1951—2015年乌鲁木齐市升温过程频数及强度气候特征

利用乌鲁木齐市气象站1951年1月1日至2015年12月31日的逐日气温资料,以日最高气温及其升温幅度为指标,整理出乌鲁木齐市近65年升温过程数据库,将升温过程分为Ⅰ级(弱)、Ⅱ级(中等强度)、Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(极强)5个等级,分析了乌鲁木齐市各级升温过程发生频数、持续日数、过程不同时段升温幅度、过程最高气温、过程最高气温距平偏高幅度等要素气候特征。结果如下：(1)1951—2015年,乌鲁木齐市出现升温过程5677次,平均每年87.3次,其中Ⅰ级(弱)升温过程占67.8 %。升温过程发生频数的季节分布较均匀,但在春季相对较多。近65年来,年平均升温过程发生频数在7个年代际中差异不大,没有明显的线性变化趋势。(2)1951—2015年,乌鲁木齐市5677次升温过程的平均持续日数为2.14?d,其中持续1 d的过程占43.0 %。随升温过程等级由Ⅰ级到Ⅴ级提高,过程持续日数最高出现频率也从1?d过渡到3?d。升温过程持续日数在春季4、5月份最长。(3)1951—2015年,乌鲁木齐市过程升温幅度平均为5.76℃,在春季最大、秋季最小。Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(极强)的过程升温幅度最大的月份分别是5月和3月。65年来,乌鲁木齐市升温过程的最大24h、48h和72h升温幅度平均值分别为3.72℃、6.12℃和8.23℃,最大24 h升温幅度在冬季最大、夏季最小,最大48 h和72 h升温幅度都是在春季最大、秋季最小。(4)1951—2015年,乌鲁木齐市升温过程的最高气温平均值为14.52℃,在夏季7、8月最高,在冬季各月最低,带有显著的季节背景特征。过程最大日气温距平的平均值为2.93℃。Ⅳ级(强)和Ⅴ级(极强)升温过程的日气温距平偏高幅度最大月份分别出现在1月(11.73℃)和12月(19.10℃)。     

1951—2015年乌鲁木齐市降温过程频数及强度气候特征

利用乌鲁木齐市气象站1951年1月1日至2015年12月31日的逐日气温资料,以日最低气温及其降温幅度为指标,整理出乌鲁木齐市近65年降温过程数据库,将降温过程分为Ⅰ级（弱）、Ⅱ级（中等强度）、Ⅲ级（较强）、Ⅳ级（强）以及Ⅴ级（寒潮）5个等级,分析了乌鲁木齐市各级降温过程的频数、持续日数、过程不同时段降温幅度、过程最低气温、过程最低气温距平偏低幅度等要素气候特征。结果如下：（1）1951—2015年,乌鲁木齐市出现降温过程5834次,平均每年89.8次,其中Ⅰ级（弱）降温过程占78.1%。降温过程的频数季节分布较均匀,但Ⅳ级（强）和Ⅴ级（寒潮）降温过程在春季最多。在降温过程异常偏多与偏少年之间,6—8月的过程频数差异最大,4和9月过程频数差异较小。年平均降温过程频数在7个年代际中差异不大;随年代际增长,Ⅰ级（弱）降温过程频数在增加,Ⅴ级（寒潮）降温过程频数却在减少。（2）1951—2015年,乌鲁木齐市5834次降温过程的持续日数平均为1.89 d,其中持续1 d的过程占49.0%。随降温过程等级由Ⅰ级到Ⅴ级提高,过程持续日数最高出现频率也从1 d过渡到3 d。Ⅳ级（强）和Ⅴ级（寒潮）降温过程均表现为秋末到冬季各月的持续日数长,春季各月短。（3）65年来,乌鲁木齐市过程降温幅度平均为-4.4℃,秋季降温幅度最强,夏季最弱。Ⅳ级（强）以及Ⅴ级（寒潮）过程的降温幅度最强的月份分别是6和12月。65年来,乌鲁木齐市降温过程的最大24、48和72 h降温幅度平均值分别为-3.1、-5.5和-7.4℃,最大24 h降温幅度是春季最强,冬季最弱;48 h降温幅度是春季最强,夏季最弱;72 h降温幅度是冬季最强,夏季最弱。（4）1951—2015年,乌鲁木齐市降温过程的最低气温平均值为0.3℃,冬季各月最低,夏季各月最高,带有显著的季节背景特征。过程最大日气温距平的平均值为-1.9 ℃,随降温过程等级由Ⅰ级到Ⅴ级提高,距平偏低幅度依次增强,Ⅴ级（寒潮）降温过程平均达到-8.5℃。（5）在乌鲁木齐市降温过程频数异常偏多月份,对应在500 hPa高空新疆主要受纬向西风气流控制,较稳定的西风气流上多短波槽脊东移影响新疆;在降温过程频数异常偏少月份,在500 hPa高空新疆主要受西北气流控制,处于高纬地区冷空气自北向南的侵袭通道上,更有利于较强冷空气入侵新疆。     

