南阳市1960—2013年高温日数变化特征及原因分析

根据国家气象信息中心气象资料室1960—2013年南阳市地面气象月报表的观测资料,采用线性回归、简单相关系数法、M-K突变检验和Morlet小波分析等方法,研究了南阳市高温日数的变化特征,结果表明:1960—2013年南阳市共出现788次高温日;出现高温日数最多的是2013年,为37天;1987年无高温日。南阳市高温日数6月份最多,占高温天气发生总次数的36.7%;9月最少,占总次数的2.2%。从1960—2013年高温日的逐年分布情况可以看出,54 a间高温日数整体呈下降趋势,倾向率为-1.59天/10a。南阳市年高温日数在20世纪70年代的降低是一突变,具体是从1971年开始。由南阳高温日数小波系数实部图可见,高温日数存在多重时间周期尺度上的嵌套复杂结构现象,包含了多个不同尺度的周期变化,南阳年高温日数变化存在3个明显的周期振荡,分别是10~12 a、26~28 a和50~51 a的尺度。从小波方差图中可以看出,12 a、28 a、50 a存在峰值,其中尺度50 a峰值最高,能量最大;其次是尺度12 a的。高温日数较多年比高温日数较少年6—8月500 h Pa平均环流场副高西伸脊点更偏西;高温日数较多年500 h Pa平均环流场更为平直,以纬向环流为主,不利于冷空气南下,因此多晴热天气。高温日数较少年环流场上华北地区波动幅度更大,冷空气和降水天气过程较多。1960—2013年5—9月降水量呈增加趋势,这也相应地减少了高温天气。1960—2013年5—9月南阳市日照时数一直处于下降趋势,日照时数的下降也使高温日数减少。     

南阳市1960—2013年高温日数变化特征及原因分析

根据国家气象信息中心气象资料室1960—2013年南阳市地面气象月报表的观测资料,采用线性回归、简单相关系数法、M-K突变检验和Morlet小波分析等方法,研究了南阳市高温日数的变化特征,结果表明:1960—2013年南阳市共出现788次高温日;出现高温日数最多的是2013年,为37天;1987年无高温日。南阳市高温日数6月份最多,占高温天气发生总次数的36.7%;9月最少,占总次数的2.2%。从1960—2013年高温日的逐年分布情况可以看出,54 a间高温日数整体呈下降趋势,倾向率为-1.59天/10a。南阳市年高温日数在20世纪70年代的降低是一突变,具体是从1971年开始。由南阳高温日数小波系数实部图可见,高温日数存在多重时间周期尺度上的嵌套复杂结构现象,包含了多个不同尺度的周期变化,南阳年高温日数变化存在3个明显的周期振荡,分别是10~12 a、26~28 a和50~51 a的尺度。从小波方差图中可以看出,12 a、28 a、50 a存在峰值,其中尺度50 a峰值最高,能量最大;其次是尺度12 a的。高温日数较多年比高温日数较少年6—8月500 h Pa平均环流场副高西伸脊点更偏西;高温日数较多年500 h Pa平均环流场更为平直,以纬向环流为主,不利于冷空气南下,因此多晴热天气。高温日数较少年环流场上华北地区波动幅度更大,冷空气和降水天气过程较多。1960—2013年5—9月降水量呈增加趋势,这也相应地减少了高温天气。1960—2013年5—9月南阳市日照时数一直处于下降趋势,日照时数的下降也使高温日数减少。     

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。     

中国东部地区夏季极端高温的特征分析

利用中国东部地区449个气象站的日最高气温资料,应用趋势分析法等,分析了1960-2012年夏季极端高温日数、持续高温日数的时空变化特征。分析发现:北方地区、华南地区和杭州湾周围地区两个高温指数都呈现增加趋势,长江与黄河之间的中部地区都减小。而在长江下游南部地区极端高温日数显著增加,但持续高温日数却明显减少。从季节特征上看,淮河以北的地区两个高温指数主要集中在6、7月;而以南的区域主要集中在7、8月。各个地区的这两个高温指数与降水日数均呈现显著的负相关,但南北有明显的差异,北方地区负相关的在年际变率以及5 a尺度都很显著,而中部地区则只在年际尺度上显著。杭州湾与华南地区持续高温日数与降水日数的相关体现在5 a尺度上。北方极端高温的显著增加与该地区降水日数与降水量明显减少密切相关。西北太平洋副热带高压显著的西伸,与东南地区的两个高温指数的变化有关。     

