近50年来祁连山及河西走廊极端气温的季节变化特征

利用1960～2009年的日平均气温资料,采用线性趋势、Morlet小波分析、Mann-Kendall法对祁连山及河西走廊极端气温的季节变化特征进行了分析。结果表明:各季节极端高温天气呈显著增多趋势,极端低温天气呈显著减少趋势;各季节极端气温天气的变化周期略有不同,春、夏、秋、冬季极端高温天气的主周期分别为8、14、16、16 a,极端低温天气的主周期分别为14、16、14、6 a;春、夏、秋、冬季极端高温天气分别在2002、1997、1994、1986年突变增多,极端低温天气分别在2002、1997、1987、1986年突变减少,秋、冬季极端气温天气对全球气候变暖的响应比春、夏季早。     

内蒙古大兴安岭林区极端气温事件变化特征

利用内蒙古大兴安岭林区11个气象站1971~2014年日平均气温数据,采用线性趋势、Morlet小波分析、克里金插值法对内蒙古大兴安岭林区极端气温的年变化进行分析。研究表明：极端高温天气和生物生长季天数在20世纪80年代中期以后呈显著增多趋势,极端低温天气呈显著减少趋势;在空间分布上,所有站点极端高温天气和生物生长季天数呈上升趋势,极端低温天气呈下降趋势,但空间差异明显。极端低温天气主要受27、18、11、7 a时间尺度周期影响。极端高温天气28 a左右周期振荡最为强烈,视为第一主周期,对极端高温天气影响最为显著,在2018年以后的大约8 a间（2019~2026年）极端高温天气可能会更加频繁。生物生长季受28 a时间尺度周期影响,且在2015~2022年生物生长季天数增长处于偏大期。     

近50 年来祁连山及河西走廊地区极端降水的时空变化研究

利用1960~2009年的日降水量资料,选用13项极端降水指数,采用线性趋势、10年趋势滑动、Mann-kendall等方法,对祁连山及河西走廊地区极端降水的时空变化特征进行了研究。结果表明：极端降水日数呈增多趋势,极端降水强度呈减小趋势,极端降水总量呈增加趋势,连续干旱日数、连续湿润日数呈减少趋势,一日最大降水量、五日最大降水量呈增大趋势;极端降水变化存在一定区域差异,走廊平原中西部的降水明显增加,降水变率在减小,走廊平原中部极端降水的日数在增多,降水极值在增大,走廊平原祁连山东部的降水在增加,降水极值在增大,但连续极端降水的总量在减少,祁连山中部的降水在明显增加,降水的极端性在明显增大,对气候变暖的响应最敏感;不同极端降水指数分别在20世纪60年代中期、70年代中期、80年代初期、80年代中后期、90年代中期发生了突变,这些突变点与东亚季风、南亚季风、西风环流等大尺度环流系统强弱变化的时间点是一致的。     

西北干旱区极端气候水文事件特征分析

中国西北干旱区是对全球变化响应最敏感地区之一。气候变化导致气候水文系统的不稳定性加剧,极端气候水文事件的频度和强度增大、重现期缩短,灾害程度加重。借助资料分析和文献阅读,对过去50 a中国西北干旱区极端气候/水文事件的发生规律、影响机制及未来趋势进行了梳理总结,主要结论如下：（1）西北干旱区的极端气候/水文事件呈逐年增加趋势,特别是20世纪70年代以来增加显著;气温和降水极值都表现为一致的增强趋势。降水量的增多是降雨频率和强度共同增加的结果。（2）中国西北干旱区低温、降水极值在1986年左右发生了明显的突变,高温极值在1996年左右发生突变。突变后,气温和降水极值均发生了显著增强变化。（3）北半球极涡面积指数和青藏高原指数对西北干旱区气候极值变化具有重要影响,冬季极值还受冬季北极涛动和北大西洋涛动等影响。（4）新疆地区有变暖湿趋势,而河西走廊东部则为变干趋势。强大的西伯利亚高压和增强的贝加尔湖气流造成新疆地区降水增加,而河西走廊干旱增加是由东亚夏季风减弱引起的。     

