资料均一化对气温变化趋势及其城市化偏差估计的影响：以北京地区为例

当前的地面气候观测资料普遍存在非气候性因素导致的非均一性,对气候变化监测和研究结论可靠性造成重要影响。结合观测台站的历史沿革数据,使用ACMANT和Pairwise Comparisons方法以及RHtest V4软件,对北京地区20个台站均一化前的月平均气温序列进行了非均一性检验和订正,最后评估了均一化对北京地区气温序列变化趋势及其城市化偏差估算的影响。结果表明：除元数据中记录的断点外,无元数据记录的断点也会对序列的趋势变化造成明显影响,其中乡村站最显著;经过订正,1958—2018年整个北京地区、乡村站以及城市站增温趋势分别为0.27℃/(10 a)、0.10℃/(10 a)和0.32℃/(10 a),较订正前分别上升了0.03℃/(10 a)、0.06℃/(10 a)和0.02℃/(10 a)。利用均一化资料估算,1958—2018年北京观象台的城市化影响为0.24℃/(10 a),城市化贡献率为70.2%,评估结果较前人结论有所降低。可见,在现有的北京地区气温资料序列中,仍可能存在较明显的非均一性和未被记录的断点,对区域平均气温趋势估算具有显著影响。     

1960-2009年咸宁市气候变化特征分析

利用1960-2009年咸宁市3个地面气象站气象资料,统计分析近50 a来该区域气温、降水等主要气候要素的年变化、四季变化及年代际变化的趋势特征。结果表明：近50 a研究区气温有上升趋势,气候倾向率为0.23℃/10a,年平均气温在20世纪90年代末发生突变。春秋季平均气温分别在2002年和1999年发生突变,夏季平均气温在2006年发生突变,冬季平均气温早在1990年发生突变。春季与秋季平均气温的变化比较一致,冬季平均气温对全球变暖响应最敏感,春秋与秋季对气候变暖的响应是比较敏感,而夏季对气候变暖的响应最为迟缓。近50 a年降水量呈波动但无明显增降的趋势,其中春夏两季变化趋势较为一致并有下降的趋势,且春夏降水量的变化主导着年降水量的变化;而冬季降水量有上升的趋势。通过对气温与降水变化趋势的比较,发现冬季对气候变化的响应最显著、其余季节无明显相关性。     

1960—2009年咸宁市气候变化特征

利用1960—2009年咸宁市3个地面气象站气象资料,统计分析近50 a来该区域气温、降水等主要气候要素的年变化、四季变化及年代际变化的趋势特征。结果表明：近50 a研究区气温有上升趋势,气候倾向率为0.23℃/10 a,年平均气温在20世纪90年代末发生突变。春秋季平均气温分别在2002年和1999年发生突变,夏季平均气温在2006年发生突变,冬季平均气温在1990年发生突变。春季与秋季平均气温的变化较一致,冬季平均气温对全球变暖响应最敏感,春季与秋季对气候变暖的响应较敏感,而夏季对气候变暖的响应最为迟缓。近50 a咸宁市年降水量呈波动但无明显增降的趋势,其中春夏两季变化趋势较为一致并有下降的趋势,且春夏降水量的变化主导着年降水量的变化;而冬季降水量有上升的趋势。通过对气温与降水变化趋势的比较,发现冬季对气候变化的响应最显著,其余季节无明显相关性。     

攀枝花市区33年气温变化趋势研究

本文利用攀枝花市区1977~2009年年平均气温、年平均极端最高气温、年平均极端最低气温以及逐日最高气温资料,运用气候趋势系数、累计距平、MK突变检验等方法研究分析了攀枝花市区气温变化趋势,主要结论有:(1)33年来该地区年平均气温呈现弱的下降趋势,与全球升温趋势相悖。(2)年平均极端最低气温升温趋势率为0.24℃/(10a),大大高于年平均极端最高气温升温趋势率0.09℃/(10a)。(3)高温日数及热积温均呈下降趋势,其中热积温下降趋势率为8.4℃/(10a)。(4)市区炳草岗年平均气温相对稳定,不存在突变现象。      

北京气候变暖与主要极端气温指数的归因分析

在对资料进行均一化处理的基础上,分析了北京1960—2008 年气候变暖及主要极端气温指数的统计特征,并应用格兰杰检验法对其进行归因分析。结果表明:(1) 近49 a 来北京年平均气温增速约为0.39 ℃/(10 a),气候增暖具有明显的非对称性。(2) 霜冻指数和气温年较差呈下降趋势,降幅为3.9 d/(10 a)和0.8 ℃/(10 a)。生长季指数、暖夜指数及热浪指数则呈上升趋势,增幅平均达3.0 d/(10 a)、0.75%/(10 a)和1.5 d/(10 a)。(3) 北京年平均气温是霜冻指数、生长季指数及暖夜指数发生变化的格兰杰原因。虽然年平均气温与热浪指数在不同滞后期均具强相关性,但是检验表明它们之间并无显著的因果关系,很可能是由于某种原因导致的一种统计上的伪相关现象。      

