1961-2015年华东地区极端气温变化研究

基于华东399个气象站点逐日最高、最低气温数据，利用极端气候指数软件RClimdex和线性倾向估计、Mann-Kendall突变检验、概率密度函数等气候统计诊断方法，分析了华东极端气候的时空变化特征。结果表明，1961-2015年期间，华东最低气温极大值和极小值分别以0.2℃/10a和0.6℃/10a的趋势显著增加，最高气温极小值以0.3℃/10a的趋势显著增加，结冰、霜冻、冷夜和冷昼日数分别以0.5d/10a、3.7d/10a、2.0%/10a和0.7%/10a显著减少，夏天日数、热夜日数、暖夜和暖昼日数分别以2.9d/10a、2.8d/10a、1.8%/10a和0.8%/10a显著增加。期间华东最低和最高气温极值均发生升高突变，霜冻和结冰日数、冷夜和冷昼日数分别在20世纪80年代中后期和90年代发生减少突变，夏天日数、热夜日数、暖夜和暖昼日数则在2000年发生增多突变。与1961-1990年期间相比，1991-2015年间华东最低和最高气温极值的概率密度函数分布均右移，峰值多增大；霜冻、结冰、冷夜和冷昼日数的分布函数左移，峰值升高，形状变窄，而夏天日数、热夜日数、暖夜和暖昼日数恰好相反。     

基于气象台站的澜沧江上游极端气温与极端降水变化特性研究

基于流域内的3个气象站点1960-2020年逐日最高气温、最低气温和降水量等基础资料,采用线性倾向回归分析法、Mann-Kendall突变检验法和小波分析等方法进行研究,分析和揭示了澜沧江上游流域在时间尺度上的变化。研究结果表明：(1)在1960-2020年,澜沧江上游流域的极端气温暖昼日数(TX90P)和暖夜日数(TN90P)呈显著上升趋势,速率分别为1.6d/10a和2.7d/10a;冷昼日数(TX10P)和冷夜日数(TN10P)呈显著下降趋势,速率分别为1.2d/10a和2.7d/10a,而极端降水变化只有持续湿润指数(CWD)的变化趋势不显著,其余三个降水指标降水总量(PRCPTOT)、1日最大降水量(RX1day)、5日最大降水量(RX5day)都呈显著上升趋势,速率分别为18.8mm/10a、0.5mm/10a和0.8mm/10a。(2)澜沧江上游流域极端气温指数冷昼日数(TX10P)在1992年出现突变点,冷夜日数(TN10P)在1978-1993年间出先了连续突变现象,极端气温指数降水总量(PRCPTOT)在2000年以后发生突变,这也说明了在时间尺度上的变化明显。(3)在1960-2020年,澜沧江上游流域的极端气温和极端降水周期特征变化显著,均存在多时间尺度的特征,第一主周期主要在10-15a、15-20a和25-30a三个时间尺度范围内。     

1960年以来藏东南地区气温和降水的变化特征

利用1960年以来藏东南地区27个气象站逐日的气温和降水数据,采用线性倾向率法、 Mann-Kendall检验、小波分析、极端气候指数等方法,研究藏东南地区气候变化特征。结果表明：(1)藏东南地区年平均气温、年最低气温和年最高气温均呈明显的增加趋势,升幅为0.29～0.43℃·(10a)^-1。季节尺度上冬季增温最为明显。年降水量整体上呈增加趋势,线性趋势为6.66 mm·(10a)^-1,其中夏、秋季呈减少态势,冬、春季呈增加态势。(2)气温和降水存在多个周期变化特征,在大时间尺度上均存在28年变化周期。(3)平均气温、最高气温和最低气温分别在1994年、 2001年和1992年发生突变,降水量在1979年发生突变。(4)表征极端气温增暖的指数(极端最高气温TXx、极端最低气温TNn、最高气温极小值TNx、最低气温极大值TXn)均呈增加趋势,高温事件频率指数(暖昼日数TX90p、暖夜日数TN90p)呈上升趋势,低温事件频率指数(冷昼日数TX10p、冷夜日数TN10p)呈减小趋势。高温事件持续性指数WSDI呈增大趋势,低温事件持续性指数CSDI呈...     