祁连山及河西走廊气候变化的时空分布特征

利用祁连山区及河西走廊20个气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析、5 a趋势滑动、Spline插值法,进行气候变化的时空分布特征分析。结果表明：祁连山及河西走廊的气温在20世纪60—80年代偏低,90年代以后偏高;气温的年际变化率为0.0298 ℃·a^-1,并且升温趋势显著;大部分地区的增温幅度在0.02~0.04 ℃·a^-1之间,其中祁连山区的增温幅度大于走廊平原;气温的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,大致以黑河干流为界,中东部地区的增温幅度从南到北呈增大趋势,而中西部地区从南到北呈减小趋势;降水在60年代偏少,其他年代偏多,其中2000年以后明显增多;降水的年际变化率为0.6571 mm·a^-1,不过增加趋势不太明显;大部分地区降水的增加幅度在0~2 mm·a^-1之间,其中祁连山区的增加幅度大于走廊平原;降水的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,其增加幅度从南到北呈减小趋势。     

近50年来河西走廊平原区气候变化的区域特征及突变分析

近50年来,河西走廊平原区的气温在20世纪60~80年代偏低,90年代以后明显偏高,其中冬季升温显著,而降水在60年代偏少,70年代最多,80年代又偏少,90年代以后又偏多,2000年以来秋季降水增加显著。在全球变暖背景下,走廊平原区的气温突变明显,而降水突变不明显;区域气温突变比较一致,春、夏、秋季在90年代中后期发生升温突变,冬季在80年代中期发生升温突变,年平均气温在80年代中期和90年代中后期也发生升温突变;降水突变存在一定的区域差异,东、西部降水在60年代中后期发生突变,突变后降水量增多。     

长株潭地区20世纪50年代以来极端气候事件变化特征

基于长沙、株洲、湘潭3个气象站1951-2006年期间的气温、降水资料,分析了长株潭地区极端高温、极端低温、暴雨和干旱事件的变化特征.结果表明:该地区极端高温、低温和干旱事件变化总体皆呈显著下降趋势;暴雨频次略有上升,但不显著;基于Morlet函数的小波分析显示,本区50年代以来的极端气候事件表现为较明显的3～6a周期和较弱的8～14a周期.     

陕西榆林地区1954-2013年极端气温变化特征

对1954-2013年横山站、榆林站、绥德站的每日气象资料,运用线性拟合及累积距平、Mann-Kendall突变检验、主成分分析和Morlet复数小波等方法对WMO发布的10种极端气温指数进行了计算和分析。结果表明：榆林地区近60年极端最高气温、极端最低气温都呈上升趋势,冰日天数、霜日天数、冷夜天数、冷日天数呈下降趋势,夏日天数、热夜天数、暖夜天数、暖日天数呈现稳步上升趋势。近60年,榆林市极端气温的变化存在明显的阶段特征,并有突变现象发生。各指数的突变主要发生在20世纪90年代。暖指数的变化是榆林地区近60年气温呈上升趋势的主要原因。榆林地区冬春季气温升高是年平均气温上升的主要原因。33 a左右的周期是10个指数比较稳定的周期,共同反映榆林地区极端天气的周期规律。极端暖指标在未来持续上升,极端冷指标则持续下降。研究区极端高温天气增加,会导致旱灾等极端天气增加的概率,并对森林防火产生一定的压力。极端低温天数的减少导致易发生森林和草原的病虫灾害,应做好预防工作。     

近45年雅鲁藏布江流域极端气候事件趋势分析

利用雅鲁藏布江流域10个气象台站1961-2005年逐日最高气温、最低气温和日降水量资料,分析了该流域气温和降水等气候极端事件的变化趋势.研究表明:近45年以来,雅鲁藏布江流域夜间和白天极端低温日数分别以1.94和0.97天/10年的趋势在显著减少,夜间极端低温日数减少在冬季最明显,白天极端低温日数在秋季减少最明显:夜间极端高温日数和白天极端高温日数分别以3.03和1.26天/10年的速度显著增加,夜间极端高温日数增加在夏季最明显,白天极端高温日数增加在冬季最明显;日较差以0.11℃/10a的速度在显著减少,主要发生在冬季:最大的1天降水总量和逐年连续无降水天数有减少趋势,最大的5天降水总量、中雨天数、逐年平均降水强度和逐年连续降水天数有增加趋势,90年代以来增加趋势明显,与该地区经向风与水汽通量增加有关.     