1961－2005年嫩江流域右岸气候变化及对水资源的影响

利用累积距平法和气候倾向率对1961－2005年嫩江流域右岸气温、降水量和径流量资料进行分析,研究嫩江流域右岸气候变化及其对水资源的影响。结果表明：近45 a来嫩江流域右岸气温显著增高,平均以0.52 ℃/10 a的速率上升,而且四季均为上升趋势, 不同季节增温幅度以冬、春、秋、夏季依次递减,1986年以来为气温升高最显著的时段;降水变化可分为3个阶段： 1961－1982年降水量呈减少趋势,1982－1998年处于增加时期,1998年以来降水量又呈现减少趋势。夏季降水量变化趋势与年降水量变化趋势趋于一致, 降水量总趋势是在波动中微弱上升;嫩江流域右岸主要控制站年径流量与年降水量保持同步变化。     

呼和浩特市白塔机场气象观测要素分析

利用呼和浩特市白塔机场气象站1977--2010年月平均最高、最低气温,月降水量资料和1979--2010年月平均风速资料,分析了近34a气象要素变化特征。得出：呼和浩特白塔机场近34a来,（1）年平均气温、年降水量都没有明显的变化趋势,进入21世纪以来气候变率明显变大,气候不稳定性增加;（2）气温的年日较差明显增大,气候倾向率为0．4℃／10a;（3）年平均相对湿度在三个时段存在不同的变化特征;（4）年平均风速呈现出明显的减小趋势,平均每10a减小了0．3m·s^-1（5）四个要素中,气温年日较差由小变大的突变特征最为明显,1990年前后出现突变点;平均风速则存在由大转小的突变过程,突变时间点在1996年;年平均气温南低向高的突变过程较弱,且持续时间较短;年降水量和年平均相对湿度在近34a罩均不存在气候突变现象,气候状态相对稳定。呼和浩特机场气候与市区气候存在明显的差异．还需进一步深入分析。     

近40年重庆夏季气温变化的特征分析

利用1971—2010年的NCEP资料和重庆市5个站点气温观测资料,采用气候倾向估计、线性拟合、MK检验等方法,对重庆夏季气温变化的区域特征进行分析。结果表明:重庆市的夏季平均气温在15℃至27℃的幅度内变化,重庆西部和四川盆地东部的区域平均气温最高,四川盆地沿长江一带的平均气温较低;重庆近40a夏季平均气温变化总体呈升温趋势,其中酉阳、奉节和万州的升温趋势较明显,气候倾向率分别达到0.072℃/10a、0.288℃/10a和0.154℃/10a,沙坪坝和梁平平均气温的变化趋势较平缓,气候倾向率分别为0.009℃/10a和-0.002℃/10a;平均最高气温、平均最低气温和平均气温日较差整体呈现升高的变化趋势;MK检验表明重庆市的气温变化整体比较平稳,没有特别明显的突变年份。     

黄南州隆务地区气候动态变化特征分析

利用1961-2004年同仁站气象观测资料,分析了该地区近44a来气温、降水变化特征。结果表明,近44a来隆务地区年降水量呈明显减少的变化趋势,其减少幅度大于全省同期26个站平均值。年平均气温呈明显的上升趋势,气候倾向率达0.38℃/10a,倾向率明显大于青海全省年平均气温的倾向率。气温变化存在明显的季节性差异,冬季变暖趋势最明显,秋季次之。夜间气温升温幅度大于白天气温升温幅度,气温日较差显著减小。     

