极端气温和极端降水复合事件的气候特征

基于1961-2014年的中国台站资料,侧重探讨极端气温和极端降水复合事件的气候特征。结果表明,基于客观方法检测出四类极端复合事件：暖湿、暖干、冷湿和冷干。四类事件的频发区分别位于东北地区、华南地区、西藏及华南地区和长江以南及云贵高原一带。全国暖湿、暖干事件频数呈增加趋势,春夏季频发;冷湿事件频数在西藏东北一带呈增加趋势,而在长江流域呈减少趋势,夏秋冬季频发;冷干事件频数呈减少趋势,秋冬季频发。四类极端复合事件经验正交分解的时间序列主模态均表现为年代际信号。进一步分析四类复合事件与能源消费量的联系表明,极端湿事件与能源消费量呈正相关,而极端干事件则相反。     

华南暖季极端降水与气温的对应关系

利用华南地区1966—2005年5—10月台站小时降水和日降水以及气温观测资料,分析了极端降水与气温的对应关系。结果表明,气温低于25℃时,日极端降水强度与小时极端降水强度均随气温升高而升高,且越极端的降水出现向两倍Clausius-Clapeyron (CC)变率转换的气温越低;气温高于25℃时,日极端降水强度和小时极端降水强度出现不同程度的下降,其中前者下降更为显著。考察降水持续时长发现,气温高于25℃时,华南地区小时极端降水随气温的下降主要由短持续性降水所贡献;气温高于28℃时几乎无长持续性降水发生。     

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。     

未来气候情景下中国东部极端降水和气温的危险性特征

基于BCC-CSM11模式降尺度预估结果,通过构建极端天气气候事件的危险性指数,考察和分析了中国东部极端降水和气温未来气候情景下可能的变化趋势和危险性分布格局。结果表明: 1）在中等排放情景（RCP4.5）下,近期（2021—2050年）极端降水和极端高温危险性呈现增强趋势,危险性指数增幅分别约为2%和10%,而极端低温危险性则呈减弱趋势,危险性指数降幅约为4%。21世纪末期（2070—2099年）,极端降水和气温危险性均基本保持现有水平,未有明显趋势。在高等排放情景（RCP8.5）下,极端降水和极端高温危险性将持续增强,至21世纪末危险性指数增幅分别约为5%和60%;极端低温危险性持续减弱,危险性指数降幅约为5%。2）在未来气候情景下,中国东部极端高温的危险性以全域持续增强为主要特征,特别是西南地区、长江以南地区和东南沿海危险性增强最为显著。至21世纪末,在高排放情景下的危险性指数增幅为30%—60%。极端降水危险性在黄河上游、长江上游和下游以及东北地区中南部等地区呈增强趋势,危险性指数增幅为3%—5%。极端低温危险性全域呈减弱趋势,至21世纪末期高等排放情景下的危险性指数最高降幅为7%—9%。     

1955—2014年杭州极端气温和降水指数变化特征

根据杭州市1955—2014年降水量、气温逐日资料,采用国际通用的极端天气指数和线性倾向估计、M-K检验等方法,分析了杭州市近60 a极端气温和降水的变化特征。结果表明：1）杭州市近60 a的气温呈一致升高趋势,且变化显著,表现为极端高温阈值和极端低温阈值的升高及极端高温日数的增多;极端冷事件显著减少,暖事件显著增多。2）极端降水指数中只有强降水量的增加较明显,主要贡献为夏季和冬季强降水量的增强。3）冬季平均气温、极端低温阈值、霜冻日数等极端冷事件的突变发生于20世纪80年代初中期,夏季平均气温、极端高温阈值、高温日数等极端暖事件的突变发生于20世纪末21世纪初,与全国范围内的气候增暖进程基本一致。另外,降水强度、极端降水阈值等极端降水指数的突变时间在2008年左右,即2008年后气温升高和降水强度的增加突变期叠加,尤其在夏季和冬季表现更突出,可能诱发更多的异常天气。     

