基于GIS的河南省小麦干热风时空分布特征及危险性分析

利用河南省121个国家级地面气象观测站1980 2014年冬小麦生育后期的逐日气象观测资料,分析了河南省冬小麦干热风发生演变趋势和时空分布特征。结果表明:干热风在全省范围内呈减少趋势,其中轻干热风日数递减率为1.6日/a,重干热风日数递减率为0.1日/a。全省轻干热风年均发生日数为0.3日/a,发生概率为10年2遇;重干热风年均发生日数为0.1日/a,发生概率为10年1遇。河南省干热风发生日数和概率整体呈"北部、中部和东部多,西部、南部少"的分布态势。干热风发生日数年代间差异较大,20世纪80年代为多发期和频发期,其次是90年代及21世纪00年代。基于干热风发生日数、发生概率和区域化发生指数指标,建立评估模型对全省范围内干热风的危险性分布进行分析和评估,并结合ArcGIS技术对干热风危险性评估结果进行区划和制图表达。河南省干热风高危险区主要分布在豫北、豫中及豫东的部分地区,其中宜阳干热风危险性风险指数最高;宜阳、孟津、许昌、修武、温县、鹤壁、浚县、原阳、巩义、上蔡、舞阳、襄城地区,干热风发生的危险程度相对较高;西部山区三门峡、洛阳大部分地区和南阳、信阳等南部降水充沛地区为干热风相对低危险区域。     

鲁中地区极端高温变化特征分析

基于1966—2015年鲁中地区8个气象站日最高气温、日最低气温和相对湿度气象观测资料,利用年最高气温、高温日数、极端高温日数、暖夜日数、炎热日数和高温热浪日数等指数,研究其极端高温天气变化特征。结果表明:鲁中地区近50 a年最高气温随时间变化呈增加趋势,1990年后增加趋势明显,有6 a左右的主要变化周期,主要空间变化规律一致;极端高温天气呈增强趋势,尤其在1990年以后,年炎热日数和轻度高温热浪日数最多出现在1994年,年高温日数最多出现在1997年,年极端高温、暖夜日数和重度高温热浪日数均出现在2005年;中部地区发生极端高温天气频率高,南部山区发生频率低。     

博克图地区近55年气候变化特点分析

利用博克图地区1951—2005年的气温、降水、大风、无霜期日数资料,分析了博克图地区的气候变化趋势及干旱发生特点。结果表明:近55年来,博克图地区年平均气温呈波动上升趋势,平均上升了0.40℃/10a;年平均气温波峰、波谷值都呈明显上升趋势;年降水量变化不明显;干旱出现的概率有增加的趋势;大风日数在11~73天之间;进入90年代后无霜期出现日数比较稳定,为79~101天。     

河南省大风日数时空分布及其对沙尘天气的影响

利用1971—2009年河南省110个气象站观测资料,采用气候统计学分析方法,对河南省大风日数时间演变、空间分布及与扬沙和沙尘暴日数的关系进行分析。结果表明：近39a来,河南省年平均大风日数以2.2d/10a的速率显著减少;四季大风日数亦均呈显著减少,表现出春季（0.8d/10a）大于冬季（0.6d/10a）大于秋季（0.4d/10a）大于夏季（0.3d/10a）的特征。无论在年尺度还是季尺度,河南省大风日数表现出随年代增加而减少的趋势。河南省大风天气主要出现在春季和冬季,集中于春季（3—5月）,占全年的40.8%,秋季最少;4月最多（15.5%）9,月最少（1.9%）。河南省大风日数的空间分布与地形有很大关系,大风日数较多的区域主要分布在太行山东南部以及海拔自低至高的河南省中北部地区,而在地势较为平坦的东部地区和山系较多海拔较高的西部地区相对较少。1971—2009年,河南省年平均扬沙日数和沙尘暴日数随时间增加均显著减少,其减少速率分别为0.4d/10a和0.3d/10a。相关分析表明,年平均扬沙日数和沙尘暴日数与年平均大风日数平均呈极显著正相关,其相关系数分别为0.88和0.75;大风日数随时间的变化对沙尘天气随时间的变化具有显著作用,大风日数的减少是沙尘天气减少的主要原因。     

