异,频次、年平均持续时间、年平均平均强度和最大强度总体呈增多、增强趋势,但朝鲜半岛沿岸海域没有显著变化,这与该地区的平均海温变化密切相关;（3）根据日平均海表面温度将海洋热浪分为中等、强、严重和极端4种等级,结果表明,除极端海洋热浪外,其他3种不同等级海洋热浪发生频次和增长趋势均存在显著的地理差异,中等强度海洋热浪在渤、黄海所有区域均频次偏多且有显著的增加趋势,而强和严重海洋热浪主要集中在我国的渤海海域,但渤、黄海区域极端海洋热浪几乎没有发生;（4）就渤、黄海区域平均而言,38年间,共发生83次海洋热浪,平均每年2.2次;海洋热浪具有明显的季节差异,不同等级强度的海洋热浪的多发季节均在夏季;（5）合成分析结果表明,夏季渤、黄海海洋热浪与大气环流密切相关,当从高层到低层贝加尔湖区域上空表现为大范围的相当正压结构的暖性高压异常时,盛行的下沉运动和高空西北气流,带来了晴朗的天气和更多的地面净太阳短波辐射,有利于渤、黄海海洋热浪的形成和维持。     

山东省大雾的气候特征分析

利用1971—2008年山东省112个国家气象观测站(泰山站除外)雾日资料,分析了雾的时空分布及变化特征。结果表明:山东省主要有5个雾区,分别是威海市;青岛附近;鲁东南沿海地区;潍坊到莱阳的半岛内陆地区;包括菏泽、聊城、德州和滨州大部分的山东西部地区)。总体上山东雾日年变化呈现振荡中增加再降低趋势。山东区域具有显著的雾日年变化趋势一致性的特点,山东内陆多地雾日年变化与山东省年平均雾日变化有很好的相关性。辐射雾多出现在秋冬季节,海雾主要出现在春夏季节,特别是4—7月,总体上看山东以内陆辐射雾为主。     

基于Mann-Kendall方法的胶东半岛海岸带归一化植被指数趋势分析

利用1998—2008年SPOT/VEGETATION逐旬共372期归一化植被指数时间序列影像数据,引入Mann-Kendall非参数趋势检验方法,分析了胶东半岛最近10 a来的归一化植被指数变化趋势。结果表明,最近10 a来,胶东半岛归一化植被指数变化趋势以衰减区域居主导地位,其中有明显衰减变化趋势的区域占半岛总面积的19.3%,有明显增强变化趋势的区域仅占半岛总面积的2.8%。归一化植被指数衰减区域在空间上沿海岸线呈环状分布,从沿海岸到远离海岸,归一化植被指数增强趋势逐渐明显,衰减最明显的区域大部分位于半岛沿海30 km以内,植被增强趋势最明显区域位于半岛中部山地及沿海防护林地区。人类活动及其空间分布是归一化植被指数变化的主要因素,其中沿海城市化、工业化和海岸湿地开发利用程度的提高导致归一化植被指数衰减,而山地植被保护和海岸防护林建设导致归一化植被指数增强。     

近50年华南沿海SST热事件变化的时空特征

根据华南沿海10个海洋站1960-2009年实测海表温度(SST)资料统计分析了近50年华南沿海SST热事件时空变化特点,得出如下结论:华南沿海SST热事件主要出现在6-8月份,SST热事件出现的频率以北部湾东北部海域最高,粤东沿海最低;导致SST热事件海区差异的原因是上升流及热带气旋存在海区差异;受全球气候变暖的影响,华南沿海年均SST有上升趋势,近50年来气候变化可划分为冷、暖两个时期,其相对暖期SST热事件的年频数、累计天数、每次SST热事件持续天数较相对冷期均有增加趋势.     

