近30多年江淮流域极端气温指数的时空变化分析:站点观测和再分析的对比

利用1979—2011年江淮流域的区域站点、NCEP/DOE和ERA-Interim再分析资料中的逐日最高、最低气温资料集,对比分析了近33 a江淮流域极端气温指数的时空变化特征,对再分析资料的再现能力进行检验和评估。结果表明:(1)近33 a来大部分极端气温指数及其趋势系数的空间分布都表现出南北向梯度分布特征,而极端最高、最低气温的极值区分布在长江三角洲地区;(2)夏日指数、作物生产指数、极端最高、极端最低、暖期长度指数和高百分位指数在年际变化中均有上升趋势,而且多次出现异常低值和异常高值;近10多年来,极端气温频率指数和百分位指数的年际变化趋势有所减缓;(3)月最高气温在近30 a中不断被突破,最低气温不断上升,而且高温天气日数也在不断增加,但低温日数逐渐减少;(4)再分析资料能较合理地再现大部分极端指数的时空变化和线性趋势特征,ERA-Interim比NCEP/DOE具有更好的再现能力。     

长江三角洲近51年极端气候事件变化及其原因分析

根据长江三角洲1960～2010年的逐日气候资料,采用线性回归、Mann-Kendall检验、累积距平等方法,分析了近51年来长三角地区的极端气候事件变化特征及其原因。结果表明:该地区高温日数以0.119 d/年的速率显著增加,低温日数以0.238 d/年的速率显著减少,21世纪后高温日数明显偏多,低温日数明显偏少,高温日数增加速率南部大于北部,低温日数减少速率北部大于南部;无雨日数显著增加,小雨日数显著减少,而暴雨日数呈不显著的增加趋势,并在1979和1993年分别发生由"偏多到偏少"和由"偏少到偏多"的突变。该地区极端气候事件变化与影响我国大气环流系统的变异和调整有直接的关系,同时快速的城市化进程对极端气候事件变化也有较大贡献。长三角地区气候逐渐变暖趋势,高温灾害易发,降水趋于集中化,造成旱涝灾害发生的可能性和不确定性增加,会给工农业生产及区域经济发展造成一定的影响。     

北京极端低温事件的长期变化特征

利用1951—2008年北京逐日最低气温资料和新的气候极端事件阈值计算方法,对北京地区最低气温第10百分位阈值进行了计算,并分析了最低气温极端气候事件出现频率和寒冷程度的年际和年代际变化。结果表明,北京比较寒冷事件发生的频率和寒冷程度存在年代际变化,其变化趋势呈减少或减弱趋势,且在21世纪初发生了转变。北京地区最低气温的年代际变化存在13.3年和2.1年的主要变化周期。     

商丘市极端天气气候事件变化趋势

利用1961~2004年逐日气象资料,分析了商丘市近44年来极端天气气候事件的变化趋势。结果表明:近44年来,商丘市暴雨、大暴雨和达到极端干旱标准的总天数都存在增加的趋势,但是这种趋势在统计上并不显著。极端高温事件年发生频率增加而极端低温事件发生频率减少;季节变化以冬、夏两季最为明显,其中冬季极端高温事件增加而极端低温事件减少,变化趋势都通过了99%的显著性水平检验;夏季与冬季变化趋势相反,其中极端高温事件显著减少,通过95%的显著性水平检验。寒冷期长度和炎热期长度都显著减少,分别通过99%和95%的显著性水平检验。     

