北京1960—2008年气候变暖及极端气温指数变化特征

应用均一化逐日气象观测资料,分析了北京地区1960—2008年气候变暖及主要极端气温指数的统计特征。结果表明：近49年来北京年平均气温增温速率约为0.39℃/10a,最高、最低气温变化具有明显的非对称性。霜冻日数和气温年较差呈现下降趋势,暖夜指数及热浪指数呈现上升趋势,除气温年较差外,其他极端气温指数的气候变率均在加大。北京年平均气温及极端气温指数主要存在21年、15～17年及准10年周期特征。年平均气温与极端气温指数之间存在较强相关性,气候变暖突变发生前后某些极端气温指数发生频率表现出明显差异。自1980年起,北京市区极端最高气温及其增温率明显高于近郊和远郊,高温日数市区多于近郊,近郊多于远郊;近、远郊极端最低气温温差高于城、近郊温差。     

北京西部地区气候变化及气候舒适度特征分析

利用位于北京西部山区的门头沟和斋堂两个国家气象站1980—2021年逐日气温、降水量、相对湿度、日照时数、风速等观测数据，分析北京西部的气象要素变化特征，并通过温湿、风效和舒适度三项指标统计月分布特征和年变化趋势。结果表明：门头沟区域的年平均气温、极端最高气温、年降水量和极端日降水量均呈上升趋势，而年日照时数和雨日呈现缓慢下降趋势。从气候舒适度来看，在全球变暖气候变化的大环境下，门头沟年“最舒适”的日数受影响不大，每年的5—9月最宜居，在此期间的气候条件能达到“大部分人舒适”及以上的标准。     

曲江近50年气候变化趋势

利用位于曲江的韶关国家气象观测站1956~2005年逐年气象资料,选取年平均气温、极端最高气温、极端最低气温、无霜期、降水量、平均相对湿度、蒸发量7个有代表性的气候要素,并制作冷暖、干湿指数,综合分析曲江近50年来的气候变化特征,发现其总体上具有暖、干的气候变化趋势。     

青藏高原中东部极端降水的时空变化特征

伴随全球气候变暖,极端降水事件明显增多,造成的灾害损失日益增加。青藏高原作为全球气候变化敏感区域,开展该区域极端降水事件时空变化特征研究有助于提升高原气候预测和防灾减灾能力。利用1961—2017年青藏高原中东部68个气象站逐日降水观测数据,通过百分位阈值法和线性倾向估计法,结合极端降水指数,分析该区域极端降水时空分布及变化趋势,探讨不同等级降水对总降水量的贡献。结果表明：青藏高原中东部地区各极端降水指数总体均由东南向西北递减,东南部是总降水和极端降水高值区,但该区域对整体降水量增加的影响较小。近57 a来,各极端降水指数整体均呈增加趋势,总降水量及其强度、强降水量、1日最大降水量和连续5 d最大降水量增加趋势显著,强降水量气候倾向率大于特强降水量,且强降水量占比明显增大,而特强降水量占比略有减小,表明强降水量增加对总降水量的贡献更大。强降水量和强降水、中雨日数与总降水量及其强度的变化趋势空间分布基本一致,区域东北部为显著增加区,中雨、强降水日数及雨量的增加导致高原中东部总降水量和极端降水量增加。     

1980-2020年山西省极端降水的研究

基于1980-2020年山西省109个气象观测站点的逐日降水资料,选取10个极端降水指数,采用气候倾向率、相关分析、因子分析、R/S预测方法等方法,对山西省极端降水进行了时空分布的研究,以期为山西省的气候变化、生态环境保护、防灾减灾、气象服务工作提供参考依据,结果表明：(1)从时间尺度来看,1980-2020年期间,山西省极端降水的强度和极值都有明显增加,连续干旱日数和连续湿日日数呈下降趋势,其余均表现出不同程度的增加,其中年总降水量增加幅度最明显;从空间尺度来看,年总降水量、降水强度、降水频率、极值均为从西北向东南逐渐增多,空间差异较明显;从各站点的空间分布来看,北部和中部地区的极端事件增加最显著,北部地区的干旱日数仍以增加趋势为主,连续湿日日数气候倾向率的空间差异较大,中部地区站点显著增加,南北部以减少趋势为主;(2)基于相关分析方法表明各极端降水指数(除干旱日数外)与年总降水量都有很好的相关关系,强降水量和极强降水量对年总降水量的贡献值呈现出增加趋势;采用因子分析方法提取了3个公共因子,方差贡献率累计达到了87％,可以看出极端降水强度和降水量指数在对极端降水方面影响较大;利用R/S分析法可以得到年总降水量、中雨日数、大雨日数、最大5日降水量这几个指数未来呈现弱减少趋势,而干旱日数仍为减少趋势,连续湿日日数为持续弱增加趋势。总体看来,山西省极端降水近年来呈现出增加趋势,在空间分布有明显差异。     