1961—2017 年华北地区温度相关高影响天气气候事件变化特征分析

利用华北地区85个气象站1961-2017年地面均一化日值资料，统计分析了华北地区年平均最高（低）气温、极端最低温、高温热浪以及寒潮、霜冻等高影响天气气候事件的时空分布特征。结果表明：（1）华北地区年平均最低气温升温速率（0.45℃/10年）高于最高气温升温速率（0.27℃/10年），气温日较差以0.18℃/10年的速率减小。平均最高（低）气温在冬春季的上升趋势明显高于夏秋季。最高气温在内蒙古中部及北部部分地区和山西中南部地区的增加趋势相对更大，最低气温在内蒙古大部、山西东北部、河北中部和京津地区的增温更为明显。（2）年平均高温热浪日数呈明显增加的趋势（0.44天/10年），尤其是在20世纪90年代之后明显增多。高温热浪日数的大值区集中在华北南部和西部；除河北南部部分地区趋势值为负外，华北大部分地区高温热浪日数呈增加的趋势。（3）平均年极端最低气温呈显著升高趋势（0.53℃/10年），冷夜天数显著下降（-4.7天/10年），暖夜天数显著上升（3.8天/10年），冷日天数呈下降趋势（-2.4天/10年）。年平均寒潮频次显著减少（-0.5次/10年），呈“北部多、南部少”的空间分布。平均霜冻日数以3.5天/10年的速率减少，20世纪80年代之后减少趋势尤为明显；除山西西北部和内蒙古东南部个别地区外，华北大部分地区霜冻日数呈减少趋势。（4）不同分区的对比结果显示，天津对气候暖化响应最敏感，其次是内蒙古西部；山西最不敏感（尤其是对低温相关要素指标），其次是河北（尤其是对高温相关要素指标）。研究结果有助于进一步认识华北地区温度相关高影响天气气候事件的区域性特征。     

鞍山地区大雾天气气候特征及成因探讨

利用1951—2014年鞍山地区大雾天气观测资料,采用线性趋势法和多项式趋势法分析了鞍山地区大雾天气的空间及时间变化特征。结果表明:1951—2014年鞍山地区年和季大雾日数呈东南部地区多、西北部和中部地区少的空间分布特征,同时各区域大雾日数的季节变化差异显著,东南部山区夏季和秋季(6—10月)为大雾多发季,其他地区深秋和冬季(11月至翌年1月)为大雾多发季;鞍山市各区域大雾日数趋势变化的差异较大,中部地区大雾日数呈减少的趋势,西部地区大雾日数呈弱增加的趋势,东南部地区大雾日数呈增加的趋势。近64 a鞍山地区区域性大雾过程最长持续时间为7 d,全区性大雾过程较少,一致性大雾过程仅出现8次;鞍山地区大雾天气受地形影响较大,具有明显的区域特征,平原地区大雾天气少、山区大雾天气多,且山区连续性大雾过程持续时间较长。鞍山地区大雾过程持续时间多集中在1—2 h,大雾天气出现时间主要集中在05—06时、08时和20时前后,大雾过程日最长持续时间为20—21 h。在1961—2010年鞍山地区大雾日数的年代际变化中,东南部山区大雾日数呈增加的趋势,中部地区大雾日数呈减少的趋势;特别是20世纪90年代以后,中部地区大雾日数减少明显,东南部地区大雾日数增加显著,区域性差异较大。同时,人类活动对气候环境的反馈影响可能也是鞍山地区大雾天气变化的一个原因。     

浙江省不同强度降水日数的时空分布特征

根据浙江省1961～2010年逐日降水量资料,在对不同等级降水日数进行趋势分析的基础上,运用Mann-Kendall检验、等值线分布等方法对显著降水事件进行时空分布特征的研究,探讨浙江省不同等级降水日数的时间演变趋势和空间分布特征。结果表明:近50 a来,浙江省总降水日数呈明显的下降趋势,相当于每10 a减少4.82 d,其中小雨日数占总雨日的73.00%。在时间变化上,总雨日和小雨日均在1980年代中后期发生突变,转为急剧下降趋势,且小雨日的减少趋势略超前于总雨日。在空间分布上,年降水日数和小雨日数的空间分布基本一致,在台州、宁波出现了高值中心,低值区域主要分布在浙江东北部,而浙西南地区变化平缓;空间趋势分布表现为全省一致的减少趋势,东部沿海下降趋势显著,而内陆地区下降缓慢。浙江省年雨量及其气候倾向率的分布,均表现出较明显的"东—西"向差异,和地形高低有一定关系。年雨量整体表现为增加趋势。以上研究说明,在近50a来,浙江省发生极端天气事件的概率明显增加,干旱或洪涝的趋势或风险加大。     