江淮流域极端降水时空变化特征:站点观测和再分析的对比

利用淮河流域1979—2011年260个站点观测、ERA-Interim和NCEP/DOE再分析资料的日降水量数据,选用8个极端降水指数,从空间分布、发展趋势、时间变化等方面对比分析了我国江淮流域极端降水的变化规律,研究了再分析数据的适用性,结果表明:1)持续湿润指数(CWD)、强降水日数(R10mm,R20mm)以及百分位指数(R95p,R99p)具有一致的北少南多的分布特征,而持续干燥指数(CDD)为北多南少,且强度指数(Rx1day,Rx5day)和百分位指数在浙江沿海均有极大值存在。2)大部分地区的强降水日数呈减少趋势,仅在江淮周边地区有弱上升趋势。3)区域平均的降水强度指数具有上升的趋势变化,逐月变化具有先增长后减少的结构特征,5—6月的增长量最大,峰值出现在7月,在夏末、冬季有较明显的随年代增加的趋势,在秋季则随年代减少。4)再分析资料ERA-Interim和NCEP/DOE对不同指数的再现能力有所不同,ERA-Interim对强降水日数(R10mm)、CDD、百分位指数的空间分布以及CDD的变化趋势再现能力较好,与强度指数和百分位指数年际变化的相关性较高,但对CWD变化趋势分布特点的再现能力较弱;NCEP/DOE更善于再现较强降水日数(R20mm)的空间分布以及强度指数和百分位指数的线性变化趋势。5)两种再分析资料能合理地再现强降水日数(R10mm,R20mm)和CDD年际变化特征和强度指数的季节变化特征。     

极端降水事件变化的观测研究

回顾了气候变化背景下的极端降水事件变化观测研究的主要进展,结合全球变化的特点,重点讨论了中国极端降水事件的变化特征。指出：最近50多年,我国降水强度普遍趋于增加,降水日数除西北地区外其他大部分地区显著减少。极端降水与总降水量变化之间的关系很密切,西北西部、长江及长江以南地区极端强降水事件趋于频繁,华北地区虽然极端降水事件频数明显减少,但极端降水量占总降水量的比例仍有所增加。连阴雨产生的年降水量在华北、东北东部和西南东部地区明显减小,在青藏高原东部和一些东南沿海地区则增加。降水日数和微量降水日数减少是近年来我国干旱化趋势发展的一个重要特点。     

中国地区极端事件预估研究

简要介绍了极端气候事件预估的基本方法,概述了东亚和中国地区关于气候和极端气候事件预估研究的进展。针对极端事件变化预估研究中的重要问题,如高分辨率、长时间尺度的区域气候变化模拟和预估,高时空分辨率的网格化观测资料,除温室效应外的土地利用和气溶胶的作用,使用合理方法进行多模式结果的集合,以及统计降尺度方法的应用等,进行了讨论。     

莒县极端天气气候事件分析

利用1951-2005年莒县气象资料，统计了干旱、冰雹、暴雨、大风、高温、冻害、雷暴、大雾、雾凇、雨凇等极端天气气候事件的出现频率分析其演变趋势。结果显示：干旱频率明显增加，暴雨、大风、雷暴频率明显减少，大暴雨频率有增加趋势但不明显，高温、冰雹、低温冻害、大雾、雨凇、雾凇有减少趋势但不明显。     

安徽省近40a极端温度事件的气候特征分析

利用1975—2014年安徽省77个观测站的日最高温度、最低温度和平均气温资料,对近40 a极端温度事件的时空分布特征进行分析。结果表明:安徽省冬季极端低温事件的发生频次分布,总体呈北多南少,地区差异较大,极端低温事件发生次数最多的是宿州萧县。近40 a间冬季的极端低温事件发生减少趋势显著,与冬季平均温度的显著上升相对应。年极端最低温度年际变化趋势不明显,且极端低温的发生频次与强度并不对应。夏季极端高温事件发生频次较多区域为江南。1975—2014年,夏季极端高温事件发生呈整体增多趋势,但趋势不显著。年极端最高温度的时间序列,与极端高温事件发生频次的时间序列是相对应的,呈现明显的正相关。从MK突变上看,年极端低温和高温事件发生均存在突变。分析合成环流场发现,冬季极端冷事件发生时,亚洲中高纬度环流的经向度明显增强;夏季极端暖事件的发生与副高的明显西伸增强维持有关。     

