黄土高原地区极端气候指数时空变化

黄土高原生态环境脆弱,极端气候频发,越来越多的影响到人类的生产生活。通过基于 138 个气象站点观测资料,利用一元线性方程和 Mann-Kendall 法分析了黄土高原地区 27 个极端气 候指数的时空变化,得到以下主要结论：（1）极端气温指数中霜冻日数、冰冻日数、日最低气温的极 高值和冷持续日数在逐渐减少,生长季长度、夏季日数,热夜日数、日最高气温的极高值、暖持续日 数在逐渐增加。（2）极端气温指数中冷昼日数、冷夜日数、日最低气温极低值、日最高气温极高值、 气温日较差在子区域与全区变化趋势存在不同,主要表现在黄土塬区、黄土峁状丘陵区和石质山 地区。（3）极端降水指数变化趋势平缓,与多年均值接近。在空间分布上,除极强降水量、强降水量 和年均雨日降水强度在各子区域上与全区变化趋势一致外,其余指数在各子区域上与全区变化趋 势存在不同,主要表现在黄土塬和黄土梁状丘陵区。（4）多数极端气温指数的突变主要发生在 1980—1985 年和 2010—2015 年;多数极端降水指数的突变主要发生在 1985—1990 年和 2010— 2015 年。     

过去50年内蒙古极端气候事件时空格局特征

为了掌握内蒙古极端气候事件的发生趋势与时空格局,本文运用内蒙古自治区境内46个国家级气象站点的日值记录数据,计算与植被生长的水热条件及寒旱灾害直接相关的极端气候事件指数,分析过去50年内蒙古温度和降水气候事件的时空演变特征。研究结果表明,研究区极端温度事件的发生频率与持续时间迅速变化发生于20世纪90年代以来,60年代至80年代末呈平稳态势。表征低温事件的霜日日数（FD0）、冷昼日数（TX10p）、冷夜日数（TN10p）、冷持续指数（CSDI）等指数均呈现下降趋势,同时表征高温事件的夏日指数（SU25）、作物生长期（GSL）、暖昼日数（TX90p）、暖夜日数（TN90p）、热持续指数（WSDI）则均呈上升趋势。与极端高温事件发生频率的加剧在90年代初开始凸显不同,表征强降水事件发生频率和强度的极端降水指标的显著变化发生在近10年。研究区极端温度指数过去50年的变化过程几乎没有明显的空间分异特征,但是在位于农牧交错区的部分站点的强降水事件呈现出与大多数站点不同的特征,最近10年的强降水事件高于前一时段,而其他多数站点最近10年的极端降水指数均低于前一时段。     

1961—2010年北疆地区极端气候事件变化

本文利用1961—2010年北疆地区20个气象台站的逐日降水量、最高气温、最低气温及平均气温资料,采用国际气候诊断与指数小组(ETCDDMI)所提供极端降水和气温事件的各种指标,对极端气候事件时空变化规律进行分析。结果表明:近50年,北疆地区极端降水和气温事件有显著的增加趋势;在北疆不同气候区极端降水指标变化趋势表现不同,其中准噶尔盆地地区增长趋势最慢;冷夜(日) 指数呈现下降趋势,为-4.05 d/10a(-1.51 d/10a),暖夜(日)指数呈现增加趋势,为4.36 d/10a (1.64 d/10a)。线性趋势分析发现,在20世纪80年代后极端降水事件有明显的增加趋势;应用M-K检测年最高气温和年最低气温,发现大多数站点在20世纪80年代后年最高气温和年最低气温也呈现显著增加。这表明在20世纪80年代后,北疆地区的极端气候事件增加趋势更加显著。     

西北地区5—9月极端干期长度异常的气候特征

利用西北地区107个测站1960—2004年逐日降水资料,统计5—9月连续无雨日数 (日降水量小于0.1 mm),得到西北地区5—9月的逐年极端干期长度,在此基础上分析了极端干期长度的基本时空分布特征;对资料标准化后进行经验正交展开（EOF）和旋转经验正交展开（REOF）,研究其异常的空间结构及时间演变规律;并利用小波分析方法,分析了极端干期的周期性及突变的时间。结果表明：西北地区极端干期长度的气候平均分布与海拔高度及地理位置有较大的关系。西北地区极端干期长度异常在空间上主要表现为整体一致型,其次表现为东西相反的变化趋势。旋转载荷向量场（RLV）反映出极端干期长度的5个异常气候区：高原东北区,南疆区,青海区,北疆区和西北东南区。5个异常区极端干期长度均存在较明显的2~3 a高频振荡;其次西北东南区存在明显的16 a低频变化周期,而其他各区存在明显的8~11 a低频变化周期。新疆及青藏高原20世纪80年代后极端干期有缩短之趋势。高原东北区,青海区,北疆区的极端干期长度的分布有两个突变点;南疆区、西北东南区则各有一突变点。     