华北农牧交错带夏季极端气候的趋势分析

利用1956~2001年日降水量及日平均气温资料,分析华北农牧交错带极端气候事件的长期变化趋势。对降水极端事件的分析季节为5~9月,温度为6~8月。结果发现暴雨 (日降水 ≥50 mm) 频数没有显著的线性变化趋势,但1980年前后发生了明显的年代际尺度变化,1980年代到1990年代初,频次显著减少,此期间暴雨发生的时间更加分散。定义连续无雨的天数为干燥事件。发现虽然降水量没有显著的变化,但是严重干燥事件 (连续0降水日 ≥10天) 的频数却呈显著增加趋势 (+8.3%/10a), 超过99%信度水平。最高和最低的10%温度分别定义异常高温和异常低温,则异常高温的频数有显著增加趋势 (+20.9%/10a),特别是1990年代后期以来增加非常突出。异常低温频次有减少的趋势 (-15.1%/10a),超过99%信度水平。严重干燥事件及异常高温事件的强烈增加,可能是造成近来北方干旱频繁发生的重要原因。     

近55 a渭河流域气候变化

利用渭河流域21个气象站点1960-2015年逐日气象资料,应用一元线性趋势分析、Penman-Monteith模型和Morlet小波分析等技术手段分别研究年、月地表湿润指数,并对其进行标准化和气温、降水以及极端干旱事件的变化趋势计算,并分析年内变化规律,以期更好的揭示渭河流域近55 a气候的变化规律。结果表明：（1）渭河流域近55 a的气温总体上在波动中呈小幅增加的趋势,其中20世纪80年代中期到90年代初期气温的增长幅度较大,为气温升高的主要时期,年均降水量和极端干旱频率呈现小幅减少的趋势,下降的主要时期集中在80年代中后期到90年代初期和21世纪初。（2）小波周期分析发现渭河流域极端干旱事件的震荡周期尺度为13～15 a和25～30 a,气温震荡周期的时间尺度为13～15 a和25～30 a,年降水量的小波振荡周期为15～17 a和25～30 a。主震荡周期的时间尺度均为25～30 a,次震荡周期的时间尺度也较为接近,为13～15 a和15～17 a,说明三者的变化规律在一定程度上有一定的相似性。（3）研究区内5个区域的气候变化特征同时存在着一定的差异性,天水-西吉流域的年均降水量和极端干旱事件发生频率的减少幅度和年均气温的增加幅度是5个区域里变化最大的,吴其-状头区域的年均降水量和极端干旱事件的减少频率和年均温度的增加频率是5个区域里变化幅度最小的,但在总体上各区域气候要素变化趋势上是保持一致的。     

1957-2012年讨赖河流域潜在蒸发量变化

在气象观测数据基础上,运用数理统计方法对讨赖河流域1957-2012年潜在蒸发量变化的研究表明：（1）讨赖河流域潜在蒸发量的季节变化不尽相同,秋、冬季潜在蒸发量20世纪60、70年代偏少,80、90年代及2000年后偏多;春、夏季潜在蒸发量60、80年代偏高、90年代及2000年以后偏低,年和湿季变化趋势相似,均表现为60-80年代偏低,90年代及2000年以后偏高。（2）就年际变化而言,年和湿季潜在蒸发量的变化趋势较为相似,季节潜在蒸发量均表现为增加趋势,夏季增幅最大,秋季最小。（3）各季节和年序列均存在10～15年的短周期变化及26～28年的长周期变化。（4）流域春、夏、秋、冬以及年和湿季潜在蒸发量分别在1995、2000、1984、1980、1997年和1992年突变增加,并通过了0.01的显著性水平检验;干季潜在蒸发量经历了两次突变增加,分别发生在1980年和1995年。     