环渤海地区1961—2007年极端强降水时空变化特征

20世纪90年代以来,环渤海地区降水总量持续偏少,极端强降水和干旱缺水问题十分突出。利用环渤海地区60个台站1961—2007年逐日降水资料,应用百分位方法确定极端强降水阈值,分析了极端强降水量、降水强度和频率的空间分布及时间变化趋势。结果表明:环渤海地区极端降水强度大、频率高的地区与年降水量高值区相一致,说明极端降水量的多少影响年降水量;极端降水日数呈减少趋势,特别是京津冀中部地区减少显著;极端降水多发生在7月中旬到8月中旬,最高频次在7月下旬,近10年极端降水季节分配比较分散,很少出现每候25站次以上的极端强降水;间隔30d以上的极端强降水近年来增加明显。     

1960—2015年中国冬半年极端降温过程事件的时空演变特征

利用1960-2015年中国2 474个站点的逐日最低气温资料,采用REOF方法将中国分为7个区域,通过对每个区域内所有站点降温阈值进行平均,得到了7个降温阈值。当某区域内测站单日降温幅度超过区域平均阈值时,认为该测站发生一次极端降温事件。7个区域降温平均阈值各异,总体呈北大南小特征,最大降温-10.6℃,最小-7.6℃。根据上述定义,研究了中国冬半年极端降温过程事件的时空演变特征。结果表明：极端降温事件发生频数呈北多南少的空间分布。北部地区存在多个频发中心,在42°N和35°N附近存在两个高频发生带。南部地区频数呈一定的带状分布,在25°N附近发生该事件的频率亦高于南部其他地区。近56 a来,极端降温事件频数变化总体呈减少趋势,前期较明显,中后期趋于稳定。各年代频数的空间分布基本一致,但前期总体表现为北部增多。而在1990s则转变为南负北正的空间分布,后期中部及沿海地区发生了趋势符号的年代际改变。进一步分析表明,各区域极端降温频数突变的年份均不一致且突变前后的频数存在较大差异。这些结果可为深刻认识极端低温事件的变化规律和气候预测提供线索。     

1951—2010年长沙市极端气温事件的变化特征

利用1951-2010年长沙最高和最低气温资料,运用国际上通用的百分位阈值法确定暖日、暖夜和冷日、冷夜数,采用线性倾向估计法和M-K突变检测等方法,研究长沙市60 a来极端气温事件的时空变化特征。结果表明,暖日和暖夜数分别以3.48个.（10a）-1和3.06个.（10a）-1的速率显著增加,冷日和冷夜数分别以-2.13个.（10a）-1和-1.78个.（10a）-1的速率显著减少,白天增暖幅度大于夜间增暖幅度。研究还表明,阶段性特征明显,近60 a来暖日和冷日、冷夜数发生了明显的突变。暖日数增加秋季最显著,春季次之;暖夜数增加夏季最显著,冬季次之。冷日（夜）数减少的季节主要是春季和冬季;四季都在变暖,但以春季、冬季变暖最明显。7月暖日（暖夜）数增加最显著,4月和2月冷日（冷夜）数减少最显著。     

1951—2016年武汉市极端气温指数变化特征

采用武汉、重庆、福州、杭州、南昌、长沙、南京和合肥8个城市1951-2016年最高和最低气温资料,运用多项式拟合、线性拟合、Morlet小波变换、Mann-Kendall检验和R/S分析方法,讨论了武汉市极端气温指数时间变化特征。结果表明：（1）武汉市年极端最高气温、高温日数、热夜日数表现出阶段性上升和下降趋势,整体呈上升趋势,增率分别为0.1℃/10a、0.53天/10a、2.1天/10a。近11年在全球变暖大环境下,反呈下降或减少趋势。（2）极端最高气温在1986年、高温日数在1957年和1997年、热夜日数在1990年出现了突变,由前期下降趋势突变为整体上升趋势。极端最高气温均值突变后上升了0.4℃,而高温日数两次突变后均值分别增多61%和54%,热夜日数突变后均值增多78%。（3）极端高温存在5a-6a、8a-9a和10a-11a周期变化。高温日数存在6a、8a-9a和15a-16a的周期变化。热夜日数存在11a、14a和23a-24a的周期变化。（4）武汉市年极端最高气温、高温日数、热夜日数虽然近11年为下降或递减趋势,R/S分析显示未来仍很可能出现上升或递增的趋势。(5) 武汉与重庆、福州、杭州、南昌、长沙、南京、合肥比较分析显示,极端最高气温、年高温日数、年热夜日数三类指数整体综合排名武汉为第7位,其炎热程度在8城市中居后,武汉退出了“四大火炉”城市。     