近48a六盘水市大雾天气气候特征分析

该文利用1961—2008年六盘水市3个测站的逐日大雾天气现象观测资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendall突变检验等方法,对六盘水地区大雾天气的分布情况、年际变化等进行分析,结果表明:六盘水大雾天气差异显著。出现大雾日数最多的是水城,最少的是盘县。各月均有大雾发生,大雾主要出现在11—次年2月,5-7月相对最少。近48a六盘水大雾日数呈下降趋势,大雾日数以每10a减少0.5d。20世纪60年代和80年代大雾日数较多,70年代和90年代相对偏少,2001年以来大雾天气明显减少。六盘水年大雾日数在1972年发生突变,表明1972之前大雾日数较多转为减少的趋势。     

黄南南部近56年积雪变化分析研究

选取青海东南部黄南区域范围内2个气象观测站近56a(1960~2015年)逐月积雪资料,利用数理统计和线性回归方法分析积雪的变化趋势,对黄南南部年积雪日数及最大雪深变化特征进行了诊断研究。结果表明:1)黄南南部积雪日数呈增加趋势,增加速率为0.152d/a;2)最大雪深春、冬季呈弱增加趋势,秋季呈弱减少趋势,总体呈弱减少趋势;3)黄南地区的积雪日数与最大雪深呈显著相关关系,一般雪深越大积雪日数就越长;4)年和各季积雪日数均发生了由少到多的突变,春季发生在1965年,秋季在1973年,冬季在1974年发生了突变,年突变发生于1970年;5)由小波分析可知,近56年来,黄南南部地区积雪日数6年的振荡周期比较明显外,在20世纪60~70年代末存在准3a振荡周期,其他周期信号强度都较弱。      

近50a山东中部地区四季开始日期及长度变化特征

利用山东中部地区8个气象站1966—2015年逐日气温观测资料,用5日滑动平均气温作为划分依据,结合气候趋势法、Mann-Kendall法和经验正交分解法,对山东中部地区近50 a的四季开始日期及长度时空变化特征进行分析。结果表明:山东中部地区春季和夏季开始日期呈提前趋势,秋季和冬季呈推迟趋势,其中,夏季和冬季开始日期在1993年发生突变,四季开始日期的主要空间变化趋势一致,秋季变化强度中心在中北部平原,其他三季变化强度中心均出现在中部地区,四季开始日期空间变化规律在第二特征向量上呈现区域变化的不一致性。冬季日数最多,其次为夏季,春季日数最少,春季和冬季日数呈减少趋势,冬季减少趋势显著,气候倾向率为-2.98 d/10 a,夏季和秋季日数呈增加趋势,夏季日数增加显著,四季日数主要空间变化规律一致,强度中心在中部地区,四季日数空间变化规律在第二特征向量上存在不一致性,其中,夏季和秋季第二特征向量呈现南部山区与其他地区不同。     

1961—2012年中国冬半年霾日数的变化特征及气候成因分析

利用全国664站1961—2012年逐日霾观测资料、降水量、平均风速和最大风速资料,分析中国霾日数变化特征及其气候成因。结果表明：我国年霾日数分布呈明显东多西少特征,中东部大部地区年霾日数在5～30 d,部分地区超过30 d,西部地区基本在5 d以下。霾日数主要集中在冬半年,冬季最多,秋季和春季次之,夏季最少,12月是霾日数最多的月份,约占全年霾日数的2成。我国中东部地区冬半年平均霾日数呈显著的增加趋势（1.7 d/10a）,霾日数显著增加时段主要在1960年代、1970年代和21世纪初,在1970年代初和21世纪初发生了明显均值突变。从区域分布来看,华南、长江中下游、华北等地霾日数呈增加趋势,而东北、西北东部、西南东部霾日数呈减少趋势。持续性霾过程增加,持续时间越长的霾过程比持续时间短的霾过程增加更为明显。不利的气候条件加剧了霾的出现。霾日数与降水日数在中东部地区基本以负相关为主,中东部冬半年降水日数呈减少趋势（-4 d/10a）,表明降水日数的减少导致大气对污染物的沉降能力减弱。另一方面,霾日数与平均风速和大风日数以负相关为主,而与静风日数则以正相关为主,冬半年平均风速和大风日数减小,静风日数增加,表明风速减小导致空气中污染物不易扩散,从而更易形成霾天气。     