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。     

华南地区城市化对区域气候变化的影响

按照人口数将华南地区站点分为大城市站、一般城市站、郊区站,并利用华南地区1960~2011年的站点观测资料分别计算了3类站点年平均、季节平均的气温、高温日数、降水、相对湿度、风速、日照时数距平序列的变化,分析了城市化对华南地区区域气候的影响。结果表明:相较于背景场,大城市的平均气温有更明显的上升趋势;高温日数在3类站点中均有增加的趋势,在城市化的影响下,大城市的高温日数有明显的增加;平均气温日较差在整个华南地区均有下降趋势,特别是在大城市中。在3类站点中,降雨总量均有减少的趋势,且降雨更多的以中雨及以上的形式表现。该地区的相对湿度、风速、日照时数均呈现减少趋势,在城市化影响下,大城市的相对湿度、风速、日照时数均有明显的减少。华南地区处于我国最大的城市群之一——珠江三角洲地区,同时处于气候系统复杂的热带季风区,因此有必要研究城市化对该地区多个气象变量的可能影响。     

1960～2018年中国高温热浪的线性趋势分析方法与变化趋势

高温热浪直接影响人体健康和作物生长。研究全球变暖背景下我国高温热浪发生率的趋势是气候变化研究的基本问题之一,可为人们的生产生活等提供重要的科学信息。目前对于高温热浪趋势的研究大都使用最小二乘（Ordinary Least Squares,OLS）方法估计趋势,结合学生t检验判断趋势的统计显著性。本文审视了以往常用方法在研究我国高温热浪发生率的线性趋势时的适用性。首先,以2018年东北局部地区因当年高温日数异常多而形成离群值的例子展开,说明OLS方法估计趋势时对离群值非常敏感,造成虚假趋势。进一步,通过正态分布检验和自相关计算,发现1960~2018年中国至少有91.14%站点、90.06%格点的高温日数和92.18%站点、87.74%格点的热浪次数的序列不服从正态分布,而且多数存在自相关。采用一种不易受离群值影响并考虑自相关的非参数方法,本文对1960～2018年中国站点和格点、4个典型区域以及全国平均的高温日数和热浪次数的线性趋势做出了更为准确的估计。研究发现,高温日数显著增多的站点主要出现在华南和西北地区,热浪次数呈显著增多趋势的站点目前几乎仅限于华南地区和新疆的个别站点;区域平均而言,仅有华南区域和西北区域的高温日数和热浪次数是显著增多的,华北区域和东北区域趋势并不显著;全国平均的高温日数和热浪次数都是显著增多的。本文对高温热浪的趋势及其显著性估计、统计预测的方法选择上有重要参考价值。     

上海市极端高温天气变化特征

利用1960—2013年上海市徐汇站日最高气温、日最低气温和相对湿度及2004—2014年上海市10个气象站夏季日最高气温与日最低气温等观测资料,采用夏季日最高气温、高温日数、暖夜日数、高温热浪指标、炎热日数和广义极值分布等分析了上海市极端高温天气的变化特征。结果表明:1960—2013年上海市夏季日最高气温明显升高,暖夜日数和高温热浪指标明显增加,均在2013年达最大值,炎热日数和广义极值分布在1976年出现转折呈两种变化趋势。2004—2014年上海市徐汇站极端高温现象最显著,奉贤站、金山站和崇明站极端高温现象最不显著。不同极端高温指标可综合表征极端高温事件的变化趋势。     

河北省近50年最高气温及高温日数变化特征

利用河北省70个站近50年的观测资料,分析了河北省最高气温和高温日数年际和年代际演变特征及其区域差异。结果表明:全省及各区域年平均最高气温呈现升高态势,全省大部分地区增温在0.5~1.0℃之间。冬季增温幅度最大,春夏季次之,秋季最小;全省70%左右的站点从20世纪60年代到90年代大于等于30℃高温日数呈现增加趋势,80年代到90年代是增幅最大的时段。增加幅度最大的区域是冀东平原区;大于等于35℃高温日数各年代平均值变化幅度相对平缓,年际变化则呈现先降后增的变化趋势,变化幅度小且增加趋势不明显。     

河南夏季高温日数的时空分布特征及500hPa环流型

对河南省40个代表站1961-2005年夏季≥35℃高温日数进行经验正交函数(EOF)展开分析,结果显示,前3个典型场基本能反映河南夏季高温日数分布的主要特征,前3个模态的累积方差贡献率达85%。据此,得出河南夏季≥35℃高温日数的时空分布类型为全省一致型、西北至东南差异型和西南至东北差异型。第一模态对应的时间系数序列的变化幅度最大,第二模态对应的时间系数序列的变化幅度比前一个时间序列要小。第一模态的时间系数演变显示,河南夏季高温日数平均呈减少趋势,且存在2~4 a、8~14 a的周期变化,目前河南夏季高温日数正处于偏多状态中。应用逐日20时500 hPa ECMWF北半球格点资料,对1991-2005年河南典型的大面积持续高温下的环流形势进行普查、分类,分别求各种类型下的环流平均场,从而得到河南省高温的两种环流型,即贝加尔湖高压型和副热带高压型。     