2000—2015年华北地区8月极端干旱的异常环流型及其波活动特征

利用1961—2015年华北地区54个国家级气象观测站夏季8月逐日降水资料和2000—2015年欧洲中期天气预报中心(ECMWF)再分析数据,研究了华北地区8月极端干旱的异常环流型及原因。结果表明:华北地区极端干旱事件以年际变化为主,2000—2015年华北地区极端干旱年在中高纬500 hPa高度距平场上存在“-、+、-、+”的异常波列结构,乌拉尔山西部地区上空存在较强的反气旋性距平使得暖脊加强向北收缩,同时贝加尔湖上空存在较强的反气旋性距平使得此处的高空脊强度异常加强,影响范围加大,这种异常环流形势导致高空脊前干冷西北气流输送到华北地区。欧洲西部地区是北半球中高纬波作用通量的关键区,该地区地表2 m温度呈明显增加趋势,同时该关键区对应的500 hPa垂直波作用通量TNZ也呈现明显增加趋势。由于异常热力强迫作用激发出EU波列,低层能量向上传输,高层能量向外频散影响下游乌拉尔山西部地区暖脊加强,造成中高纬环流异常,导致华北地区极端干旱事件频发。     

我国南海沿海台风及暴潮灾害趋势分析

利用中国气象局上海台风研究所(CMA)和国家海洋局(SOA)数据资料, 对南海沿海台风活动(1949—2016)和风暴潮灾害趋势(1989—2016)进行了统计分析。结果表明, 南海地区台风年登陆频数整体上呈微弱减少趋势, 但强台风影响及强度呈加强趋势; 1990年代中期台风登陆频数出现显著突变, 粤东地区受高强度台风的影响变得频繁, 粤西地区从2007年开始台风登陆强度逐年增强; 研究区域内台风强度分布一致性较好。文章还总结了典型的热带气旋路径, 分析了不同入射角范围的台风在强度和地区分布上占比的变化规律, 指出近年来中国南海沿海地区年强台风暴潮灾害发生频数增多, 年最大风暴潮等级有增大趋势。     

德州60a雨日和雨量及雨强变化特征

分析德州1951—2010年各类降水日数和降水量等资料,计算线性变化趋势系数和相关系数,结果表明:历年降水量平均10a减少19.5mm。大于等于0.1mm降水日数总体呈下降趋势,平均10a减少2.76d,且变化显著;大于等于150.0mm降水日数呈增多趋势,但变化不显著。大于等于25.0mm降水日数与年降水量变化之间的相关系数最大,为0.854,且相关显著。最长连续降水日数平均10a减少0.21d,最长连续无降水日数平均10a增加2.26d,最大连续降水量平均10a减少2.75mm,一日最大降水量平均10a减少1.80mm,1h最大降水量平均10a增加2.34mm,10min最大降水量平均10a增加0.49mm。总体上,德州降水资源呈减少趋势。150mm以上降雨日数有增多趋势,短时强降水等极端灾害性天气事件有增加趋势。     

近十年福州沿海赤潮的基本特征研究

收集统计了2008—2017年的福州沿海赤潮记录历史资料,对近十年福州沿海赤潮的基本特征进行综合分析,结果表明:(1)2012年赤潮发生的次数最多,2010年赤潮发生的面积最大。近五年(2013—2017年)与之前五年(2008—2012年)相比,赤潮的年发生次数、持续天数和发生面积都呈明显减少的趋势;(2)赤潮的发生期为3—9月,高发期为5—6月;(3)赤潮主要发生在黄岐半岛沿海、闽江口沿海、长乐沿海、福清湾-海坛海峡海域和罗源湾海域,大部分发生在黄岐半岛沿海。封闭型和半封闭型海域发生的赤潮较多,不同藻类的空间分布存在较明显的区域特征;(4)引发福州沿海赤潮的藻种有8种,分别是东海原甲藻、中肋骨条藻、米氏凯伦藻、夜光藻、柔弱拟菱形藻、圆海链藻、刚毛根管藻和丹麦细柱藻,其中前3者为主要影响种,作为其中唯一的有毒藻种,米氏凯伦藻虽然在发生次数、持续天数和发生面积上占比均不大,但是近十年福州沿海几乎所有由赤潮灾害导致的重大渔业经济损失均与其有关。