1961~2014年中国冬季极端低温变化特征分析

利用中国691个无缺测站点的经均一化处理及质量控制的逐日最高、最低气温资料,基于冷昼日数、冷夜日数、霜冻日数、冰冻日数、月最低气温极大值以及月最低气温极小值等6个由世界气象组织定义的极端气温指数,分析了1961~2014年中国冬季的极端低温变化特征。结果表明:冷昼日数、冷夜日数、霜冻日数以及冰冻日数在全国大部分地区均呈现下降的趋势,下降趋势较为明显的区域集中在东北南部、华北、西北东部、华东、华中、西南及高原地区,全国整体上下降幅度分别为-0.9 d/10 a、-1.7 d/10 a、-1.5 d/10a和-1.4 d/10 a。最低气温极大值和最低气温极小值在全国范围内则主要呈现上升的趋势,全国整体上分别为0.4℃/10 a和0.6℃/10 a;极端低温天数在20世纪60年代至70年代中后期呈现波动状,随后自20世纪70年代末80年代初至21世纪初呈明显下降趋势,从2006年左右以后其下降趋势较之前有所减缓,是对全球变暖减缓背景下的气候响应;与其他时间段相比,20世纪60年代至70年代为冬季极端低温事件较为频发的时间段,这可能与该时段陆地冷高压频繁活动有关。     

重污染下我国中东部地区1960~2010年霾日数的时空变化特征

对1960~2010年我国中东部地区霾日数的时空变化特征的分析结果表明:1)霾日数大值区主要分布在人口众多的四川盆地、北京-天津-河北地区、长江中下游地区以及广东-广西中部。2)季节变化上,霾日数冬季较多,其中北京-天津-河北地区中部和西南部、四川盆地和东北地区东部和南部等地超过20 d,夏季最少。3)霾日数气候趋势系数在北京-天津-河北地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区趋势系数高达0.8。4)霾日数呈现明显的上升趋势[3.69 d(10 a)–1],其气候趋势系数为0.82,通过了99.9%的信度检验。5)我国中东部气溶胶光学厚度和对流层NO2的空间分布与年平均霾日数的分布基本一致,近51年来能源消耗量的稳定上升趋势也表明,人为因素导致的大气污染物排放量增加是引起霾天气出现频率上升的重要因素。     

近50年青海省河南县大风气候特征分析

利用青海省河南县气象站1968—2017年逐日大风观测资料,采用气候统计分析方法,分析河南县大风气候变化趋势。结果表明:近50a河南县年平均风速为2.2m/s,以气候倾向率0.14(m·s~(-1))/10a呈显著下降趋势;最大风速平均值为18.0m/s,以气候倾向率以1.64(m·s~(-1))/10a呈显著性减小趋势;年平均大风日数为38.4d,以气候倾向率6.7d/10a呈显著性减少趋势;一年之中各月均有可能出现大风天气,其中3月出现大风天气最多,9月最少,月变化非常明显;出现大风天气最多的季节为春季,其次冬季,秋季最少;1980年出现大风日数最多,共出现大风日数为75d;1997年出现大风日数最少,仅14d;从年代际来看,70年代为大风天气高值期,年均大风日数为56.7d。     

华北中部近45a极端降水事件变化特征

利用华北中部41个气象台站1961—2005年逐日降水资料,采用通用的极端气候指数,分析了近45a来华北中部极端降水事件频率变化的时空特征。结果表明：华北中部平均年最大日降水量呈下降趋势,南部平原地区一般减少,北部山地区域多有增加,降水日数有较明显减少,强降水日数和暴雨日数变化趋势不明显,降水日数的减少主要是中、小雨（雪）日数减少造成的。暴雨日数和强度在20世纪90年代中后期显著增加。华北中部强降水日数和暴雨日数在降水日数中的比重有增大趋势,强降水量和暴雨降水量在总降水量中的比重可能也增加了。这种相对增加趋势主要发生在20世纪90年代中期以后。     

河北廊坊雷暴大风的气候特征

利用1970~2012年廊坊地区9个气象站地面雷暴大风观测资料,采用趋势分析、滑动t检验、小波分析和最大熵谱分析等统计方法,系统分析了该地区雷暴大风天气的时空特征及变化趋势和变化周期。结果表明:廊坊地区的雷暴大风局地性强,43 a间只出现了一次全区性的雷暴大风天气过程,雷暴大风多以单站出现为主。雷暴大风的地域性特征明显,中部的廊坊市及南部的文安、大城站较易出现,而北部发生概率较低。雷暴大风的日、月及年变化特征明显。雷暴与大风主要发生在午后至前半夜,大风发生时间一般落后于雷暴,1 h内的雷暴与10 min以内的大风发生概率最高;雷暴大风3~10月都可出现,主要集中在夏季,发生概率为73.3%;近43 a来,年均雷暴大风日数整体呈现减少趋势,且中部的站点减少趋势最显著,1994年为雷暴大风的显著突变年,其显著变化周期为3.23a。雷暴大风多为"湿"型。     