尼洋河流域极端气候时空分布特征及其可能成因

探究全球变暖下的尼洋河流域极端气候变化特征及原因,对于科学支撑西藏地区的极端气候灾害防治和生态安全保障等具有重要意义。本文基于尼洋河流域1960—2019年逐日降水及气温数据,采用极端气候指标法、Sen's斜率估计法、MK趋势及突变检验法、GIS空间分析法从降水、气温两个角度分析近60年尼洋河流域极端气候时空分布特征,并结合大气环流因子,使用地理探测器方法探讨时空分布特征的可能成因。结果表明：在时间上,尼洋河流域极端气候整体呈现暖湿化的变化趋势。极端降水的降水量、降水强度、降水日数均呈现增加趋势,极端气温的高温极值、低温极值均呈现增大趋势,低温日数呈现减少趋势。在空间上,尼洋河流域极端气候变化存在明显的空间分异性。极端降水整体自东向西逐渐减少、极端气温整体自东南向西北逐渐降低。尼洋河河道作为水汽通道,有一定的增温、保温作用,各极端气候指标沿着河道呈现出连续的极值点。副热带高压、青藏高压对尼洋河流域暖湿化的变化起到了正向增强作用,极涡、北大西洋涛动则相反。以坡度为代表的地形因子、以NDVI为代表的下垫面因子分别是影响极端降水、极端气温空间分布的最主要的环境因子,高程对极端降水、气温的空间分布均起到了重要的作用。     

宁夏极端气候事件及其影响分析

对全球气候变暖背景下宁夏气候变化基本事实,特别是极端气候事件的变化进行了研究。结果表明,近40多年来宁夏的年平均气温在波动中持续上升,增温幅度高于全国平均值,其中,中部干旱带和银川以北地区冬季的增温幅度达到了2.4 ℃;年降水量波动变化,增减幅度不大。伴随气候变暖,极端气候事件增多,干旱、冰雹、暴雨、霜冻等气象灾害频发,灾害造成粮食产量损失加大,社会、经济损失不断加重。     

城市化对北京市极端气候的影响研究

利用北京地区20个气象站点35年（1980—2014年）的逐日降水、气温资料和社会经济、人口、土地覆被以及夜间灯光遥感的栅格数据,通过聚类分析和层次分析相结合的方法将站点分类,对北京市城市化进程中的极端气候变化趋势和城市化影响的响应进行了分析。结果表明：北京市整体的极端冷事件呈减少趋势,极端暖事件呈增加趋势,极端降水事件没有明显变化趋势;城市化对极端温度事件有着显著的影响,相对于乡村站点来说,城市化使得极端冷事件减少的更快,极端暖事件增加的更快,造成城市的气温日较差明显变小;城市化对极端降水的影响虽不显著,但在乡村站点年降水量总量和降水日数减小的趋势下,城市化造成城市降水总量和降水日数均多于乡村,减缓了连续无降水日数的增长趋势,同时城市的极端降水有向更加极端的情景发展。     

近45年雅鲁藏布江流域极端气候事件趋势分析

利用雅鲁藏布江流域10个气象台站1961-2005年逐日最高气温、最低气温和日降水量资料,分析了该流域气温和降水等气候极端事件的变化趋势.研究表明:近45年以来,雅鲁藏布江流域夜间和白天极端低温日数分别以1.94和0.97天/10年的趋势在显著减少,夜间极端低温日数减少在冬季最明显,白天极端低温日数在秋季减少最明显:夜间极端高温日数和白天极端高温日数分别以3.03和1.26天/10年的速度显著增加,夜间极端高温日数增加在夏季最明显,白天极端高温日数增加在冬季最明显;日较差以0.11℃/10a的速度在显著减少,主要发生在冬季:最大的1天降水总量和逐年连续无降水天数有减少趋势,最大的5天降水总量、中雨天数、逐年平均降水强度和逐年连续降水天数有增加趋势,90年代以来增加趋势明显,与该地区经向风与水汽通量增加有关.     