综合极端气候指数的定义和趋势分析

综合极端气候指数对于极端气候变化监测、整体认识区域极端气候变化趋势及其原因和影响,具有实际意义。根据中国常年极端气候特点和不同种类极端气候事件的经济社会影响,选取全国平均高温日数、低温日数、强降水日数、沙尘天气日数、大风日数、干旱面积百分率和登陆热带气旋频数等7种极端气候指标,定义两个综合极端气候指数,分别为7种极端气候指标简单(等值权重)合成的综合指数I和加权(差异权重)合成的综合指数II。综合指数II主要依据各种极端气候事件引发的灾害严重程度及其社会影响大小,分别确定其对应指标的相对重要性和权重系数。分析结果表明:1956～2008年,综合指数I序列表现出明显的下降趋势,说明中国地区常见的极端气候事件总体有不断减少、减弱的趋势;同期综合指数II序列没有表现出明显的升降趋势变化,说明对中国地区具有重大经济和社会影响的极端气候事件频率总体上没有发生明显变化。就各个单项极端气候指数变化来看,全国平均年高温日数、强降水日数和干旱面积百分率呈上升趋势,但除高温日数外,其他指数趋势变化均不显著;全国平均年低温日数、沙尘天气日数和大风日数呈下降趋势,且趋势性均很显著;登陆中国大陆的热带气旋频数有所减少,但趋势不很明显。因此,在全球气候显著变暖的半个多世纪内,中国地区多数常见的极端气候事件发生频率,或者显著减少,或者变化不明显;而对全国经济和社会具有重大影响的主要极端气候事件,其频率总体上未见明显趋势变化。     

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。     

近10年来黄河上游气候及水资源变化特征分析

利用黄河上游地区13个气象台站1961—2014年气温、降水量及唐乃亥水文站资料,分析了该地区年气温、降水量、蒸散量等气候要素及流量的变化特征。研究表明:2001—2014年黄河上游地区年平均气温持续升高,升温速率明显大于1961—1986年、1987—2000年;年降水量均呈显著增多趋势,年降水量变化的空间分布河曲下游增多趋势明显,年降水量近10年增加速率大于1961—1986年、1987—2000年;蒸散量变化不明显;近10年年流量呈显著增加趋势,增幅大于1961—1986年、1987—2000年,丰水年增加,枯水年减少。     

2000—2017年山地城市百色气候承载力定量评价

利用2000—2017年百色市气象资料和城市社会经济发展数据,构建以气候天然容量、极端气候事件压力、城市气候压力和城市协调发展能力四个评价指数组成的城市气候承载力综合函数,客观定量评价广西西部山地城市百色2000—2017年的气候承载力变化。结果表明：21世纪以来,百色市的气候承载力整体呈现一种波动上升的状态,反映百色的城市建设与气候之间的协调力增强,城市建设发展仍有较大的气候承载空间。百色城市气候承载力对极端天气气候事件,特别是干旱事件较为敏感;人为影响因子对气候承载力具有重要影响。提升气候承载力和应对气候变化能力应从提高防御自然灾害能力和城市协调发展能力、降低城市气候压力着手,建立可持续发展的城市气候生态系统。     

武汉市10个主要极端天气气候指数变化趋势分析

根据武汉市1951—2007年逐日气温、降水量计算分析了10个极端天气气候指数的变化特征。结果表明:1)4个气温指数中,年及四季高、低温阈值均为上升趋势,并造成最长热浪天数的延长和霜冻日数的减少;低温阈值升速明显快于高温阈值,高温阈值仅在春季变化显著,最长热浪天数仅在冬季变化显著;低温阈值则为极显著上升趋势,尤其是年和冬季,造成"热春"、"暖冬"频繁;暖夜、闷热、傍晚至夜间的强对流等显著增多,暖日、高温热浪增加,霜冻日大幅减少。2)6个极端降水指数以增趋势为主,其中强降水阈值、比例、日数以及最大5日降水量在冬季增趋势最明显,仅夏季强降水阈值、比例略有减小,冬季日降水强度的增大趋势、夏季持续干期的缩短趋势显著性水平分别可达0.1、0.01。3)一些气温指数在1980—1990年代发生突变,而降水指数未现突变。     