1951～1990年中国极端气温变化分析

利用中国1951～1990年极端温度资料,在消除台站迁移和城市热岛效应的影响,并经过资料质量控制的基础上,对我国极端温度的变率和变化趋势的区域分布以及季节变化特征进行了分析研究。结果发现,近40年中国季极端最低温度的变率以春、秋两季为最大,大变率区域主要集中在北方;夏季是极端最低温度变率最小的季节。我国季极端温度的变化趋势存在较大的季节性差异;极端最低温度 在冬、秋季增温趋势分别具有99%、97%的显著水平;极端最高温度只有在秋季,其降温趋势具有90%的显著水平。极端温度的变化趋势还存在明显的地域性差异;东北、华北北部、内蒙古中东部和川藏交界等地极端最低温度在各季表现出明显的增温趋势;长江流域地区极端最高温度在秋、冬季具有较为明显的降温趋势,黄河下游地区则在春、夏季表现出降温趋势。     

全球升温1.5℃与2.0℃目标下长江流域极端降水的变化特征

基于区域气候模式COSMO-CLM及5个全球气候模式(GFDL-ESM2M,HadGEM2-ES, IPSL-CM5A-LR, MIROC-ESM-CHEM, NorESM1-M)1961—2100年逐日降水数据,采用重现期法计算20 a与50 a一遇极端降水量,研究全球升温1.5℃和2.0℃目标下长江流域极端降水的变化特征。研究发现:全球升温1.5℃目标下,长江流域20 a与50 a一遇极端降水量分别为78和93 mm,相比1986—2005年将增加10%和9%;空间上表现为中下游普遍增加,最大增幅145%,上游地区则主要表现为减少趋势;全球升温2.0℃目标下,20 a与50 a一遇极端降水量分别为81和98 mm,将较基准期上升14%和15%;中下游极端降水量显著上升,最大增幅约188%,上游成都平原以西以北明显下降;随全球升温由1.5℃至2.0℃时,20 a与50 a一遇极端降水量分别增加4%和6%,中下游较上游增幅更明显,最大增幅136%。因此,将温室气体减排目标控制在1.5℃水平对减缓长江流域尤其是中下游地区极端降水事件影响具有重要的意义。     

1951—2010年长沙市极端气温事件的变化特征

利用1951-2010年长沙最高和最低气温资料,运用国际上通用的百分位阈值法确定暖日、暖夜和冷日、冷夜,采用线性倾向估计法和M-K突变检测等方法,研究长沙市60 a来极端气温事件的时空变化特征。结果表明,暖日和暖夜数分别以3.5 个·(10 a)-1和3.1个·(10 a)-1的速率显著增加,冷日和冷夜数分别以-2.1个·(10 a)-1和-1.8个·(10 a)-1的速率显著减少,白天增暖幅度大于夜间增暖幅度。研究还表明, 阶段性特征明显,近60 a来暖日和冷日、冷夜数发生了明显的突变。暖日数增加秋季最显著,春季其次;暖夜数增加夏季最显著,冬季其次。冷日(夜)数的减少主要是春季和冬季;四季都在变暖,但以春季、冬季变暖最明显。7月暖日(夜)数增加最显著,4月和2月冷日(夜)数减少最显著。     

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。     

南宁市极端天气气候事件频率和强度变化

采用南宁市城区1951~2005年的月降雨量及暴雨、高温、大风、雷暴、大雾的年日数资料,统计干旱、暴雨、高温等极端天气气候事件的出现频率、强度,应用低通滤波和线性倾向估计方法,分析极端天气气候事件出现频率的演变趋势。结果显示,55年来,南宁市城区干旱频率变化率为0.0127%/10a,呈平稳变化趋势,但强度增大;暴雨日数变化率为0.276d/10a,呈增多态势,大暴雨频率为0.275%/10a,呈增大趋势;高温频率线性倾向为0.1%/10a,呈平稳趋势变化;大风、雷暴、浓雾频率的线性倾向分别为-0.5%/10a,-0.13%/10a和-0.3%/10a,均呈显著减小趋势。     