中国东部春季极端降水与同期欧亚大陆地表感热的可能联系

利用1960~2010年ERA-20C再分析资料和中国东部站点降水观测资料,探讨了我国东部春季极端降水与欧亚大陆地表感热通量的联系和可能影响途径。结果发现,当春季欧亚大陆中纬度巴尔喀什湖以西及贝加尔湖以南区域地表感热通量偏弱（强）,我国东部沿海地区地表感热通量偏强（弱）时,我国东部春季极端降水呈现南少（多）北多（少）的反相分布特征。当春季欧亚大陆中纬度关键区地表感热偏弱,低纬度关键区地表感热通量偏强时,春季副热带西风急流偏弱、位置偏北,我国东部北方地区大气斜压不稳定和对流不稳定偏强,北方地区极端降水偏强,而南方地区大气斜压不稳定和对流不稳定偏弱,南方地区极端降水偏弱。当春季欧亚大陆中纬度关键区地表感热偏强,低纬度关键区地表感热通量偏弱,我国东部极端降水的情况大致相反。     

1957~2000年沈阳地区气温和降水变化特征分析

利用1957～2000年沈阳地区逐日平均气温、降水量资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检测法和Morlet小波变换等方法,分析了近44a来沈阳地区气温和降水变化的总体特征及趋势,并利用极端气温和降水指数探讨了其变化特征。结果表明:近44 a来沈阳地区气温呈显著的上升趋势,气温变化有较明显的突变特征,突变时间出现在1981～1982年;降水呈波动下降趋势,自20世纪80年代以来,极端降水事件的强度和频率均呈上升趋势。     

1961～2008年广东省极端气温的时空变化特征

选取广东省通过均一性检验的37个代表性测站1961～2008年逐日最高、最低气温资料,采用线性趋势分析、空间插值等方法,分析了广东省年和季极端最高、最低气温的时空变化特征。结果表明:广东省年极端最高、最低气温均呈明显增温趋势并存在非对称性变化,年极端最低气温的线性增温速率(0.044℃/年)明显高于极端最高气温的线性增温速率(0.012℃/年)。极端最高、最低气温的变化存在明显的季节差异和地区差异,增温速率均在冬季最大,春季最小;珠江三角洲、东南沿海地区增温最明显,粤西、粤东北地区增温不明显。     

CORRELATION BETWEEN PEAK INTENSITY OF EXTREME AFTERNOON SHORT-DURATION RAINFALL AND HUMIDITY AND SURFACE AIR TEMPERATURE IN SOUTHEAST COAST OF CHINA

Using hourly rainfall intensity, daily surface air temperature, humidity and low-level dew point depressions at 55 stations in the southeast coast of China, and sea surface temperature from reanalysis in the coastal region, this paper analyzes the connection between peak intensity of extreme afternoon short-duration rainfall (EASR) and humidity as well as surface air temperature. The dependency of extreme peak intensity of EASR on temperature has a significant transition. When daily highest surface temperature is below (above) 29°C, the peak rainfall intensity shows an ascending (descending) tendency with rising temperature. Having investigated the role of moisture condition in the variation of EASR and temperature, this paper discovered that the decrease of peak rainfall intensity with temperature rising is connected with the variation of relative humidity. At higher temperatures, the land surface relative humidity decreases dramatically as temperature further increases. During this process, the sea surface temperature maintains basically unchanged, resulting in indistinct variations of water vapor content at seas. As water vapor over land is mainly contributed by the quantitative moisture transport from adjacent seas, the decline of relative humidity over land will be consequently caused by the further rise of surface air temperature.     