1961~2015年青藏高原极端气温事件的气候变化特征

利用1961~2015年CN05.1高分辨率的逐日最高、最低气温格点资料,计算6个极端气温指数（极端最高气温、极端最低气温、结冰日数、霜冻日数、暖日日数、冷夜日数）,通过趋势分析和Mann-Kendall突变检验,考察青藏高原极端气温事件的时空变化规律。结果表明:青藏高原极端最高气温、极端最低气温的总体分布呈现西冷东暖的特征,与地形西高东低一致;该地区极端最高气温、极端最低气温及暖日日数均呈上升趋势,倾向率分别为0.25℃/10a、0.42℃/10a、2.14d/10a,极端最低气温的线性增温趋势较极端最高气温更为明显;而结冰日数、霜冻日数及冷夜日数均呈下降趋势,倾向率分别为?3.09d/10a、?4.75d/10a、?2.31d/10a;从空间分布看,青海地区极端最高气温的增温趋势最为显著,柴达木盆地是明显的升温中心;在时间变化上,极端最高气温、结冰日数、暖日日数均在1997年发生了突变。      

近51年海南岛极端气温事件分析

利用1970—2020年海南岛18个气象站点逐日气温资料和数字高程数据,选取12个适用于研究区的极端气温指数,结合气候倾向率、相关分析等方法,分析了海南岛近51 a极端气温事件时空分布特征,并探讨极端气温事件与海拔、区域的关系。结果表明：近51 a海南岛极端气温冷事件(霜日日数、冷夜日数、冷昼日数、冷持续日数)呈减少趋势,极端气温暖事件(夏日日数、暖夜日数、暖昼日数、热持续日数)呈增加趋势,且增加幅度明显大于冷事件减少的幅度,极端低温阈值和高温阈值、日最高温极小值和极大值以及日最低温极小值和极大值均存在升温倾向,升温幅度在0.25～0.47℃/(10 a)之间;极端气温冷事件的变化趋势与海拔存在显著负相关关系,极端气温暖事件的变化趋势与海拔相关性较小;各极端气温指数在海南岛不同地区变化趋势的方向一致,但变化幅度的空间差异性较大,大部分极端气温指数在中部山区变化最明显,极端低温、高温阈值、霜日日数和夏日日数在南部地区变化幅度小于其他地区。     

1961—2018年青海高原极端气温指数时空变化特征

基于1961—2018年青海高原49个地面气象观测站点的逐日最高和最低气温资料,选取8个极端气温指数,采用线性倾向估计、突变检验、尺度分离以及相关分析等方法,分析青海高原极端气温指数的时空变化特征.结果表明:(1)近58 a来,青海高原极端气温暖指数呈显著增加趋势,极端气温冷指数呈显著减少趋势,夜指数变化速率大于昼指数...     

中国大陆1956～2008年极端气温事件变化特征分析

利用446个国家级气象站1956～2008年共53年的日最高、最低气温资料,分析了我国大陆地区气温极端事件的变化规律。结果表明,中国大陆地区霜冻日数和结冰日数明显减少,减少显著的区域集中在北方,夏季日数和炎热夜数明显增多,增多显著的区域主要在中东部。日最高(低)气温的极大(小)值整体都有上升趋势,最高(低)气温的极大值在北方上升较明显,而在长江中下游和西南地区有下降的趋势;最高(低)气温的极小值则在全国范围都呈明显上升,极端最低气温上升尤为显著,在北方大部分地区升温速率达1.0℃·(10a)-1以上。冷夜(昼)日数普遍明显减少,53年中减少趋势为7.9d·(10a)-1[2.8d·(10a)-1];暖夜(昼)日数明显增加,增加趋势为7.0d·(10a)-1[4.1d·(10a)-1]。冷夜(昼)日数减少主要发生在冬季,其次是春、秋季,而暖昼和暖夜日数增加最显著的季节分别出现在秋季和夏季。从转折时间上看,绝对指数和极值指数的冷指数是从20世纪80年代中后期开始显著减少的,暖指数显著增加的时间则推迟到20世纪90年代中期。但相对指数的冷指和暖指都是在20世纪80年代中后期开始显著变化的。     