变暖背景下陕西极端气候事件变化分析

利用1961-2010年陕西省78个气象观测站的逐日最高温度、最低温度、平均温度以及日降水量资料,采用趋势分析方法对该地区极端气候事件的变化进行了分析。结果表明:①近50 a来陕西降水极端事件没有显著的增减变化趋势,但存在明显的阶段性。②近50 a来区域严重干燥事件在显著增加而严重湿润事件趋于减少,2000年以后严重干湿事件均偏多,区域降水有向不均衡、极端化发展的趋势。③区域年极端高（低）温事件在近50 a来呈现显著的增加（减少）趋势,其空间分布具有较好的一致性。极端温度事件的变化在各季节存在差异,冬、春季变暖的趋势比较显著。在显著变暖的20世纪90年代以后,相对于降水极端事件,温度极端事件显现地更为突出。     

过去50年内蒙古极端气候事件时空格局特征简

为了掌握内蒙古极端气候事件的发生趋势与时空格局,本文运用内蒙古自治区境内46个国家级气象站点的日值记录数据,计算与植被生长的水热条件及寒旱灾害直接相关的极端气候事件指数,分析过去50年内蒙古温度和降水气候事件的时空演变特征。研究结果表明,研究区极端温度事件的发生频率与持续时间迅速变化发生于20世纪90年代以来,60年代至80年代末呈平稳态势。表征低温事件的霜日日数（FD0）、冷昼日数（TX10p）、冷夜日数（TN10p）、冷持续指数（CSDI）等指数均呈现下降趋势,同时表征高温事件的夏日指数（SU25）、作物生长期（GSL）、暖昼日数（TX90p）、暖夜日数（TN90p）、热持续指数（WSDI）则均呈上升趋势。与极端高温事件发生频率的加剧在90年代初开始凸显不同,表征强降水事件发生频率和强度的极端降水指标的显著变化发生在近10年。研究区极端温度指数过去50年的变化过程几乎没有明显的空间分异特征,但是在位于农牧交错区的部分站点的强降水事件呈现出与大多数站点不同的特征,最近10年的强降水事件高于前一时段,而其他多数站点最近10年的极端降水指数均低于前一时段。     

近50年华北地区极端气候分析

Climate extremes for agriculture-pasture transitional zone, northem China, are analyzed on the basis of daily mean temperature and precipitation observations for 31 stations in the period 1956-2001. Analysis season for precipitation is May-September, i.e., the rainy season. For temperature is the hottest three months, i.e., June through August. Heavy rain events, defined as those with daily precipitation equal to or larger than 50 mm, show no significant secular trend. A jump-like change, however, is found occurring in about 1980. For the period 1980-1993, the frequency of heavy rain events is significantly lower than the previous periods. Simultaneously, the occurring time of heavy rains expanded, commencing about one month early and ending one month later. Long dry spells are defined as those with longer than 10 days without rainfall. The frequency of long dry spells displays a significant (at the 99% confidence level) trend at the value of 8.3% /10a. That may be one of the major causes of the frequent droughts emerging over northern China during the last decades. Extremely hot and low temperature events are defined as the uppermost 10% daily temperatures and the lowest 10% daily temperatures, respectively. There is a weak and non-significant upward trend in frequency of extremely high temperatures from the 1950s to the mid-1990s. But the number of hot events increases as much as twice since 1997. That coincides well with the sudden rise in mean summer temperature for the same period. Contrary to that, the fiequency of low temperature events have been decreasing steadily since the 1950s, with a significant linear trend of-15%/10a.     

内蒙古干湿环境演变与地区生态建设优势气候背景分析

通过内蒙古地区近46 a降水和潜在蒸散量以及湿润度在气温突变前后的倾向率和差值变化分析,得出该区域主要植被类型干湿环境演变的时空变化特征。研究结果表明：降水在气温突变前“东增西减”,突变后呈相反的变化趋势。46 a降水倾向率增加区域主要集中在呼伦贝尔市东部和乌兰察布市以西大部地区;潜在蒸散量在气温突变前呈减少趋势,突变后有增加趋势,突变后潜在蒸散量明显小于突变前。内蒙古46 a潜在蒸散量倾向率大部地区偏小,偏大区域仅存在于中东部偏北地区,气温突变后全区大部地区存在明显的“蒸发悖论”;大兴安岭西麓和乌兰察布市以西地区突变后湿润度增加明显,暖湿的气候环境有利于当地植被建设和生态恢复,内蒙古东南部、呼伦贝尔草原和锡林郭勒盟草原区有暖干化趋势,上述草原区存在潜在退化风险。     