气候和气候变化领域的研究进展

该文回顾了过去几十年来中国气象科学研究院在气候和气候变化研究方面的成果, 主要包括对我国历史气候资料的恢复、重建和整理, 气候区划, 对我国气温和降水的研究, 对青藏高原温度和降水、近地层与边界层地-气过程, 大气热源特征和臭氧变化的研究, 古气候模拟, 对气候变化的预测理论和方法以及气候和气候变化对我国社会、经济的影响等方面的研究。近50年中国气象科学研究院收集大量气候资料并整理出版了《中国近五百年旱涝分布图集》; 对风能等资源进行了气候区划; 明确了近几十年中国地区在20世纪40年代和90年代出现了两个暖期, 20世纪50—60年代出现了相对冷期; 在全球变暖的背景下, 以四川为中心的西南地区自20世纪50年代到80年代一直在变冷; 20世纪80年代以后, 多雨带由华北南移到长江中下游地区; 提出青藏高原近地层与边界层地-气过程的综合物理图像; 发现青藏高原夏季臭氧低值中心; 模拟出青藏高原隆起过程中中国气候变化特征; 揭示出东亚季风环流系统及其成员; 设计了多种预报方法; 还将气候和气候变化研究成果向国家经济转化。     

从安徽气候变化看2003年洪涝和高温的必然性

利用近 50年温度和降水资料研究了安徽夏季气候变化特征 ,解释了 2 0 0 3年夏季洪涝、高温等极端气候事件出现的必然性。研究结果表明 :(1 )近 50年来安徽夏季温度呈下降趋势 ,降水则呈增加趋势 ,两者变化是相协调的。目前夏季温度处于较低的气候基本态 ,降水处于高基本态。 (2 )无论是温度还是降水 ,其变率都在 2 0世纪80年代中后期开始上升 ,目前均处于高气候变率时期。降水的“两高”(高基本态和高气候变率 )结合决定了 2 0 0 3年夏季洪涝出现的必然性 ;温度的较低基本态决定了“凉夏”背景 ,但由于基本态的回升和变率的加大 ,仍会出现像 2 0 0 3年夏季的若干高温天气。 (3)最大熵谱估计表明 ,安徽夏季降水变化的主周期为 2 5年 ,反映了降水的准两年振荡特征     

2000年以来中国区域植被变化及其对气候变化的响应

气候是植被变化的主要驱动因子,研究全球增暖背景下中国区域植被变化及其对气候的响应对于国家开展重大生态恢复评估和未来植被保护政策制定具有重要意义。利用2000-2016年MODIS植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)数据集,运用统计分析方法,从平均态、线性趋势、时间序列、相关性等方面系统分析了2000年以来中国区域植被变化及其对气候变化的响应。结果表明:中国区域NDVI在平均态上呈现从东南向西北递减的空间分布,受降水生长季的影响,东部地区植被指数明显较大;我国大部分地区NDVI呈现增加的趋势,其中湿润半湿润地区NDVI增长幅度为0.037·(10a)^-1,而在干旱半干旱地区变化较小[0.013·(10a)^-1]。NDVI的变化与气候驱动因素的相关性存在一定的区域差异,其中:NDVI与气温变化在东南沿海、东北东部以及青藏高原北部等地区呈现出显著正相关,而在青藏高原南部等地区呈现微弱的负相关;除青藏高原、塔里木盆地和东北北部等地区外,NDVI与降水量在全国大多数地区呈正相关。从全国平均来看,温度和降水变化对NDVI的贡献分别为7.5%和9.1%,其中温度对NDVI变化的贡献主要体现在湿润半湿润地区(9.3%),而降水的贡献则在干旱半干旱地区(12.2%)。植被变化对气候要素驱动的响应也呈现出明显的区域差异性,在我国东南沿海、云贵高原东部、四川盆地等南方地区以及黄河中下游、东北东部等部分地区,NDVI变化对气温的敏感性最强;而在中国北方干旱半干旱大部分地区,NDVI变化则是对降水驱动具有很显著的响应特征。总体而言,气温是驱动南方地区植被变化的主导因子,而降水则调控着北方地区植被生长变化。     

1957-2005年河南省降水和温度极端事件变化

利用河南省1957-2005年逐日降水,最高、最低和日平均气温资料,分析了近50 a河南省极端天气事件的变化趋势。结果表明：1957-2005年河南省暴雨日数、极端降水事件和严重干燥事件发生频率都在增加,但其线性趋势并不显著;暴雨和极端降水的变化趋势呈明显的南北差异;异常高温事件增加而异常低温事件减少,暖冬的趋势比较显著;高温日数和低温日数都显著减少,其变化趋势的空间分布具有很好的一致性。     

