全球变暖背景下江门极端气候事件变化分析

对1961-2008年的气象资料分析表明,20世纪90年代中期以来,在全球变暖大背景下,地处珠江三角洲的江门地区极端气候事件增多。近50年来,江门年平均气温在波动中不断上升,冬季气温上升最明显;夏季高温出现频率增加,持续性高温也呈增长趋势;“龙舟水”增多明显;雷暴日数增多,年暴雨日数上升;灰霾现象日趋严重。2008年年初,江门市还遭受了严重的低温阴雨天气灾害;同年4月出现有史以来影响最早的台风。随着全球变暖及城市化发展,江门市极端气候事件未来可能继续出现,甚至更加频繁,城市气候灾害将越来越突出。     

全球变暖背景下冻土变化研究综述

冻土是冰冻圈的重要组成部分，对于寒冷地区的气候变化具有重要意义。本文简单阐述了冻土的发展历史以及冻土变化的影响因子，着力探讨了全球变暖背景下冻土变化的研究进展，提出了目前我国冻土研究尚存在的问题。     

未来全球气候变暖情景下华东地区极端降水变化的数值模拟研究

将公用气候系统模式与区域气候模式单向嵌套(CCSM3-RegCM3),分别对1950—1999年和2000—2099年进行大气温室气体中等排放情景(A1B)下中国区域高分辨率连续数值模拟试验,以分析其对我国华东降水量时空变化的模拟能力,探讨未来华东地区极端降水的可能变化。与CRU、CMAP实际降水观测及NCEP再分析资料驱动的RegCM3模拟结果的对比显示,模式系统较好地重现了我国华东降水水平分布、日变化以及极端降水指数变化特征。在此基础上,分析了A1B情景下21世纪中期和后期降水以及东亚夏季风的可能变化。(1)未来中国长江中下游及其以北地区降水普遍增加,以南沿海地区降水相对变化不明显甚至减少,21世纪末期相对21世纪中期更为明显;(2)极端降水指数显示未来长江中下游及其以北地区极端降水增加10%～15%,干旱程度减弱,而南部沿海地区小范围极端降水减少,最大持续无雨期天数增加最大可达30%;(3)未来东亚夏季风偏强,尤其是西南气流加强,致使夏季风明显北推,这是导致长江中下游及其以北地区降水显著增加的主要原因。     

全球变暖背景下鹤壁寒潮活动的变化

利用1963-2008年鹤壁2个观测站的逐日平均气温和最低气温资料,分析近45 a鹤壁寒潮活动的特征及其变化特点.结果表明,寒潮存在显著的年际和年代际变化趋势,而且与华北地区的均值差异较大;寒潮具有两次跃变异常,分别发生在20 世纪70年代前期和90年代后期;寒潮活动总的趋势是减少的,减少频数为0.4 次/a,这主要与气候变暖的大背景有关.     

全球变暖背景下南宁地区寒潮活动的变化

 利用1961-2005年南宁地区8个气象观测站的逐日平均气温和最低气温资料,分析近45 a南宁地区寒潮活动的特征及其多年变化特点,并且研究了环流场异常对寒潮事件发生频率的影响。结果表明,南宁地区寒潮活动期区域差异较大：东部开始早,结束晚;西北部开始晚,结束早,寒潮出现在12、1和2月。近45 a来,寒潮具有两次跃变异常,分别发生在20世纪70年代前期和90年代后期;寒潮活动总的趋势是减少的,减少频数为0.12次/10 a,这主要与日最低气温比较高有关。此外,针对强寒潮活动年和弱寒潮活动年,给出了500 hPa典型高度距平场特征。     

全球变暖背景下南宁地区寒潮活动的变化

利用1961-2005年南宁地区8个气象观测站的逐日平均气温和最低气温资料,分析近45 a南宁地区寒潮活动的特征及其多年变化特点,并且研究了环流场异常对寒潮事件发生频率的影响。结果表明,南宁地区寒潮活动期区域差异较大：东部开始早,结束晚;西北部开始晚,结束早,寒潮出现在12、1和2月。近45 a来,寒潮具有两次跃变异常,分别发生在20世纪70年代前期和90年代后期;寒潮活动总的趋势是减少的,减少频数为0.12次/10 a,这主要与日最低气温比较高有关。此外,针对强寒潮活动年和弱寒潮活动年,给出了500 hPa典型高度距平场特征。     