河北省极值气温变化特征

利用河北省60个气象观测站资料,对全省近50年极值气温变化特征进行了分析,结果表明:极端最高气温线性变化趋势不明显,但年代际变化特征突出,而极端最低气温线性升高趋势明显。低于-30℃的极端寒冷日呈线性减少趋势,而高于40℃的极端炎热日线性变化趋势不明显,但年代际变化特征突出,20世纪90年代后期以来呈多发的特点。最低气温出现偏冷段(-10℃)的天数呈线性减少趋势,出现在偏暖段(20～30℃)的天数呈线性增加趋势,在其他界限气温的天数变化趋势不明显。最高气温出现在偏冷段(-30～0℃)的天数呈明显减少趋势,在其他界限气温的天数变化趋势不明显。河北省无霜期、无冰冻期均呈明显延长趋势,平均每10年分别延长4.5天、4.6天。年平均最高气温、最低气温和平均气温都呈显著的线性升高趋势,平均每10年分别升高0.21℃、0.45℃、0.30℃,低温升温速率明显大于高温升温速率。日较差呈逐年减小趋势,平均每10年减小0.25℃。空间上最低气温表现为全省明显升高,而最高气温升温主要集中在中北部和东部沿海地区,南部升温不明显,日较差大部分地区为逐渐减小趋势。     

1961-2005年宁夏极端降水事件变化趋势分析

利用1961-2005年宁夏逐日降水量资料,将降水量划分为9个级别,分析了宁夏45 a来各级别降水日数的变化趋势。结果表明：年降水量以平均3.6 mm/10 a的速率减少;近15 a来,冬、春季降水量明显减少,夏、秋季10.0 mm以下降水日数明显减少,25.0 mm以上降水日数明显增加。以1986年为界的气候变暖前后25.1～50.0 mm级别的降水日数夏季和年增加的显著性概率分别达到了5%和1%,降水频率分布呈现向高级别降水量增加的变化趋势。     

1961-2005年宁夏极端降水事件变化趋势分析

 利用1961-2005年宁夏逐日降水量资料,将降水量划分为9个级别,分析了宁夏45 a来各级别降水日数的变化趋势。结果表明：年降水量以平均3.6 mm/10 a的速率减少;近15 a来,冬、春季降水量明显减少,夏、秋季10.0 mm以下降水日数明显减少,25.0 mm以上降水日数明显增加。以1986年为界的气候变暖前后25.1～50.0 mm级别的降水日数夏季和年增加的显著性概率分别达到了5%和1%,降水频率分布呈现向高级别降水量增加的变化趋势。     

1980-2020年山西省极端降水的研究

基于1980-2020年山西省109个气象观测站点的逐日降水资料,选取10个极端降水指数,采用气候倾向率、相关分析、因子分析、R/S预测方法等方法,对山西省极端降水进行了时空分布的研究,以期为山西省的气候变化、生态环境保护、防灾减灾、气象服务工作提供参考依据,结果表明：(1)从时间尺度来看,1980-2020年期间,山西省极端降水的强度和极值都有明显增加,连续干旱日数和连续湿日日数呈下降趋势,其余均表现出不同程度的增加,其中年总降水量增加幅度最明显;从空间尺度来看,年总降水量、降水强度、降水频率、极值均为从西北向东南逐渐增多,空间差异较明显;从各站点的空间分布来看,北部和中部地区的极端事件增加最显著,北部地区的干旱日数仍以增加趋势为主,连续湿日日数气候倾向率的空间差异较大,中部地区站点显著增加,南北部以减少趋势为主;(2)基于相关分析方法表明各极端降水指数(除干旱日数外)与年总降水量都有很好的相关关系,强降水量和极强降水量对年总降水量的贡献值呈现出增加趋势;采用因子分析方法提取了3个公共因子,方差贡献率累计达到了87％,可以看出极端降水强度和降水量指数在对极端降水方面影响较大;利用R/S分析法可以得到年总降水量、中雨日数、大雨日数、最大5日降水量这几个指数未来呈现弱减少趋势,而干旱日数仍为减少趋势,连续湿日日数为持续弱增加趋势。总体看来,山西省极端降水近年来呈现出增加趋势,在空间分布有明显差异。     