近60年青藏高原东北缘极端气温事件与气温日较差分析——以西宁地区为例

根据1955-2015年西宁气象站逐日气温资料,通过线性倾向估计等分析方法,选取14个极端气温指数,分析西宁地区近60年极端气温事件与气温日较差的时间变化趋势及二者的相关性,并与全国其他区域进行对比。结果表明:(1)近60年来,西宁地区的14个极端气温指数都呈现不同程度的变化,热指数夏日日数、暖夜日数、暖昼日数、作物生长期和热持续指数等分别以2. 07,0. 72,1. 49,2. 57和0. 87 d·(10a)~(-1)的趋势增加,而冷指数冰冻日数、霜日日数、冷夜日数、冷昼日数和冷持续指数分别以-2. 42,-0. 29,-0. 33,-1. 3和-0. 31 d·(10a)~(-1)的趋势减小。极端气温极值指数中,日最高气温的极低值、日最低气温的极低值、日最高气温的极高值、日最低气温的极高值分别为0. 51,0. 17,0. 35和0. 15℃·(10a)~(-1)的趋势增加。(2)在变化趋势中,日最高气温的极低值、日最高气温的极高值、冰冻日数、夏日日数、冷昼日数、暖昼日数、作物生长期和热持续日数的变化趋势为达到0. 01或0. 05的显著性水平。(3)表征极端气温事件热指数与冷指数、昼指数与夜指数的变化幅度均显示出明显的非对称性。(4)过去60年西宁地区平均全年与春夏秋冬四季的气温日较差都呈现增加趋势,增长率分别为0. 25,0. 27,0. 21,0. 15和0. 36℃·(10a)~(-1),该地区的14个极端气温指数的变化均不同程度影响到平均全年与四季气温日较差,其中,极端气温绝对指数和相对指数与气温日较差的相关性最强,对气温日较差影响显著。(5)青藏高原东北缘极端气温事件与气温日较差具有特殊性,可能受多气候系统控制和特殊地形等因素影响。     

城市化对山东省极端气温事件的影响

根据山东省气温观测资料,综合利用人口格网、土地利用和夜晚灯光数据划分了城市站和乡村站,采用基于观测资料的对比分析法研究山东省极端气温事件的城市化影响。结果表明:①除暖夜日数,暖(冷)事件在城市化的推动下会增加(减少);其中,暖指数的城市化影响贡献率分别是40.66%(高温)、19.32%(暖昼)、1.02%(暖夜),冷指数的城市化影响贡献率分别是2.31%(低温)、5.72%(冷昼)、5.55%(冷夜),可见暖事件(除暖夜日数)的城市化影响贡献率与冷事件相比更显著,且由最高气温计算得出的极端气温指数的城市化影响贡献率更大。②城市化会促使极端气温暖事件平均场的强度变大,同等强度暖事件的发生范围较之前更广,而冷事件受城市化发展的影响在强度和范围的表现却与暖事件的表现刚好相反;相同的是城市化促使极端气温冷暖事件平均场分布的空间差异性较之前均变大。③极端气温冷暖事件的突变时间会受城市化发展的影响,使其突变时间提前1～3年。④冷暖事件的持续时间会随着城市的不断发展而变化,其中由最高气温计算得出的指数受影响更大。⑤极端气温冷暖指数之间的城市化非对称性影响具有复杂的差异性。     

湖南省55a极端气温事件变化特征

利用1960—2014年湖南省88个地面气象站日最高和最低气温的均一化资料,运用百分位阈值法统计暖日、暖夜、冷日和冷夜数,采用线性回归、M-K突变检验、Morlet小波分析等方法,研究湖南省55 a以来极端气温事件的时空变化特征。结果表明:(1)湖南省暖日和暖夜呈上升趋势,其年际变化倾向率分别为0.68 d/10 a、2.73 d/10 a,冷日和冷夜呈下降趋势,其年际变化倾向率分别为-0.45 d/10 a、-2.46 d/10 a,夜间增暖显著;(2)湖南省大部分地区的暖日、暖夜呈上升趋势,冷日、冷夜呈下降趋势,其中湘西北、湘西南、湘东南部分地区变化趋势明显;(3)暖日、暖夜、冷夜有明显的阶段性变化,暖日、暖夜分别在2008、2003年突变增加,冷夜在1986年突变减少;(4)湖南省极端气温日数在不同的时间段存在着长短不同的振荡周期。     

