中国北方年极端温度的变化趋势与区域增暖的联系

建立在全国110站的日平均表面温度资料的基础上,着重分析了北方干旱和半干旱地区1951～2000年极端温度发生频率和强度的变化趋势,同时给出了年极端温度变化的变化趋势及区域差异;最后讨论了极端温度的时空特征和区域增暖的相互联系.结果指出:从1951到2000年,在北方干旱和半干旱地区,最低温度发生的频率显著减小,只是趋势开始的时间存在区域差异;与之不同的是,20世纪90年代以前,绝大多数地区最高温度发生的频率没有明显的变化趋势,但近10年却有一个明显的增加趋势;年极端日平均温度强度的分析结果表明:北方地区年最低温度存在显著的减小趋势.从各个分区零温度以下天数的统计结果来看,北方地区近50年来零温度的天数正在减少,且零温度的开始时间推后,结束时间提前.另外,通过分析北方地区极端温度发生的频率及年极端温度和区域增暖的关系发现,当前的增温趋势与极端最低温度发生频率的减少和年最低温度的升高密切相关,近10年极端最高温度的增加加剧了增温的幅度.     

淮河流域水文极值预测模型研究

为探索气候变化影响下水文极值的非平稳性和预测方法,建立了水文极值非平稳广义极值(GEV)分布的统计预测模型。利用1952—2010年淮河上游流域累计面雨量和流量年最大值资料、同期500 h Pa环流特征量资料以及17个CMIP5模式对环流特征量的模拟结果,筛选出对水文极值影响显著的年平均北半球极涡强度指数作为GEV分布参数的预测因子。分析了在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下2006—2050年淮河上游流域水文极值对气候变化的响应。结果表明,10年以下与10年以上重现期的水文极值在非平稳过程中呈现前者下降而后者上升的相反变化趋势;多模型预测的集合平均在未来情景中均呈现上升趋势,情景排放量越大增幅越大,重现期越长增幅也越大。与极值的常态相比,极值的极端态更易受气候变化影响。     

近几十年中国极端气候变化格局

以1951～1997年间61站的逐日气象观测为基础,揭示了中国区域气候要素极值的变化格局.北方极端最低温普遍上升5～l0℃,是冬季寒潮减弱的数值化标志;极端最高温在很多地区都有所降低,但在高原却普遍上升,原因待考;引人注目的北方干旱化问题主要反映在微量降水事件的显著减少,而在降水量上并无显著反映;极端风速普遍减弱1～3m/s,反映了剧烈天气活动(如寒潮、台风)强度的减弱.在很多情形下,极端气候变化可达平均气候变化的5～10倍,而另一些情形下,极端气候完全逆平均气候而变化,说明了极端气候独特的研究价值.     

A new weighting function for estimating microwave sounding unit channel 4 temperature trends simulated by CMIP5 climate models

A new static microwave sounding unit (MSU) channel 4 weighting function is obtained from using Coupled Model Inter-comparison Project, Phase 5 (CMIP5) historical multimodel simulations as inputs into the fast Radiative Transfer Model for TOVS (RTTOV v10). For the same CMIP5 model simulations, it is demonstrated that the computed MSU channel 4 brightness temperature (T4) trends in the lower stratosphere over both the globe and the tropics using the proposed weighting function are equivalent to those calculated by RTTOV, but show more cooling than those computed using the traditional UAH (University of Alabama at Huntsville) or RSS (Remote Sensing Systems in Santa Rosa, California) static weighting functions. The new static weighting function not only reduces the computational cost, but also reveals reasons why trends using a radiative transfer model are different from those using a traditional static weighting function. This study also shows that CMIP5 model simulated T4 trends using the traditional UAH or RSS static weighting functions show less cooling than satellite observations over the globe and the tropics. Although not completely removed, this difference can be reduced using the proposed weighting function to some extent, especially over the tropics. This work aims to explore the reasons for the trend differences and to see to what extent they are related to the inaccurate weighting functions. This would also help distinguish other sources for trend errors and thus better understand the climate change in the lower stratosphere.     

中国区域气候极值重现水平的非平稳模型及趋势分析

应用基于GEV(Generalized Extreme Value)分布的平稳/非平稳极值概率模型,拟合中国区域489站自建站至2013年极端最高、最低温度和日最大降水量的年极值序列,并导出极值的重现水平及其变率随重现期和时间变化的一般表达式。着重分析了气候极值的"常态"(重现期为2年)与"极端态"(重现期为50年)的变化趋势及其线性变率的空间格局。详细探讨了极值的常态与极端态变化趋势相反的原因以及可能的影响。结果表明,极端最高温度在东部季风区普遍适用平稳模型;在其他地区更适用非平稳模型,其常态和极端态都以增温为主。极端最低温度在全国范围内普遍适用非平稳模型,其常态和极端态也都以增温为主,但在东北局部地区极端态呈现与常态相反的降温趋势。日最大降水量则在全国范围内普遍适用平稳模型。当GEV分布的尺度参数随时间变化时,与极值的常态相比,极端态的变率范围要大得多,并可能导致两者的变率异号的情形;尤其是当气候极值的常态日趋平缓而极端态却日益极端时,可能导致更为剧烈的灾害性天气。