1960―2011年海陵岛气候与极端天气变化趋势分析

根据海陵岛闸坡海洋水文气象观测及《台风年鉴》资料,对海陵岛1960―2011年的气候与旱涝、暴雨、台风、极端温度、海面温度(SST)热事件等极端天气变化趋势进行分析。结果显示:海陵岛为边缘热带气候,近52年的升温率为0.21℃/10a;1963年为特旱年,1973、2001、2008年为特涝年;累年平均暴雨日数为9.5d/a,大暴雨日数为2.4d/a;严重影响海陵岛的热带气旋(中心进入海岸线1个纬距以内)累年平均1.43个/a;寒潮未曾出现,但有过严重寒害。在气候变暖背景下,20世纪80年代以来≥35℃极端高温日数总体上呈显著增加趋势,而≤5℃极端低温日数呈减少趋势。SST≥30℃、持续10d以上的热事件共出现23次。     

华北农牧交错带夏季极端气候的趋势分析

利用1956~2001年日降水量及日平均气温资料,分析华北农牧交错带极端气候事件的长期变化趋势。对降水极端事件的分析季节为5~9月,温度为6~8月。结果发现暴雨 (日降水 ≥50 mm) 频数没有显著的线性变化趋势,但1980年前后发生了明显的年代际尺度变化,1980年代到1990年代初,频次显著减少,此期间暴雨发生的时间更加分散。定义连续无雨的天数为干燥事件。发现虽然降水量没有显著的变化,但是严重干燥事件 (连续0降水日 ≥10天) 的频数却呈显著增加趋势 (+8.3%/10a), 超过99%信度水平。最高和最低的10%温度分别定义异常高温和异常低温,则异常高温的频数有显著增加趋势 (+20.9%/10a),特别是1990年代后期以来增加非常突出。异常低温频次有减少的趋势 (-15.1%/10a),超过99%信度水平。严重干燥事件及异常高温事件的强烈增加,可能是造成近来北方干旱频繁发生的重要原因。     

河北省近40年蒸发皿蒸发量变化特征及影响因素初探

利用河北省区域1963-2003年50个站蒸发皿蒸发量资料,分析了蒸发量变化及影响因素。结果表明:近40年来河北省区域平均年和四季蒸发量变化,由60、70年代偏多转为80、90年代偏少,转折年均在70年代末和80年代初。春、夏季蒸发量减少趋势明显,分别为-31.3、-27.4mm/10 a,年蒸发量的减少主要是由春、夏季减少所致;对蒸发量的空间分析表明,区域内94%的站点呈减少趋势,70%站点减少趋势显著,减少速率最大区域在冀中南部东部区域,减少速率在-100mm/10 a以上;蒸发量变化与各要素相关分析表明,蒸发量变化与日照时数、低云量、气温日较差相关显著,而日照时数、低云量、气温日较差与太阳辐射大小关系密切,因此,太阳辐射是影响蒸发量变化的主要因素,同时平均风速的减少对蒸发量的减少也起着重要作用。     

近50年来中国干湿气候界线的10年际波动

利用中国北方1951～1999年降水量和年蒸发量资料，计算了干燥度指数（D）。并据此将中国划分为干旱区（D（0.20）），半干旱区（0.20-0.50）和湿润区（D(0.50）），近50a中国干湿气候波动显著，区域差异大；50a波动幅度东北区为20～400km，华北区为40～400km，西北东部为30～350km，西南区为40～370km，以80年代为界，在20世纪80年代以前（包括80年代），西南区气候具有显著变湿趋势；西北东部稍变湿；华北区和东北区具有变干趋势，且华北区变干程度比东北区严重。进入90年代。西南区和西北东部气候有变干迹象。华北区西部气候的干旱程度有所增加，华北区东部有所减弱，东北区气候进一步变湿，半干旱区是湿润区与干旱区之间的过渡区，是中国季风的边缘地带，也是环境变化的敏感区，20世纪60～70年代中国（北方）干湿气候存在一次突变，由较湿润变为干旱。50年来干湿气候界线呈现出整体移动和东西、南北相异波动的特征，当干湿气候界线同时向西或向北移动时，中国北方气候就变得相对湿润；当同时向东或向南移动时，北方气候就变得相对干旱；当干湿气候界线东西、南北相异移动时，北方气候的干旱程度就介于二者之间。     