天气和气候极端事件的变化及其与全球变暖的联系——纪念2002年世界气象日“减低对天气和气候极端事件的脆弱性”

2002年3月23日世界气象日的主题是“减低天气和气候极端事件的脆弱性”。针对这个主题,作者对以下四方面问题作了阐述：（1）天气与气候极端事件以及脆弱性的定义;（2）近百年来全球天气与气候极端事件的变化及其与全球气候变化的关系;（3）未来天气与气候极端事件及其影响的预测;（4）天气与气候极端事件的适应与减缓对策。由于篇幅有限,未介绍中国在这方面的研究。     

近39年海南岛极端天气事件频率变化

利用1966--2004年海南岛大风、暴雨、雷暴、冰雹、高温、低温、霜冻、雾等极端天气事件的年发生日数资料,采用最小二乘法、Mann—KendaⅡ法及Modet小波等方法诊断分析其变化特征。结果指出：大风、雷暴和雾日呈显著减少趋势,并分别于1992年、1984／1985年、1983／1984年之交发生突变;高温、暴雨趋频及低温、冰雹、霜冻频数总体趋少变化不显著,其中,冰雹、霜冻基本处于少变的稳定态势。高温、雷暴存在阶段性中高频周期,其他极端天气则存在长期和阶段性中低频周期;冰雹日数的变化周期趋于变短,其余极端天气则有周期变长趋势。初步说明海南极端天气事件频率变化与气候变暖有一定的内在关系。     

疏勒河流域极端水文事件对极端气候的响应

为了明确疏勒河流域极端水文事件对极端气候事件的响应关系,选取疏勒河流域内及其周边的托勒、敦煌、瓜州、玉门、酒泉、马鬃山等气象站点的气温、降水和蒸发的日值数据,昌马堡水文站的日径流数据,通过趋势分析、滑动平均、主成分分析等方法,分析疏勒河流域极端气候指数、极端水文事件的年际变化规律以及影响极端水文事件的因素,并明确该流域极端洪水年内分布特征。结果表明:疏勒河流域年际气温升高趋势明显,降水量呈波动变化,增加趋势不明显,而蒸发量呈下降的变化趋势。表征高温的极端气温指数呈显著上升趋势,表征低温的极端气温指数呈显著下降趋势,说明疏勒河流域气温增幅明显。极端降水指数呈显著的增加趋势。该流域极端洪水事件和频次呈上升趋势,而极端枯水事件和频次呈下降趋势。极端洪水事件主要受控于极端降水事件,特别是极端降水总量,极端高温事件对极端洪水总量的增加也有影响,而极端枯水事件主要受控于极端低温事件。此外,2000-2016年年最大洪峰流量出现的时间有由8月向7月转变的趋势。     

1951-2006年包头气温极端事件变化分析

利用包头气象站1951-2006年逐日平均气温资料,建立了高温和低温极端气候事件的阈值,检测了56年来包头逐日气温的极端事件出现频率,分析了极端事件的年、季、月变率。统计了逐日平均气温的各级别出现频数。结果显示：该地区56年里气温显著升高,平均每10年升高0．42℃;在56年时间尺度上平均气温有明显的由冷变暖的突变特征,突变点为1987年;气候变暖后,高温事件明显增多,低温事件明显减少。     

武汉市近百年气温变化特征

利用小波分析等方法对武汉市1906－2000年的气温资料进行了分析，发现武汉市气温变化具有明显的阶段性和突变性特征，气温气候基本态在20世纪经历了低、高、低、高4个阶段，目前处于高基本态高变率时段。揭示了气温变化的多时间尺度特点，年气温存在65年、33年、18年左右的主要周期，冬季气温存在67年、27年、18年、13年、7年左右的主要周期。分析了武汉市近百年来严重冷暖冬事件出现的规律和特征。     