1966-2010年山东夏季极端降水事件特征分析

利用山东省117个测站19662010年夏季逐日降水资料集,分析夏季极端降水的时空变化特征。结果表明：1）夏季极端降水频次高值区位于鲁中及鲁东南等地,低值区主要位于鲁西北地区。极端降水强度高值区位于鲁东南地区,低值区主要位于鲁中及其北部地区。全省大部分地区极端降水频次和强度都存在增加趋势,尤其鲁中及其以南地区增加趋势明显。2）夏季极端降水可大致划分为鲁西北、鲁西南、鲁中及其北部、鲁东南、半岛5个区域,各区域极端降水频次和强度以准2~3 a的周期波动为主,鲁西北、鲁西南及半岛地区的极端降水频次和强度在年代际尺度上呈现出反向变化特征。各区域极端降水频次的长期趋势均为增加,而极端降水强度表现为鲁西北地区先增加后减小、其他地区先减小后增加的长期趋势。3）鲁西北、鲁中及其北部、半岛3个区域的夏季极端降水主要集中在7月下旬和8月上中旬,而鲁西南和鲁东南地区极端降水主要集中在7月中下旬。鲁西北和半岛地区极端降水开始时间有推迟的趋势,其他地区的为提前趋势。鲁西北和鲁西南地区的结束时间有提前趋势,其他地区的则为推迟趋势,但提前和推迟的趋势变化均比较微弱。     

1960—2009年中国冬季区域性极端低温事件的时空特征

采用区域性极端低温事件客观识别技术对1960—2009年的区域性极端低温事件进行检测,并分析其空间分布和时间演变特征。结果表明：区域性极端低温事件指标中最低温度和几何中心纬度的频次分布为双峰特征,发生频次较高的纬度主要位于30°N和42°N附近,且1980年代中期以前南北两个带并存,之后则以30°N附近为主;1960—2009年事件的发生频次、强度和最大覆盖面积等呈总体减弱趋势,在1980年代后期存在显著的转折,1990年代后期变化逐渐趋于平缓,并且这种变化主要是由占总数10%的持续时间长和空间范围广的事件作用的结果。此外,对体现事件多方面影响的综合指标进行等级划分并分析其变化特征。     

黑龙江省1961—2009年极端气温事件变化特征分析

选用世界气象组织公布的极端气候指数方法对1961—2009年黑龙江省8个极端气温指数进行计算和分析,得到黑龙江省极端气温事件的事实和变化特征。结果表明：黑龙江省近49年来夏日天数、极端最低气温、极端最高气温、暖夜指数和暖昼日数均呈上升趋势,而霜冻日数、冷夜指数和冷昼日数呈下降趋势。极端气温指数的变化存在明显的年际变化特征,并有突变发生。对黑龙江省气温升高来说,最低气温升高主要发生在20世纪80年代中期以后,而最高气温则在90年代以后上升明显。空间分布方面,极端气温指数在全区基本都呈一致的增大或减小分布。夜间增暖的幅度要大于白天增暖的幅度,夜间气温的上升对增暖的贡献更大。     

乌鲁木齐市低层大气稳定度分布特征的统计分析

利用乌鲁木齐市4座100 m梯度气象塔2013年6月至2014年4月10 min气象资料,对比分析了温差法、温差-风速法、风速比法、理查森数法和总体理查森数法计算的A~F类大气稳定度的适用性,表明温差-风速法更适合乌鲁木齐市大气稳定度的分类,运用该方法计算出的A~F类稳定度进而统计分析乌鲁木齐市城区和郊区稳定度的频率分布特征。结果表明:郊区稳定类所占比例高于城区,城区中性类高于郊区,南郊和城区不稳定类高于北郊。中性类在冬季较大,春季和秋季较低;不稳定类在6月最高、9和1月最低;稳定类在10和1月最高、6和7月最低。白天以不稳定为主(占全天88.3%~96.3%)、夜间以稳定为主(占全天51.3%~60%),夏季最明显。不稳定与中性、稳定的日变化相反,郊区日出时和城区日出后2 h左右稳定类频率最大。中性(D类)在日出和日落后1~3 h分别出现两个峰值。寒潮天气稳定性比高温天气强,静风天气郊区稳定类比大风天气强,扬沙发生前以中性和稳定类稳定度为主、发生时和发生后以不稳定为主,降雨天气不稳定类比暴雪天气强。春季和夏季重污染天气B、C和F类为主,夏季南郊和近北郊C和F类约45%,秋季B和E类为主,约40%~50%;冬季城区D类频率最大,南郊、北郊和近北郊F类频率最大。