基于风险区划的农业干旱保险费率厘定——以河北省冬麦区为例

近年来,在气候变化和极端天气气候事件频发的背景下,干旱等农业气象灾害的频发已对我国尤其是河北省的粮食生产和农业发展的可持续性带来了严重威胁。选择或构建合适的农业干旱灾害风险指标开展干旱风险区划,并在此基础上进行灾害的保险费率厘定对于丰富农业保险模式,促进农业保险经营的稳定和发展具有重要的应用价值。本文基于作物水分亏缺率指数、降水距平百分率指数和抗旱指数等指标,构建干旱综合风险指数并开展风险区划研究;利用修正后的纯保险费率,得到适用于本研究区的保险费率厘定模型,探寻一种能较全面改善目前农业保险经营弊端的保险模式,从而实现冬小麦农业保险的持续健康发展。     

1957-2005年河南省降水和温度极端事件变化

 利用河南省1957-2005年逐日降水,最高、最低和日平均气温资料,分析了近50 a河南省极端天气事件的变化趋势。结果表明：1957-2005年河南省暴雨日数、极端降水事件和严重干燥事件发生频率都在增加,但其线性趋势并不显著;暴雨和极端降水的变化趋势呈明显的南北差异;异常高温事件增加而异常低温事件减少,暖冬的趋势比较显著;高温日数和低温日数都显著减少,其变化趋势的空间分布具有很好的一致性。     

RegCM4模式对雄安及周边区域气候变化的集合预估

基于CSIRO-Mk3-6-0、EC-EARTH、HadGEM2-ES和MPI-ESM-MR共4个全球气候模式,分别驱动区域气候模式RegCM4,所进行的RCP4.5（典型浓度路径）中等排放情景下25 km较高水平分辨率东亚区域21世纪气候变化模拟结果,针对雄安新区及周边区域,在对当代（1986~2005）气候进行检验的基础上,进行了该区域未来气候变化的多模拟集合预估,并给出了模拟间的差别。结果表明:RegCM4可以较好地模拟出分析区域当代平均气温和降水的分布及年内月循环变化特征;对与气温相关的极端气候事件指数,日最高气温最高值（TXx）和日最低气温最低值（TNn）,以及和降水相关的指数日最大降水量（RX1day）也有较好的模拟能力。雄安及周边区域未来平均气温、TXx和TNn将不断上升,高温热浪事件在增加的同时,低温事件将减少。未来分析区域平均降水量有所增加;而RX1day的增加更明显,且模拟间的一致性较好,不确定性相对较低,暴雨和洪涝事件的频率和强度均将增大。同时由于气温升高导致的潜在蒸发量相对于降水更大的增加,将使得区域水资源相对不足的现象加重。     

基于MaxEnt模型的薄壳山核桃气候适宜性区划

基于最大熵模型（MaxEnt）和GIS技术,提出一种薄壳山核桃气候适宜性区划方法。利用美国本土274个种植点,结合美国本土和中国云南省1981—2010年气候数据开展薄壳山核桃气候适宜性区划研究。结果表明:7月平均气温、年平均气温、30年极端最低气温、年降水量、3—5月降水量、年日照时数和4—5月日照时数为影响薄壳山核桃气候适宜性的主要气候因子。基于美国本土种植点构建的MaxEnt模型在该区域具有较高精度,但将模型直接外推用于中国云南省可靠性不足。因此,利用模拟区域和训练样本气候因子值域的偏离程度改进气候适宜性指数,并将云南省薄壳山核桃适宜性划分为最适宜、适宜、次适宜和不适宜4个等级。其中,最适宜区和适宜区分布于热量资源丰富、日照相对充足并具备较好冬季低温条件的亚热带地区和热带地区边缘。受云南省复杂地形和气候条件影响,区划结果呈现出破碎化分布。     

基于气候适宜度的南方柑橘种植精细化气候区划

为探究气候变化对南方柑橘种植气候适宜性的影响,基于气候适宜度函数建立柑橘发育期温度、降水、日照以及综合适宜度模型,对南方柑橘种植区近60年（1960—2019年）361个气象站观测数据进行精细化插值（Anusplin插值）并计算气候适宜度,采用自然断点法分4个等级对柑橘种植区进行气候区划,并分前、后30年对比分析研究区气候资源及适宜度的空间变化特征。结果表明:与前30年相比,后30年的温度适宜度并未出现较大变化,降水适宜度低值区有所扩大,日照适宜度低值区有所减小;柑橘最适宜种植区主要集中于四川东部、云南南部、重庆西北部、广西、湖北大部分区域;最适宜种植区面积减小约29%,不适宜种植区面积扩大约34%。经高温热害及低温冻害概率空间分布验证,区划结果的准确性较高,可以用于指导和优化柑橘种植及生产实践。