近60年来祁连山极端气温变化研究

利用24个气象站点1961-2017年逐日最高、最低和平均气温资料,采用CCl/CLIVAR气候变化检测监测和指数专家小组(ETCCDI)所推荐的12个极端气温指数,分析了祁连山区极端气温指数的时空变化及其原因。结果表明:极端气温暖指数以祁连山中部和东部为较小变暖幅度区,向外围递增,极端气温冷指数的空间分布由南向北递减。相较暖指数,冷指数变暖幅度更大;夜指数变暖幅度大于昼指数,这与气温日较差显著减少具有一致性;生长季长度明显延长;冰冻日数、霜冻日数显著减少,减少幅度较大的区域集中在祁连山南部。1985年后尤其在20世纪90年代期间祁连山加速变暖,2000年后变暖趋势有所减缓,2010年后变暖幅度大幅增加。海拔越高,极端气温指数的变暖幅度越大,高海拔区(2500 m)极端气温冷指数变化明显,低海拔区(2500 m)极端气温暖指数变化明显。北大西洋年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)、热带北大西洋指数(Tropical Northern Atlantic Index,TNA)、热带南大西洋指数(Tropical Southern Atlantic Index,TSA)、北热带大西洋海表温度指数(North Tropical Atlantic Index,NTA)、加勒比地区海温指数(Caribbean Index,CAR)对祁连山极端气温暖指数的影响强于极端气温冷指数,中热带太平洋海温(Nino 4)主要影响极端气温冷指数,南海夏季风(South China Sea Summer Monsoon Index,SCSSMI)主要影响极端气温暖指数。     

极端天气和气候事件的变化

自1950年以来的观测证据表明,有些极端天气和气候事件已经发生了变化。全球尺度上,人为影响可能已经导致极端日最低和最高温度升高;由于平均海平面上升,人类活动可能已对沿海极端高水位事件的增加产生了影响;具有中等信度的是,人为影响已导致全球强降水增加;由于热带气旋历史记录的不确定性、缺乏对热带气旋与气候变化之间关联的物理机制的完整认识及热带气旋自然变率的程度,将可检测到的热带气旋活动变化归因于人为影响仅具有低信度。将单一的极端事件变化归因于人为气候变化具有挑战性。对极端事件变化预估的信度取决于事件的类型、区域和季节、观测资料的数量和质量、基本物理过程的认知水平及模式对其模拟的可靠性。     

1951-1990年中国极端气温变化分析

利用1975-2014年安徽省77个观测站的日最高温度、最低温度和平均气温资料,对近40 a极端温度事件的时空分布特征进行分析。结果表明：安徽省冬季极端低温事件的发生频次分布,总体呈北多南少,地区差异较大,极端低温事件发生次数最多的是宿州萧县。近40 a间冬季的极端低温事件发生减少趋势显著,与冬季平均温度的显著上升相对应。年极端最低温度年际变化趋势不明显,且极端低温的发生频次与强度并不对应。夏季极端高温事件发生频次较多区域为江南。1975-2014年,夏季极端高温事件发生呈整体增多趋势,但趋势不显著。年极端最高温度的时间序列,与极端高温事件发生频次的时间序列是相对应的,呈现明显的正相关。从MK突变上看,年极端低温和高温事件发生均存在突变。分析合成环流场发现,冬季极端冷事件发生时,亚洲中高纬度环流的经向度明显增强;夏季极端暖事件的发生与副高的明显西伸增强维持有关。

     

长治市极端气候事件的分析及对农业生产的影响

利用长治市3个代表站1961年～2005年逐日气象资料,对长治近45年的极端气候事件的变化趋势及其对农业生产的影响作了分析。结果表明：作为极端气候事件的暴雨、大暴雨日数具有较为一致的变化特点,在20世纪90年代开始出现了增多的趋势。1992年以后干旱事件开始减少,1999年开始洪涝事件有所增加。1993年以后极端低温与极端高温出现日数先后开始增加。研究发现极端气候事件的变化与气温突变及显著升高有极为明显的关系。     

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。