西北地区极端高温变化及其对气候变暖停滞的响应

利用国家气候中心整编的中国西北地区日最高气温的观测资料,通过对中国西北地区极端高温变化特征进行较全面的分析,揭示了近20 a(1996—2015年)与近55 a(1961—2015年)中国西北地区极端气温变化的新特征。结果表明:除新疆维吾尔自治区部分和陕西省南部部分地区外,1961—2015年西北地区极端高温事件出现频次普遍呈增加的趋势,大值中心集中分布在新疆维吾尔自治区东南部、青海省北部、甘肃省西部和宁夏回族自治区中部地区,线性增加率为3.00次/10 a以上,其中大部地区增加趋势通过了99.5%以上信度的显著性检验,与全球气候变暖的特征较为一致。近20 a来西北地区极端高温事件出现频次呈西部和南部地区增多、东部和北部地区减少的空间变化特征。近20 a西北地区极端高温事件出现频率呈"西南部地区多、北部和东部地区少"的变化趋势,与前20 a(1961—1980年)极端高温事件出现频次的变化趋势相近,与近30 a(1981—2010年)极端高温事件出现频率的"西南部地区少、中东部地区多"的变化趋势相反。近55 a西北地区极端高温事件平均出现频次呈增加的趋势,平均值为1.73次/10 a;主要阶段变化率分别为:前20 a极端高温事件平均出现频次为0.06次/10 a,近30 a极端高温事件平均出现频次为3.90次/10 a,近20 a极端高温事件平均出现频次为-0.46次/10 a。近20 a西北地区极端高温事件出现频次呈弱递减的趋势与全球1998年以后增温的停滞现象较一致,说明西北地区的区域极端高温事件减少的特征对全球气候变暖停滞现象存在响应。由西北地区极端高温事件出现频次异常偏多年和偏少年的典型温度场可知,西北地区夏季异常高温变化对印度洋和太平洋的海温变化具有明显的正响应。西北地区极端最高气温和极端高温事件的温度强度分布主要取决于海拔高度,其次与局地地形和下垫面性质有关。     

1961-2007年台安县气候变化特征分析

在全球变化背景下,台安县气候变化地域特征明显。本文利用1961—2007年的气候资料,通过气候倾向率和Mann-Kendall检测等方法,研究了台安县气候变化特征。结果表明:近47 a来,台安县气候明显变暖,平均气温以0.34℃/10 a的速度上升,积温净增加约260 ℃或以上,冬季增温对气候变暖的贡献最大,直接导致冬季最大冻土深度以3.6 cm/10 a速度变浅。年降水量出现减少趋势,春、夏季降水量减少比较明显,极端降水日数无变化规律。四季日照时数明显减少,不利于绿色植物的光合作用。近47 a间,除了年平均最高气温和降水量外,平均气温、年日照时数、平均最低气温、最大冻土深度、大于等于10 ℃积温和大于等于0 ℃积温等要素都发生了显著突变,但突变时间存在差异。     

不同升温情景下中国东北地区平均气候和极端气候事件变化预估

利用区域气候模式RegCM4的逐日气温和降水资料,预估1.5℃和2.0℃升温情景下,东北地区平均气候和极端气候事件的变化。结果表明：RCP4.5排放情景下,模式预计在2030年和2044年左右稳定达到1.5℃和2.0℃升温;两种升温情景下,东北地区气温、积温、生长季长度均呈增加趋势,且增幅随着升温阈值的升高而增加;1.5℃升温情景下,年平均气温增幅为1.19℃,年平均降水距平百分率增幅为5.78%,积温增加247.1℃·d,生长季长度延长7.0 d;2.0℃升温情景下气温、积温、生长季长度增幅较1.5℃升温情景下显著,但是年和四季降水普遍减少,年降水距平百分率减小1.96%。两种升温情景下,极端高温事件显著增加,极端低温事件显著减少,极端降水事件普遍增加。霜冻日数、结冰日数均呈显著减少趋势,热浪持续指数呈显著增加趋势;未来东北地区降水极端性增强,不仅单次降水过程的量级增大,极端降水过程的量级也明显增大,随着升温阈值的增大,极端降水的强度也逐渐增大。     

基于NorESM1-M模式的中国东北地区2050s玉米气候生产潜力预估

利用NorESM1-M模式资料驱动AEZ模型模拟了21世纪中叶东北地区春玉米在雨养条件下的气候生产潜力。结果表明：在RCP2.6情景下,东北区域热量资源较1981-2010年有所改善,年平均气温增加1.72℃,≥ 10℃积温增加359.6℃;降水整体呈现略增加趋势且南部多于北部,全区平均增多56.9 mm,蒸散量增加10.0 mm;具有最大气候生产潜力的区域在辽宁省东部;与基准年相比,辽宁单产平均每公顷增加1100 kg。在RCP8.5情景下,东北区域热量资源进一步改善,黑龙江、辽宁和吉林三省≥ 10℃积温分别增加652.7℃、636.3℃和683.9℃,降水总量较RCP2.6情景增加但空间分布差异较大,全区维持增产趋势,辽宁、吉林和黑龙江增产百分比分别为3.3%、8.1%和20.0%。     