近50 年雅鲁藏布江流域潜在蒸散量的变化特征

采用1961-2010 年雅鲁藏布江流域6 个气象站近50 年逐日气温、气压等气象资料,利用Penman-Monteith (P-M) 模型计算了月、季及年的潜在蒸散量(PE),分析了雅江流域PE变化特征。研究表明:流域平均年、干季和湿季PE 呈微弱的增加趋势,增幅均在3.00 mm/10a 以下;PE的年代际变化表明20 世纪60 年代至80 年代,年PE有一个增加的过程,而后减少;雅江流域的PE在1981 年发生突变。     

河北省潜在蒸发量计算与变化趋势分析

选取积温法、蒸发皿蒸发量估算法及彭曼-蒙特斯(Penman-Monteith,P-M)公式法对河北省潜在蒸发量进行估算,通过与大型蒸发池实测蒸发量比较分析,表明P-M公式法能较准确地估算河北省的潜在蒸发量.对P-M公式法所得的潜在蒸发量序列进行变化趋势分析,结果表明:河北省年潜在蒸发量呈波动下降趋势,1960s达到最大,其后并没有随升温继续增大,相反呈明显下降趋势;各季节潜在蒸发量也呈下降趋势,其中夏季潜在蒸发量与年值的变化趋势一致,且降幅较大,每10年减少8.61 mm,秋、春季次之,每10年分别减少2.47 mm、3.32 mm,冬季变化较平缓,每10年减少约0.13 mm,并对其原因进行了分析.空间分布上,河北省大部分地区均为减少趋势,减少速率最大的区域主要分布在河北东南部平原的东部,而只有丰宁、蔚县等个别站潜在蒸发量呈微弱上升趋势.     

试论未来极端气候事件发展趋势的不确定性

极端气候事件是在一定时间尺度上发生的不同于气候系统平均状态的气候突变.早第三纪的最热事件（PETM）,第四纪中国黄土高原古土壤S4、S5记录的暖湿事件,砂黄土L9、L15记录的干冷事件等都是在轨道时间尺度上发生的极端气候事件.末次冰消期的YD冷事件、全新世9次冷事件是在千—百年尺度上发生的极端气候事件.这些极端气候事件出现于地球气候系统不同的冷暖背景下,它们的成因机制和表现形式有很多不确定性.20世纪以来发生的干旱、洪水、飓风、雪灾、沙尘暴等极端气候事件,无法用持续增加的温室气体的变化来解释.关于极端气候事件发生频率和强度随＂全球变暖＂而增加的结论也存在一定程度的不确定性.因此,简单地将现代极端气候事件统统归因于＂气候变暖＂既不科学也不合理.深入研究各个时间尺度上发生的极端气候事件的波动性、周期性和不确定性特征,有助于科学预测未来气候变化背景下极端气候事件的发展趋势.     

西北干旱区极端气候水文事件特征分析

中国西北干旱区是对全球变化响应最敏感地区之一。气候变化导致气候水文系统的不稳定性加剧,极端气候水文事件的频度和强度增大、重现期缩短,灾害程度加重。借助资料分析和文献阅读,对过去50 a中国西北干旱区极端气候/水文事件的发生规律、影响机制及未来趋势进行了梳理总结,主要结论如下：（1）西北干旱区的极端气候/水文事件呈逐年增加趋势,特别是20世纪70年代以来增加显著;气温和降水极值都表现为一致的增强趋势。降水量的增多是降雨频率和强度共同增加的结果。（2）中国西北干旱区低温、降水极值在1986年左右发生了明显的突变,高温极值在1996年左右发生突变。突变后,气温和降水极值均发生了显著增强变化。（3）北半球极涡面积指数和青藏高原指数对西北干旱区气候极值变化具有重要影响,冬季极值还受冬季北极涛动和北大西洋涛动等影响。（4）新疆地区有变暖湿趋势,而河西走廊东部则为变干趋势。强大的西伯利亚高压和增强的贝加尔湖气流造成新疆地区降水增加,而河西走廊干旱增加是由东亚夏季风减弱引起的。