华南地区未来地面温度和降水变化的情景分析

利用英国Hadley气候预测和研究中心的区域气候模式系统PRECIS,模拟分析基于政府间气候变化专门委员会(IPCC)2000年发布的<排放情景特别报告>(SRES)中设计的B2情景下华南区域2071～2100年的温度和降水量的可能变化,结果显示:2071～2100年均地面温度相对于气候基准时段(1961～1990年)上升约2～4 ℃;华南区域未来夏季降水量在22°N以北区域较气候基准时段增加,而以南区域减少;冬季降水则表现为华南区域较气候基准时段减少.2071～2100年华南区域的温度气候趋势系数为正值,年均降水气候趋势系数为负值.2071～2100年的高温事件和强降水事件的发生频率均比气候基准时段明显增加.     

热带气旋对1975-2018年暖季中国极端降水气候态、变化趋势及其与温度关系的影响研究

全球变暖背景下我国极端小时降水和极端日降水(EXHP、EXDP)气候态及变化趋势的区域差异明显,其中热带气旋(TC)的影响尚不明确。利用1975─2018年暖季台站小时降水(P)和热带气旋最佳路径等资料,采用百分位法定义极端小时降水与极端日降水,并将总降水(All)客观分为热带气旋降水与非热带气旋(nonTC)降水,分析热带气旋对中国东部All-P、All-EXHP、All-EXDP的气候态和变化趋势以及极端小时降水随温度变化的影响。主要结论如下：(1) TC-P、TC-EXDP、TC-EXHP占其对应总降水之比均从东南和华南沿海向西北内陆递减,区域平均而言,TC-P占All-P之比与TC-EXHP占All-EXHP之比均约为11%,而TC-EXDP占AllEXDP之比为15.8%;(2)热带气旋和非热带气旋降水变化趋势的空间分布差别较大,热带气旋对长江流域东部总降水增多的贡献高达49%,并一定程度上改变了降水趋势的空间分布;(3) TC-EXHP强度与温度的关系在约21℃发生改变,且截然不同于nonTC-EXHP,华南、东南沿海TC-EXHP强度随温度的变化率明显低于nonTCEXH...     

中国西北春季降水与太平洋海温相关特征的研究

应用奇异值分解对中国西北3-5月的降水资料与太平洋海温进行了相关分析。结果表明：北太平洋与中国西北春季降水有较好的相关,在太平洋海温3-5月呈El Nino峰值位相时,除青海高原外,中国西北地区降水偏水;而当12-2月的海温呈El Nino成熟位相型时,次年西北地区3-5月的降水偏多;而当北太平洋海温12-2月呈La Nina型时,次年青海高原区3-5月的降水偏少。太平洋海温的西风漂流区、黑潮区、加利福尼亚海流区和北赤道海流区的海温的变化与中国西北地区3-5月的降水之间有明显的相关关系。其中黑潮区12-2月的海温与新疆北部的降水呈反相变化,即当黑潮区的海温低时,西北地区的新疆北部降水偏多。中国西北地区3-5月的降水对太平洋温变化的响应区主要的新疆北部、青海高原及其东北侧、沙漠盆地、河西西部等地。     

中国东部夏季极端降水时空分布及环流背景

基于中国测站的降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,取第95百分位数作为极端降水阈值,通过经验正交函数分解(EOF)方法将中国东部分为华南、长江中下游、华北和东北三个地区,定义极端降水事件,并对中国东部夏季极端降水时空分布及环流背景进行研究。结果表明,极端降水事件随日期的变化与中国东部夏季雨带的南北移动相吻合。近54年来,华南极端降水事件频数在1991年左右突增,长江中下游地区有两次突变,1991年左右突增,2000年左右突减。华北和东北地区在1999年左右突减。发生极端降水事件时,低层850 hPa出现局地异常气旋环流,位势高度异常降低,对应低空异常辐合;中层500 hPa,西太副高位置异常偏南有利于华南极端降水的发生,副高西伸有利于长江中下游的极端降水,位置偏北易造成华北和东北极端降水;高层200 hPa,发生极端事件时降水关键区位于西风急流轴右侧,对应异常反气旋环流,这种高层辐散低层辐合的环流配置为极端降水提供动力条件。极端降水的气候平均态水汽主要来源于南半球和西北太平洋。副高的位置异常影响我国东部水汽输送异常,造成不同地区的极端降水。      