河南省1961—2011年极端气温和极端气温事件的时空变化特征

根据1961-2011年河南省32个气象站逐日最高、最低气温资料,以百分位阈值方法定义极端气温事件的阈值,采用线性倾向估计及Mann-Kendall检验两种方法,对河南省极端气温和极端气温事件的时空变化特征进行了研究.结果表明:1)河南省极端最高气温以0.20℃/10a的速率呈显著降低趋势;极端最低气温以0.42℃/10a的速率呈显著升高趋势,其升高趋势比前者降低趋势更为显著.2)河南省极端高温事件频数与极端低温事件频数分别以2.04天/10a和3.13天/10a的速率显著减少,且后者比前者减少趋势更为显著.3)极端最高气温降低的突变年与极端高温事件频数减少的突变年一致,均为1969年;极端最低气温升高的突变年与极端低温事件频数减少的突变年一致,均为1985年.4)河南省极端最高(低)气温与极端高(低)温事件频数变化趋势呈现明显的季节差异和地区差异.     

1975—2016年秦巴山区极端气温事件的空间差异性分析

利用秦巴山区88个气象站1975—2016年的逐日气温数据,结合16个极端气温指数分析了秦巴山区极端气温阈值的空间分布及极端气温事件变化趋势的海拔依赖性。结果表明：极端气温阈值存在明显的空间分布差异,表现为极端低温阈值与极端高温阈值由西北向东南均有增温趋势;总体来看,极端气温暖事件（SU25、TR20、TX90P、TN90P、WSDI）增加幅度大于冷事件（FD0、ID0、TX10P、TN10P、CSDI）减少幅度,且变化趋势较冷事件更显著;全区霜冻日数、夏日日数、冷夜日数、暖昼日数及高温极值（TXx、TXn）变化均比较显著;区域作物生长期西部增长趋势较东部显著,多数站点变化幅度在3~6 d/10a之间;海拔越高发生极端低温事件的气温越低,极端低温阈值变化趋势为-0.36℃/100m;海拔越低发生极端高温事件的气温越高,极端高温变化趋势达0.5℃/100m,且均通过99%的信度检验;区域极端气温极值指数的变化趋势与海拔呈显著正相关,具有明显的海拔依赖性,表现为海拔越高,极值指数增加趋势越明显。     

1951—2009年天津市主要极端气候指数变化趋势

利用1951—2009年天津市逐日气温和降水量资料,计算了极端气候指数,并研讨了其中11个主要指数的变化特征。结果表明：天津市暖日、冷夜具有基本相反的变化趋势,暖日显著增加,冷夜显著减少,且冷夜的变化幅度远大于暖日。持续暖期、霜日呈显著增加趋势,持续冷期呈显著减少趋势。降水指数中连续干日呈增加趋势,最大连续5 d降水量、日降水强度、强降水率和极强降水率及连续湿日均呈减少趋势,表明天津市干旱化倾向明显。与气温有关的极端指数大多在1993年前后出现突变,周期特征不明显。与降水有关的极端指数未现突变,但周期特征明显,大多出现10 a和4 a的周期。     