鄱阳湖流域气候变化事实研究

基于江西79个气象站1961-2010年逐日气温和降水观测资料,采用滑动t检验和Mann-kendell法对鄱阳湖流域年平均气温进行突变检验分析,利用线性回归方法分别对鄱阳湖流域气温、降水量、降水日数、降水强度等要素的变化趋势进行了分析。结果表明：（1）1961-2010年鄱阳湖流域年平均气温为18.0℃,升温趋势明显,升温率达0.16℃/（10 a）,在1996年出现显著突变。冬季升温趋势最明显,夏季气温虽呈上升趋势,但不显著。（2）流域平均年降水量为1643 mm,呈略增多趋势。20世纪60-80年代和21世纪00年代降水量偏少,90年代降水量相对偏多。最大年降水量出现在1975年,为2149.6 mm;最小年降水量出现在1963年,为1111.6 mm。（3）流域年降水日数总体呈现下降趋势,下降率约为6.9 d/（10 a）。其中,小雨日数下降最为显著,下降率约为7.1 d/（10 a）;中雨日数呈略下降趋势;大雨和暴雨日数呈现略增加趋势。（4）流域年降水强度总体呈现上升趋势,每10 a上升约0.52 mm/d,说明流域降水集中度增大,强降水事件增多。     

近48年内蒙古中西部地区高温日数时空特征及其环流特征分析

利用1961--2008年内蒙古中西部地区5—9月逐日最高气温资料和国家气候中心提供的北半球500hPa高度场（5-10网格距）资料。定义了3种不同强度的最高温度日。统计了近48年5—9月各月不同强度最高气温发生频率,进行时空特征分析。分析日最高气温日数高发期的夏季（6—8月）强日最高气温日数典型年北半球500hPa高度距平场分布特征。结果表明：近48年5—9月各月日最高气温日数高发期在夏季（6—8月）;7月最多,9月最少;气候变暖使得日最高气温日数有明显增加;日最高气温日数典型偏多年和典型偏少年的北半球500hPa高度距平场在欧亚大陆出现明显相反的分布特征。     

西藏地区暴雨指标及暴雨事件的时空变化

利用西藏1971-2012年38个站点逐日降水资料,综合应用累积分布函数值、百分位以及标准差等方法,计算了西藏各站点的暴雨指标,在此基础上对西藏暴雨事件的时空特征进行分析。结果表明：（1）西藏暴雨阈值为17.2～41.2 mm,呈自东南向西北逐渐变小的分布规律。最大值位于南部的聂拉木,西部的狮泉河最小;（2）年均暴雨日数在0.3～2.9 d之间,与年雨日、年降水量分布一致,自东向西递减;（3）东部暴雨日数在1971-1995年期间存在4～5 a的显著周期,1995-2012年为2～4 a的显著周期。南部暴雨日数在20世纪80年代至21世纪初存在2～4 a显著周期和8～10 a周期。沿雅江一线在整个时段存在3～6 a的显著周期。（4）在暴雨日数的时间转变上,东部无明显突变;南部地区突变增加开始于1982年,在1988-2012年增加趋势显著;沿雅江一线突变增加始于1976年,1998-2004年暴雨日数增多趋势明显。     

Extreme Temperature Change of the Last 110 Years in Changchun,Northeast China

In China and East Asia,the long-term continuous observational data at daily resolution are insufficient,and thus there is a lack of good understanding of the extreme climate variation over the last 100 years plus.In this study,the extreme temperature indices defined by ETCCDI(Expert Team on Climate Change Detection and Indices)and local meteorological administrations were analyzed for Changchun City,Northeast China,by using the daily maximum temperature(Tmax)and daily minimum temperature(Tmin)over 1909?2018.The results showed that extreme cold events,such as cold days,cold nights,frost days,icing days,and low temperature days,decreased significantly at rates of?0.41 d(10 yr)^?1,?1.45 d(10 yr)^?1,?2.28 d(10 yr)^?1,?1.16 d(10 yr)?1 and?1.90 d(10 yr)^?1,respectively.Warm nights increased significantly at a rate of 1.71 d(10 yr)^?1,but warm days decreased slightly and the number of high temperature days decreased at a rate of?0.20 d(10 yr)?1.The frequency of cold surge events increased significantly at a rate of 0.25 d(10 yr)^?1,occurring mainly from the mid-1950s to late-1980s.The average Tmax,average Tmin and extreme Tmin increased at rates of 0.09℃(10 yr)^?1,0.36℃(10 yr)^?1 and 0.54℃(10 yr)^?1,respectively;and extreme Tmax decreased significantly at a rate of?0.17℃(10 yr)^?1.In 1909?2018,1951?2018 and 1979?2018,the indices related to cold events decreased,while the trends of the indices related to warm events were different for different periods.     