全球变暖背景下西太平洋副热带高压变化的探讨

为去除全球变暖等压面抬升的影响、客观地反映西太平洋副热带高压的真实变化,本研究使用了1951~2017年NCEP/NCAR的月平均500hPa高度场再分析资料以及国家气候中心提供6~8月的大气环流指数,基于去除全球变暖影响的西太平洋副热带高压表征线,研究探讨了全球变暖背景下西太平洋副热带高压的变化。研究表明,去除全球变暖影响前(后)西太平洋副热带高压有面积指数增大(减小)、强度指数增强(减弱)和西伸脊点指数西伸(东退)的演变特征。可见,全球变暖可能是西太平洋副热带高压面积、强度和东西位置发生变化的原因之一。     

全球气候变暖背景下兰州地面平均气温的变化

利用兰州1932-2002年逐月地面月平均温度资料，分析了兰州71年来温度的基本气候特征、年代际变化、突变、异常冷暖和变化趋势等。分析表明：71年来年和四季气温大体都经历了两个暖期和一个冷期．第一暖期的增暖主要在春、夏、秋季。冬季则处在冷期中；第二暖期首先从冬季开始，四季间相隔1～2年后陆续大幅度增暖．第二暖期增暖幅度明显高于第一暖期，持续时间也长于第一暖期。最大的特点是四季同时增暖，冬季增暖幅度最大。1960年代是最冷的10年，以夏季降温最为明显；1990年代是最暖的10年，以冬季增暖最为明显。1990年代发生异常的频次最高，其次是1960年代和1970年代，最少的是1980年代。71年来．兰州年平均气温以1．4℃／100a线性趋势上升，高于北半球和全国水平，近10年冬秋季增温率最大。     

“全球变暖”背景下的全球温度时空变化特征

通过对各种温度资料所作的统计分析,得到全球变暖背景下的全球温度的时空变化特征.结果表明:二十世纪初以来,总体来讲全球、南半球、北半球均出现了强烈的增温;这种增温过程中存在着很大的地区差异和季节差异,甚至有些区域在某些时段出现了很强的降温;南北半球在这些变化过程中表现出了很大的差异;对流层上层的温度变化要强于对流层下层的温度变化;冬季的增温要明显地高于夏季,冬夏温差有减小的趋势.     

全球变暖情景下中国东部地区不同等级降水变化特征分析

利用日本东京大学气候系统研究中心、 日本环境研究所和日本地球环境研究中心联合研制的全球海气耦合气候模式MIROC_Hires输出的逐日降水资料, 分析了全球变暖背景下中国东部地区不同等级降水的变化特征。为了检验模式模拟未来中国不同地区降水变化趋势的可信程度, 首先评估该模式对1971-2000年夏季降水的模拟能力, 结果表明, 该模式无论从空间分布还是时间变化上均可以较好地模拟中国1971-2000年的降水情况。在此基础上, 将中国东部地区划分为华南、 江淮、 华北、 东北4个区域, 分析在全球变暖情景下未来（2071-2100年)较近期(1971-2000年)各个地区不同等级的降水量和降水频数的变化特征, 发现华南地区无降水和强降水（≥24 mm·d-1）的频数增加幅度均较大, 分别达到13\^8 d·a-1和4.2 d·a-1, 弱降水（1~12 mm·d-1）的频数减少; 江淮地区年降水量增加, 强降水的频数增加了3\^6 d·a-1, 弱降水的频数减少; 华北地区年降水量增加幅度在4个地区中最大, 达到30\^5%, 无降水频数减少, 8 mm·d-1以上的降水频数增加; 东北地区的降水强度和频数均增加。即中国东部地区降水变化趋势呈现华南地区暴雨频数增加, 江淮、 华北和东北地区降水量增多, 降水强度也增加的情形, 因此, 4个地区极端降水事件发生的频数增加。     