THE CORRELATION BETWEEN THE PACIFIC SEA SURFACE TEMPERATURE (SST) and PRECIPITATION OVER NW CHINA

1INTRODUCTIONFormorethanadecade,theair-seainteractionshavebecomeawell-knowncoresubjectofclimateresearch.Largeamountoffactsandtheoreticresearchhaveshownthattheoceanisplayinganessentialroleinclimatechangesonvirtuallyalltimescales[1,2].Tropicaloceansaremajorsuppliersofenergyforglobalatmosphericmotion.Theareaofoceantakesupmorethan70%oftheEarth抯surfaceandvariationsofthetropicaloceancontributemuchtotheinterannualvariationofthegeneralcirculationandclimate[3].Ithasbeenacknowledgedthattheanomaly…     

THE RELATIONSHIP BETWEEN EXTREME PRECIPITATION ANOMALY IN SOUTH OF CHINA AND ATMOSPHERIC CIRCULATION IN THE SOUTHERN HEMISPHERE

Based on the daily rainfall datasets of 743 stations in China and the NCEP/NCAR monthly reanalysis data during the period of 1960–2003, the relationship between the anomalous extreme precipitation (EP) in the south of China and atmospheric circulation in the Southern Hemisphere is analyzed. The phenomenon of opposite changes in the sea level pressure and geopotential height anomalies over the Ross Sea and New Zealand is defined as RN, and the index which describes this phenomenon is expressed as RNI. The results show that the RN has barotropic structure and the RNI in May is closely related to the June EP amount in the south of China (SCEP) and the East Asian summer monsoon (EASM). The positive correlations between the May RNI at each level and the June SCEP are significant, and the related simultaneous correlations between the RNI and the June SCEP are also positive, suggesting that the potential impact of RN on the SCEP persists from May to June. Therefore, RN in May can be taken as one of the predictive factors for the June SCEP. Furthermore, one possible physical mechanism by which the RN affects the June SCEP is a barotropic meridional teleconnection emanating from the Southern Hemisphere to the western North Pacific.     

春季格陵兰海冰与夏季中国气温和降水的关系

采有英国Hadley中心的GISST海冰面积资料，NCFP／NCAR再分析资料以及中国160站气温和降水资料，分析了春季格陵兰海冰面积与夏季中国区域气温和降水的关系。初步研究表明，春季格陵兰海冰面积变化和随后夏季我国黄河长江中下游之间地区气温以及8月份华北和西南地区降水呈明显正相关，而和6月黄河中上游地区降水则具有明显的负相关。同时，春季格陵兰海冰异常时期对应着北半球大气环流的明显主为化，表明海冰与我国气温及降水之间的联系具有一定的环流背景。     

重庆汛期极端降水事件分析

利用重庆1961-2006年33个台站汛期(5-9月)逐日降水资料,首先定义了不同台站的极端降水阈值,然后统计出不同台站近46 a逐年汛期极端降水事件的发生频次,并进行时空分布特征分析.结果表明:重庆汛期极端降水事件发生频次的多寡很大程度上影响着汛期总降水量的大小.一致性异常分布特征是重庆汛期极端降水事件发生频次的最主要空间模态;重庆汛期极端降水事件发生频次的空间分布可分为5个主要区域.从长期变化趋势来看,Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ区为很弱的减少趋势,Ⅱ区表现为很弱的增加趋势,Ⅴ区则表现为相对较强的增加趋势.最大熵谱估计分析表明,近46 a来汛期极端降水事件发生频次各区之间的周期振荡不太一致,均存在2年左右的年际变化周期,不同的分区主要还存在着5年的年际变化周期和11年、15年左右的年代际变化周期振荡.     

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。