近35a六盘水倒春寒气候特征分析

该文利用1971-2005年六盘水市3个测站的平均气温资料,采用线性倾向估计、小波分析等统计方法,对六盘水地区倒春寒天气的分布情况、年际变化及倒春寒发生的总次数及总日数的气候变化特征等进行了分析,结果表明:近35a倒春寒天气东部、北部较重,南部较轻;倒春寒天气总日数和总次数近35a来均呈下降趋势;倒春寒天气总日数在年代际尺度上存在显著的16a、准10a周期振荡,在年际尺度上,存在准6a和2~4a的振荡周期;倒春寒天气总次数存在显著的准10a周期振荡和一个较弱的准4a振荡周期;目前倒春寒天气由偏少向偏多的趋势转变。     

武汉市气候变暖与极端天气事件变化的归因分析

根据武汉市1951—2007年间年平均、最高、最低气温与8类年极端天气日数的序列,计算分析其变化趋势及年平均气温与极端天气日数的相关性,引入格兰杰因果性检验法,探讨气候变暖与极端天气事件之间的因果关系。结果发现:(1)近57年来武汉市年平均最低气温增幅为0.45℃/10a,明显高于年平均最高气温0.19℃/10a的增幅,可见气候变暖主要是由夜间气温升高所致;(2)高温和闷热天气事件为增多趋势,其中闷热天气事件最明显,达到2.8 d/10a,而年雷暴、降雪、低温、大风、雾日则均为下降趋势,雷暴、雾和低温事件降幅明显,每10年减少3.0 d、4.0 d和2.1 d。大风和降雪事件,每10年减少1.8 d和1.5 d。暴雨事件波动幅度较小。(3)年平均气温与当年及超前、滞后1～2年的极端天气事件具有高相关性;(4)格兰杰因果性检验结果发现,气候变暖是闷热天气增多和降雪事件减少的原因,同时亦是大风和低温减少的结果。这种因果关系的存在对极端天气事件预测和预估有重要的价值。     

四十年来长江流域气温、降水与径流变化趋势

40 a来,长江流域大部分地区年平均温度呈现上升趋势,20世纪90年代增温幅度最大; 在季节变化上,除了夏季,其他季节都呈升高趋势;全流域夏季降水量显著增加,尤其表现在20世纪90年代,这主要由于长江流域大部分地区夏季暴雨日数显著增加的结果;夏季径流量和年最大洪峰流量在长江中下游地区均呈现显著增加趋势。长江流域夏季降水量的增加,尤其是暴雨日数的增多必然会增加长江流域中下游地区的洪水风险。20世纪90年代以来,长江洪水的频繁发生是对气候变暖的响应。     

江西省近50年霾天气时空分布特征及成因分析

利用1964—2013年江西省83个站逐日霾观测资料,运用线性倾向估计等统计方法,分析江西省近50年霾时空变化特征及其与气候要素的关系。结果表明:江西霾日数呈赣中北部多、赣南少的特点,赣中的萍乡—宜春—抚州—上饶一带以及赣北北部的九江中部、景德镇北部地区是霾天气多发区,年均霾日数在30 d·a~(-1)以上。冬季霾日数最多,萍乡—宜春—鹰潭地区中北部、南昌—九江的中部以及上饶东部地区超过20 d·a~(-1),春季和秋季次之,夏季最少。12月是霾日数最多的月份,接近全年霾日数的2成。江西省霾日数呈年际增长的趋势,增长率为11 d·(10 a)~(-1),气候趋势系数为0.78,通过0.01的显著性水平检验。霾日数与平均风速和大风日数均呈负相关,而与静风日数呈正相关。近50年平均风速和大风日数呈下降趋势,静风日数呈上升趋势,这可能导致空气中污染物不易扩散而形成更多的霾天气。江西省降水日数呈减少趋势[-6.3 d·(10a)~(-1)],气温呈增暖趋势[0.15℃·(10a)~(-1)],霾日数与气温和降水日数分别呈正、负相关。