近50年来黑河山区汇流区温度及降水变化趋势

利用有关水文气象观测资料、史料和树轮资料,对黑河山区汇流区降水近50年来的变化特征及其与全球气候变暖的对应关系、变化的可能成因及变化趋势进行了分析。结果表明：黑河山区汇流区降水对全球气候变暖响应比较明显,近50年来黑河山区汇流区降水随全球气温升高呈缓慢增加的趋势。由于西太平洋副热带高压与全球气温变化有着密切的关系,而西太平洋副热带高压的增强和扩大有利于东亚夏季风向北推进至更北,从而使祁连山中西部降水增加。因此,总体来说,全球气候的变暖有利于黑河山区汇流区降水的增加。目前,黑河山区汇流区正处于1980年代开始的历史上有资料记载以来的第5个温暖期和第3个暖湿期,预计在相当一段时期内,黑河山区汇流区降水将随着全球气候的进一步变暖,继续维持这种缓慢增长的状况。     

长江流域极端强降水分布特征的统计拟合

基于长江流域147个气象站1960-2005年最大值降水序列(AM)与超门限峰值降水序列(POT),选取4大类20种分布函数,采用极大似然法和线性矩法估算了参数,经柯尔莫洛夫-斯米尔诺夫检验,确定了降水极值的最优概率模型.对AM与POT两套极端强降水序列的频率分析均表明,Wakeby分布函数能够较好的拟合长江流域降水极值的概率分布.同时指出了降水极值的拟合存在的不确定性.     

1998年长江流域特大洪水的降水分析

利用长江流域 (102°E以东) 125个站的实测降水资料, 分析了1998年夏季长江流域降水的时空分布和气候统计特征, 并与历史同期进行了比较, 特别是和1931、1954年等特大洪水年份进行了较全面的对比.结果表明, 1998年夏季长江流域的强降水主要分为4个时段; 总降水量的分布成不对称的鞍型场; 上、中、下游地区异常频繁的、特别集中的强降水是造成长江持续高水位和特大洪涝灾害的最主要原因.     

Probability Distribution of Precipitation Extremes over the Yangtze River Basin

 Based on the daily observational precipitation data of 147 stations in the Yangtze River basin for 1960-2005, and the projected daily data of 79 grids from ECHAM5/MPI-OM in the 20th century, time series of precipitation extremes which contain annual maximum (AM) and Munger index (MI) were constructed. The distribution feature of precipitation extremes was analyzed based on the two index series. Research results show that (1) the intensity and probability of extreme heavy precipitation are higher in the middle Mintuo River sub-catchment, the Dongting Lake area, the mid-lower main stream section of the Yangtze River, and the southeastern Poyang Lake sub-catchment; whereas, the intensity and probability of drought events are higher in the mid-lower Jinsha River sub-catchment and the Jialing River sub-catchment; (2) compared with observational data, the averaged value of AM is higher but the deviation coefficient is lower in projected data, and the center of precipitation extremes moves northwards; (3) in spite of certain differences in the spatial distributions of observed and projected precipitation extremes, by applying General Extreme Value (GEV) and Wakeby (WAK) models with the method of L-Moment Estimator (LME) to the precipitation extremes, it is proved that WAK can simulate the probability distribution of precipitation extremes calculated from both observed and projected data quite well. The WAK could be an important function for estimating the precipitation extreme events in the Yangtze River basin under future climatic scenarios.     