河北省雾凇和雨凇气候特征及气象条件分析

利用1980—2009年河北省142个气象站的雾凇、雨凇资料、河北省南部94个气象站的地面观测资料和邢台探空资料,分析了河北省雾凇、雨凇的时空分布特征;利用箱线图分析了河北省南部适宜雾凇、雨凇出现的温度、湿度和风速等气象条件。结果表明：（1）在空间分布上,雾凇、雨凇主要出现在河北省南部,东部平原多,西部山区少;在时间分布上,雾凇、雨凇均出现在11月至次年3月。（2）适宜雾凇出现的气象条件是雾日并且气温在-7.2～-3.1℃之间、相对湿度≥92%、风速≤1.2 m·s~（-1）;雾凇出现时,95%的情况出现了逆温层。（3）适宜雨凇出现的气象条件是雨日并且气温在-4.1～0℃之间、相对湿度≥87%;雨凇出现时均有逆温层出现。（4）雾凇、雨凇高值区的相对湿度明显高于低值区,因此相对湿度大是雾凇、雨凇高值区形成的主要原因。     

An Abrupt Increase in the Summer High Temperature Extreme Days across China in the mid-1990s

Based on the daily maximum surface air temperature records from an updated homogenized temperature dataset for 549 Chinese stations during 1960-2008,we reveal that there is an abrupt increase in the number of days with high temperature extremes (HTEs,an HTE day is defined when the maximum temperature exceeds the 95th percentile of the daily maximum temperature distributions) across China in the mid-1990s.Before this regime shift,the average number of HTE days is about 2.9 d yr 1 during the period from the 1970s to the early 1990s,while it rocketed to about 7.2 d yr 1 after the mid-1990s.We show that the significant HTE day increase occurs uniformly across the whole of China after the regime shift.The observational evidence raises the possibility that this change in HTE days is associated with global-scale warming as well as circulation adjustment.Possible causes for the abrupt change in the HTE days are discussed,and the circulation adjustment is suggested to play a crucial role in the increase in HTE days in this region.     

近45a黄冈市气温和降水的变化与异常特征分析

利用线性倾向率、滑动平均、小波分析、异常分析等方法,对黄冈市45a来（1961～2005年）气温和降水变化事实进行诊断分析,着重分析气温和降水的年际变化、年代际变化等基本气候特征。结果表明,黄冈市年平均气温呈上升趋势,特别是自1980年代后期上升尤为明显,冬、春季增温对该市年平均气温贡献最大;平均气温变化阶段性明显;气温周期性变化明显,平均气温主要有4a和6a年际周期、13a和20a年代际周期;45a中没有出现异常偏冷年,异常偏暖年出现过1次（1998年）;年最高气温呈弱上升趋势,阶段性明显,冷暖交替变化;年最低气温呈明显上升趋势;年降水量呈增多趋势,1980年代为降水峰值期;降水量周期性变化明显,主要有6～7a年际周期、13a年代际周期;45a中降水异常偏多和异常偏少均未出现。     

武汉市盛夏高温气候特征和成因及预报

利用1950～2005年盛夏(7～8月)逐日武汉市最高温度、2002年和2003年6～8月T213格点风和垂直速度资料,分析了武汉盛夏高温的气候特征,研究了高温过程及西太平洋副热带高压活动特点。分析结果表明:20世纪50年代末至60年代初、60年代中期、70年代后期、90年代和2000～2005年为高温日数偏多的5个阶段。80年代高温日数偏少。对较大的时间尺度而言,强的高温集中在50年代后期至60年代以及90年代后期至2005年。强高温过程集中在7月下旬至8月上旬。西太平洋副热带高压持续稳定控制长江中下游,是造成高温及强高温过程的主要环流系统。选用ECMWF和T213温度和纬向风场预报产品,应用灰色预测方法建立了武汉市盛夏日最高温度预报模型,该模型试用于2003年和2006年盛夏高温预报,检验结果表明该模型提供的高温定量预报有一定的参考价值。     

长沙市夏季百叶箱内外温度特征

对长沙市2011、2012年夏季(6—9月)百叶箱内外温度同步观测资料进行统计分析,结果表明:百叶箱内外温度呈现白天箱外温度高于箱内,晚上低于箱内的日变化特征,但不同类型天气交替时间存在早晚不一。箱内外夏季平均温度、极端最高温度的变化趋势一致,但箱外温度高于箱内,且不同类型天气百叶箱内外温度存在差异,阴雨天平均相差1.2℃,多云差2.8℃,晴天差3.1℃,极端最高温差达6.4℃。特别是日最高温度大于等于35℃的高温日数,2年箱内共出现61天,而箱外多达125天;箱内极端最高温度为38.9℃,而箱外极端最高温度高达42.0℃。因此,在高温预报和公共气象服务工作中,应当要考虑外界温度(百叶箱外温度)与百叶箱内温度之间存在的差异。