近50年东北地区热量资源变化特征

利用1951—2005年东北地区100个气象站日平均气温资料,得出各年代稳定通过10℃,0℃积温及其持续天数和起止日期分布的变化,进而分析了气候变暖背景下东北地区热量资源的变化特征。结果表明:东北地区气温持续增暖,线性趋势达0.4℃/10 a,较我国其他地区更为显著,且与各热量资源指标有较好的相关性。东北地区气候变暖使得稳定通过10℃,0℃积温普遍显著升高,且稳定通过10℃,0℃积温的持续天数也普遍显著增加;稳定通过10℃,0℃积温和持续天数的等值线在东北平原和相对平坦的内蒙古高原向北大幅度推进,而在山区有向高海拔地区抬升的趋势;稳定通过10℃,0℃积温持续天数普遍增加是受到起始日期提前和终止日期延后的影响,而且起始日期提前比终止日期延后的影响更明显。东北地区热量资源的变化有利于东北地区粮食产量的提高和稳定。     

1960-2010年中国华北东北地区热量资源时空变化

利用1960-2010年华北、东北地区165个气象站日平均气温资料,运用线性倾向估计等方法,对近51 a来≥0 ℃和≥10 ℃积温及其持续天数和起止日期的时、空分布特征进行分析,以了解气候变暖对华北、东北地区热量资源分布的影响。结果表明：近51 a来华北、东北地区气温增暖趋势明显,气候倾向率达0.32 ℃/10 a（P<0.001）,且与各项热量资源指标相关显著。随着气候变暖,≥0 ℃和≥10 ℃积温及持续天数普遍显著增加,其气候倾向率分别在（30 ℃·d）/10 a和2 d/10 a以上;2000年以后亚热带北界和暖温带北界在华北、东北地区均出现了北移,以亚热带北界移动幅度更大;20世纪90年代以后,一年两熟制种植北界在山西和辽宁两省明显北抬,平均移动幅度超过1.5个纬距。华北、东北地区≥0 ℃和≥10 ℃积温及持续天数普遍增加是受起始日期提前和终止日期延后共同影响,≥0 ℃前者比后者的影响更明显,≥10 ℃两者作用相当。     

近46a虎林市气候变化的趋势分析

利用累积距平法和线性趋势分析法对虎林市1961～2006年的年、季平均气温、降水和相对湿度的长期变化特征进行分析,结果表明：近46a来虎林市的气候表现出向暖干型发展的趋势：年和季平均气温均呈上升趋势,各季气温上升幅度略有不同;年降水量有略微增加趋势,相对湿度有略微减小趋势。     

近30年羌塘自然保护区气候特征分析

本文利用羌塘自然保护区周边6个气象站1978～2007年30年数据,利用气候统计方法,分析了温度、积温、降水的趋势变化。结果表明：该地区年平均温度、年平均最高温度、年平均最低温度都呈上升趋势,且上升幅度远远大于全球、全国平均水平;≥0℃积温、≥5℃积温呈增加趋势,初日提前,终日推迟,持续日数增加;降水的区域特征明显,自东向西呈递减趋势。年降水量呈上升趋势。     

近30年羌塘自然保护区气候特征分析

本文利用羌塘自然保护区周边6个气象站1978~2007年30年数据,利用气候统计方法,分析了温度、积温、降水的趋势变化。结果表明:该地区年平均温度、年平均最高温度、年平均最低温度都呈上升趋势,且上升幅度远远大于全球、全国平均水平;≥0℃积温、≥5℃积温呈增加趋势,初日提前,终日推迟,持续日数增加;降水的区域特征明显,自东向西呈递减趋势。年降水量呈上升趋势。      

中国北方农牧交错带气候变化特征及未来趋势

利用1951—2006年中国台站日平均观测资料对北方农牧带过去56a气候变化特征进行了分析,指出该农牧带年降水量具有明显的年际和年代际变化特征,近10a来呈明显的下降趋势;年平均气温在20世纪90年代前期变化幅度较小,1987年之后持续偏暖,与全球及中国温度变化趋势一致;降水和温度变化具有明显的季节和区域差异。在气候特征分析基础上,利用全球海气耦合模式嵌套区域气候模式在SRES A2排放情景下对未来30a（2001-2030年）的气候变化进行了预估,对照30a模式气候场（1961—1990年）,分析了未来30a北方农牧交错带降水和温度变化的可能趋势,结果表明,未来该区平均地面气温持续升高,升温幅度达0．3℃,温度日较差将明显减小;年降水量呈增加趋势,但增加幅度较小,且降水变化具有明显的季节和地域差异;未来黄河上游地区干旱的威胁仍十分严峻。