1951—2020年广州地区极端气温指数年月尺度变化研究

根据广州国家基本气象站1951—2020年的逐日气温资料,采用线性趋势法、距平及累积距平法和Mann-Kendall检验法,对WMO推荐的16种极端气温指数中的13种以及2种结合本地实际的新的极端气温指数共计15种指数进行计算,从月尺度和年尺度分析广州地区各极端气温指数随时间变化的趋势和突变年份,并对以往研究中较少探究的基期的选择对相对极端气温指数的结果影响进行了对比分析。(1)从年尺度看,广州地区近70 a的夏日日数SU25、酷热日数SU35、热夜日数TR20、非常热夜日数TR26、最高气温TXx、最低气温TNn、最低气温最大值TNx、相对暖夜日数TN90p、暖昼日数TX90p、显著偏暖持续指数WSDI均呈现明显的上升趋势,相对冷夜日数TN10p、冷昼日数TX10p和偏冷持续指数CSDI呈现下降趋势,气温日较差DTR和最高气温最小值TXn变化趋势不明显;(2)新的极端气温指数SU35和TR26的上升速率明显大于SU25和TR20的上升速率,能更好地反映近70 a昼夜体感炎热日数呈现极显著的上升趋势,更加符合评估气候变化对当地生产生活的影响;(3)从月尺度来看近70 a广州地区的暖系列...     

基于均一化资料的中国极端地面气温变化分析

利用经过质量控制和均一化处理的中国693个气象站点1961-2014年逐日最高气温、最低气温和平均气温资料,对极端气温的空间变化进行了分区划分,并分析了11个极端气温指数的变化特征。结果表明:极端高温指数(极端最高气温、夏季日数、暖夜日数、暖昼日数、持续暖期和生长日)在各区呈增加趋势,而极端低温指数(极端最低气温、霜冻日数、冷夜日数、冷昼日数、持续冷期)在各区呈减小趋势(极端最低气温除外,呈增加趋势),其中夜间极端气温指数变化程度最大(暖夜日数增加和冷夜日数减小最显著);每个指数在大部分区域均有明显的趋势转折,极端高温指数的转折时间基本在1995-1998年之间,而极端低温指数的转折时间在1985-1986年和1995年前后。极端高温指数转折前/后有减小/增加趋势,而极端低温指数正好相反(但极端最低气温除外,转折前/后有减小/增加趋势)。几乎所有区域的极端气温指数均与平均气温呈显著的相关,其中阈值指数与平均气温的相关性最好。     

高分辨率统计降尺度数据集NEX-GDDP对中国极端温度指数模拟能力的评估

利用1986—2005年中国地面气象台站观测的格点化逐日气温资料（CN05.1）评估了高分辨率统计降尺度数据集NASA Earth Exchange/Global Daily Downscaled Projections（NEX-GDDP）中21个全球气候模式对中国极端温度指数的模拟能力。在选用了日最低温度最大值（TNx）、日最高温度最大值（TXx）、暖夜指数（TN90p）和暖昼指数（TX90p）来研究极端温度事件的变化。结果显示:（1）除MRI-CGCM3模拟的日最高温度最大值外,其余模式对4个指数的模拟结果均表现出与观测一致的上升趋势,但模拟结果的平均值相对观测平均低0.26℃/（10 a）（日最低温度最大值）、0.19℃/（10 a）（日最高温度最大值）、2.21%/（10 a）（暖夜指数）、1.04%/（10 a）（暖昼指数）。（2）不同模式对各指数变化趋势空间分布特征的模拟存在较大差别,对日最低温度最大值、日最高温度最大值、暖夜指数和暖昼指数模拟能力最优模式分别为CCSM4、CESM1-BGC、MIROC-ESM-CHEM和bcc-csm1-1。模式模拟的日最低温度最大值和日最高温度最大值气候态平均值与观测值的相关系数在0.97以上。暖夜指数和暖昼指数模拟结果与观测值的标准差比值为0.34—1.58,均方根误差变化为1.6%—3.47%,对这两个指数模拟能力较优的模式分别为MIROC-ESM-CHEM（暖夜指数）和CESM1-BGC（暖昼指数）。（3）综合模式对4个指数在气候态平均值和变化趋势模拟能力的评估结果来看,CanESM2、CESM1-BGC和MIROC-ESM-CHEM显示了相对较高的模拟能力。因此,在利用GDDP-NEX研究未来极端温度事件时,建议将它们作为优选模式。      