新疆极端降水的气候变化

采用1961～2000年55个气象台站的逐日降水观测资料,分析近40年来新疆极端降水的气候变化、发展趋势和空间分布差异。用Mann-Kendall法对年极端降水量进行突变检验。研究表明：(1) 只有天山北麓经济带和天山南麓国家级棉花基地阿克苏地区极端降水量和频次有显著增多,尤以80年代以后明显,年极端降水量于1980年发生了气候突变,这种气候变化是由夏半年极端降雨量和频次增多导致的。(2) 新疆极端降水强度无显著变化,极端降水频次的显著增多导致极端降水量的显著增多。(3) 极端降水对年总降水量的贡献天山山区占年降水量的41.9%,北疆北部与和田区域极端降水的贡献为17.2%和21.9%,其它区域在25%~31.3%。年极端降水量距平与年降水量距平有好的相关关系 (除阿克苏地区和焉耆盆地外),说明极端降水量的变化导致年降水量的变化。     

1960-2010 年中国天山山区气候变化区域差异及突变特征

利用天山山区32 个气象站点1960-2010 年的逐月平均气温、降水数据和DEM数据等,进行了气候时空变化趋势和突变分析,研究结果表明：山区近50 年来年均气温呈明显的上升趋势,21 世纪以来年均温增加最明显,季节均温与年均温的变化趋势基本一致,冬季均温增加最明显,夏季均温变化最小;山区东段升温趋势最明显,北坡的变化趋势明显于南坡.自20 世纪60 年代以来降水量持续递增,其中80 年代开始更加明显;夏季降水量增加最明显,春季变化最小,山区年降水主要集中在春夏两季;山区气候空间分布呈现“两中心”的特征,东段为“干热”中心,西北部为“暖湿”中心,这两个中心的气候反差有扩大的趋势;山区气温和降水突变不太明显,春夏季气温突变可能发生在20 个世纪90 年代末至21 世纪初;秋冬季气温突变在20 世纪90 年代可能发生过;南坡和东段年均温突变可能发生在1982 年,北坡大致发生在1990 年左右.秋季降水突变发生在20 世纪80 年代末,其他季节不明显,年降水突变发生在80年代末期.     

新疆博州地区近46年来的气候变化特征

根据新疆博尔塔拉蒙古自治州(简称博州,下同)四个气象代表站点的气温及降水资料,利用线性趋势函数及t检验法分析了该地区近46年的气候变化。结果表明,博州年平均气温、平均最高气温、平均最低气温均呈上升趋势,而且平均最低气温上升的幅度远大于平均最高气温的上升幅度。年平均气温及年平均最低气温约在20世纪80年代中期出现了显著的均值突变,而年平均最高气温在80年代末出现突变;除春、夏季平均最高气温无明显变化趋势外,其它各季平均气温、平均最高气温、平均最低气温均呈上升趋势,其中均以冬季增幅最大,秋季次之;80年代冬夜升温最强劲,90年代则明显减弱;夏季的平均气温与平均最低气温均在70年代中期出现突变,比其它任何突变时间都早;暖温年多发生在80年代后,冷温年多发生在20世纪60年代、70年代。年降水量略呈上升趋势,少雨年多在60年代、70年代,多雨年多在近20年,除春季外,其余各季降水略有上升趋势。     

Climate extremes in the United States: recent research by physical geographers

This paper reports our review of research on domestic climate extremes conducted by US physical geographers over the past 15?years. Sections cover extremes in wind, precipitation, lightning, and temperature, as well as derivative climate extremes (droughts, floods, and storm surges). Themes considered include: the spatial and temporal distribution of the climate extreme; its implications for our understanding of the physical processes that produce it; the spatial and temporal distributions of the extreme’s economic and human costs; lessons for assessment, policy, and management; and scale. We conclude that most of the works reviewed inadequately address the human basis of vulnerability to climate extremes, and encourage physical geographers to work with colleagues from the other subfields of geography and the social sciences to develop the holistic understanding of vulnerability needed to effectively adapt to the more extreme climate projected under climate change.