1960-2005年长江流域降水极值概率分布特征

Based on the daily observational precipitation data of 147 stations in the Yangtze River basin for 1960-2005,and the projected daily data of 79 grids from ECHAM5/MPI-OM in the 20th century,time series of precipitation extremes which contain annual maximum(AM)and Munger index(MI)were constructed.The distribution feature of precipitation extremes was analyzed based on the two index series.Research results show that(1)the intensity and probability of extreme heavy precipitation are higher in the middle Mintuo River sub-catchment,the Dongting Lake area,the mid-lower main stream section of the Yangtze River,and the southeastern Poyang Lake sub-catchment;whereas,the intensity and probability of drought events are higher in the mid-lower Jinsha River sub-catchment and the Jialing River sub-catchment;(2)compared with observational data,the averaged value of AM is higher but the deviation coefficient is lower in projected data,and the center of precipitation extremes moves northwards;(3)in spite of certain differences in the spatial distributions of observed and projected precipitation extremes,by applying General Extreme Value(GEV)and Wakeby(WAK)models with the method of L-Moment Estimator(LME)to the precipitation extremes,it is proved that WAK can simulate the probability distribution of precipitation extremes calculated from both observed and projected data quite well.The WAK could be an important function for estimating the precipitation extreme events in the Yangtze River basin under future climatic scenarios.     

2007年汛期淮河流域致洪暴雨的雨情和水情特征分析

利用2007年6月19日～7月23日淮河流域167个测站逐日降水观测资料,对2007年汛期淮河流域致洪暴雨的雨情和水情特征进行分析,并与2003年历史同期进行了比较。结果表明:2007年汛期淮河流域持续性强降水天气集中于6月19日~7月23日,期间共经历了10次暴雨过程, 2007年总降水量和水位都超过2003年同期,2007年淮河流域洪水期间王家坝上游的面雨量大于2003年,下游的面雨量和2003年持平。2007年汛期淮河流域雨情的重要特点是:雨带稳定,前期强降水过程的降雨中心基本上出现在淮河支流分布比较密集的淮北地区和上游地区,致使淮河流域底水明显增加,是后期强降水导致全流域性洪水的主要原因。造成淮河流域降水稳定持续的重要原因是副高稳定、位置偏南,冷空气活动频繁等。       

浑太流域降水极值的统计分布特征

基于浑太流域1966-2006年73个雨量站的日降水资料,建立了逐站年最大日降水量(AnnualMaximum,AM)序列和汛期4-9月日降水量<1.27mm.d-1的最长持续干旱天数(Munger Index,MI)序列,并对其时空分布规律进行了分析。采用广义极值(General Extreme Value,GEV)分布、广义帕雷托(General Pareto,GP)分布、韦布尔(Weibull,WB)分布、约翰逊SB(Jonhson SB,J-SB)分布、Burr分布和对数逻辑(Log-Logistic,L-LG)分布等6种极值分布函数对AM和MI序列进行了逐站分布拟合,结果表明,广泛应用的GEV分布整体拟合程度最好,有50个测站的KS检验统计量Dn<0.09,而未曾推广使用的Burr分布的拟合效果也非常好,有36个测站Dn<0.09。用GEV分布对50年一遇的AM和MI进行了估算,发现流域中心地区极端强降水和极端干旱的程度较高,分别为>208mm.d-1和>47d。     

气候过渡带温度变化与淮河流域夏季降水的关系

淮河流域是我国南北气候的过渡带,气候过渡带位置的南北变动对淮河流域的降水有显著的影响。利用1952～2001年的温度和降水资料,计算了气候过渡带位置的变化和淮河流域降水与旱涝的关系,发现气候分界线位置的南北移动与淮河流域夏季降水呈显著负相关,即气候分界线北移夏季降水减少、气候偏旱;气候分界线南移则夏季降水增加、气候偏涝。气候分界线与淮河流域夏季降水的这一对应关系反映了春季冷空气活动的强度和时间对淮河流域夏季和梅雨降水有重要影响,即春季(特别是3月下旬)冷空气南下活动较强年份的夏季降水可能异常偏多。     

降水变化和人类活动对延河流域径流影响的定量评估

利用Mann-Kendall突变检验法对延河流域1952—2008年降水量与甘谷驿站径流量进行分析,并以1952—1994年为基准期,定量分析1995—2008年降水变化和人类活动对径流的影响。结果表明：57年来延河流域正常降水发生概率达80.7%,径流年型以偏枯和枯水年为主;年降水量和径流量均呈减少趋势,突变分别发生在1995和2005年;与1952—1994年相比,1995—2008年的降水量和径流量较基准期分别减少11.1%和27.3%;降水变化和人类活动对径流减少的贡献率分别为46.2%和53.8%。