三江源地区气候变化特征及其影响评估

利用三江源区1961-2020年逐日气象数据、2006-2020年EOS/MODS监测资料,基于概率密度分布函数、线性趋势分析等方法,分析了气温、降水、极端气候指数变化趋势。结果表明：（1）1961-2020年三江源区气温明显向高温方向漂移,年平均、最高和最低气温升温率分别为0.38℃·（10a）^-1、0.28℃·（10a）^-1和0.45℃·（10a）^-1（P<0.01）,最高和最低气温升温幅度存在不对称现象。同时极端气温暖事件（暖昼日数、暖夜日数）明显增多,极端气温冷事件（冷昼日数、冷夜日数）迅速减少。（2）与前一气候态（1961-1990年）相比,1991-2020年平均、最高和最低气温分别上升了1.28℃、1.12℃和1.60℃,且概率密度分布更加扁平,说明气温离散程度更大,气候不稳定性增强。（3）近60年来,三江源区降水量总体呈增多趋势,增加率为10.3 mm·（10a）^-1,且随着降水量级的增加,降水量变化趋势越来越明显。进入21世纪以来,降水增多趋强表现更加明显。（4）在气温显著升...     

1990—2010年中国极端温度和降水事件的月变化特征

利用1960—2010年中国532个台站的日最低、最高气温和日降水资料,选取4个极端温度指数（冷昼、冷夜、暖昼和暖夜）和2个极端降水指数（极端降水量和极端降水频次）,对1990—2010年极端温度和降水事件相对于之前1960—1989年的月尺度变化进行了研究。得到以下主要结论：1） 逐月的冷昼和冷夜发生频率减少,逐月的暖昼和暖夜发生频率增多。冷极端事件发生频率的变化比暖极端事件更明显。2） 4个指数在2月均表现出频率变化异常剧烈的月尺度特征,这主要与中国地区2月增暖最显著有关。4个指数在2月频率变化的空间分布,中国北方地区（东北、华北以及西北）极端温度事件的频率变化比南方地区（西南、华南以及长江流域）更显著。3） 对于极端降水事件,1990—2010年中国极端降水量增加最大的月份为6—7月,极端降水频次增加较多的月份为1—3月。中国各区域极端降水量变化最大的月份集中在夏季6—8月,其中西北、西南和长江中下游地区极端降水量显著增加。对于极端降水频次,东北和西北地区在1月增加最多;华北、西南、长江中下游和华南地区分别在3、5、7和12月增加最多。除华南地区以外,其他5个区域均通过了信度为0.05的显著性检验。     

1960-2014年湖南省极端气温事件变化特征分析

利用1960-2014年湖南省88个地面气象站日最高和最低气温的均一化资料,运用百分位阈值法统计暖日、暖夜、冷日和冷夜数,采用线性回归、M-K突变检验、Morlet小波分析等方法,研究湖南省55a以来极端气温事件的时空变化特征。结果表明：(1)湖南省暖日和暖夜数呈上升趋势,其年际变化倾向率分别为0.68d.(10a)-1、2.73 d.(10a)-1,冷日和冷夜数呈下降趋势,其年际变化倾向率分别为-0.45d.(10a)-1、-2.46d.(10a)-1,夜间增暖幅度大于白天增暖幅度;(2)湖南省大部分地区的暖日、暖夜数呈上升趋势,冷日数、冷夜数呈下降趋势,其中湘北、湘南部分地区变化趋势明显;(3)暖日、暖夜、冷夜数有明显的阶段性变化,其突变检验特征较明显,暖日、暖夜分别在2008、2003年突变增加,冷夜在1986年突变减少;(4)湖南省极端气温日数在不同的时间段存在着长短不同的振荡周期。     

1961—2010年山西省极端气温年均发生频率的时空特征分析

利用山西省61个气象站点逐日最高温度、最低温度资料,采用百分位值定义法、Mann原Kendall突变检验法和Morlet小波变换等方法,分析了山西省近50 a极端温度事件年均发生频率的时空特征,结果表明：1961年以来,山西省极端高温事件年均发生频率呈显著增加趋势,趋势为6.1 d/10 a,与此同时,极端低温事件年均发生频率呈显著减少趋势,且极端气温事件的变化存在明显的区域差异;极端高温和极端低温年均发生频率均发生了突变现象,变化趋势均在20世纪90年代以来更加显著;极端高温和极端低温事件年均发生频率均呈显著波动变化,在整个研究期间极端高温存在5～6a、4～8a显著周期,极端低温存在4～5a显著周期。