中国南方过去400 年的极端冷冬变化

以南方地区及全国的冬季与1 月气温观测记录为基础,采用事件发生概率密度函数小于10%的标准确定1951 年以来的极端冷冬事件;根据历史文献中的寒冷事件及其灾害影响记载,采用古今极端冷冬事件影响程度对比的方法建立了1600-2010 年间的极端冷冬事件年表。分析表明：极端冷冬发生频率存在明显的阶段性变化,其中1650-1699 年、1800-1849 年及1850-1899 年是过去400 年极端冷冬发生最为频繁的时段,其发生次数达1950-1999 年的2 倍,1600-1649 年及1900-1949 年较20 世纪后半叶略多, 而1700-1749 年及1750-1799 年则与1950-1999 年相当。此外,极端冷冬事件具有连发或隔年再发特征。同时,20 世纪50 年代以来最严重冷冬事件的寒冷程度并没有超出历史时期曾经出现过的事件。     

过去300年华南地区冷冬指数序列的重建与特征

根据华南地区历史文献记录的特点,参照华南地区冬季气候和天气特征,提出利用史料记录重建华南地区冷冬指数的方法,重建1710-2009年华南地区冷冬指数序列,据此分析过去300年华南地区的冬季冷暖变化特征。结果表明:1710-2009年间,华南地区平均冷冬指数为2.2,相邻年最大相差为3.0,相邻年代最大相差为0.7,波动较为明显;过去300年可分为3个时段:1710-1834年相对暖期、1835-1892年相对冷期和1893-2009年的相对暖期;华南地区冬季冷暖变化呈显著变暖趋势;华南地区冷冬指数序列存在显著的100年、50年、40年和8年周期;重建序列与同时期器测序列具有较高的相关性,可从一定程度上反映华南过去300年冬季变化的规律性,对华南地区和中国冬季冷暖变化特征研究可能具有些许参考意义。     

秦岭南北年极端气温的时空变化趋势研究

依据1960~2009年秦岭南北地区60个气象站数据,主要应用M-K突变检验、kriging插值法对秦岭南北地区近50a来年平均气温,年极端最高、最低气温的时空变化特征进行了分析。结果显示:①年均气温和极端最高、最低气温的气候倾向率关系为陕南<关中<全国、关中<全国<陕南、陕南≈关中<全国。②秦岭南北地区年均气温突变年份均为1997年,晚于全国;年极端最高温度突变都不显著,年极端最低气温的突变年份都为1978年。③年均气温和极端最低气温的空间分布为南高北低,沿纬向分布;极端最高气温为东高西低,呈经向分布。     

1961-2016年渭河流域极端降水事件研究

基于1961-2016年渭河流域26个气象站点的逐日降水数据,选取与极端降水事件密切相关的9个指数,利用线性趋势法、Mann-Kendall突变点检验和方差分析等方法,揭示渭河流域极端降水事件的变化趋势、突变情况以及渭河流域上、中、下游降水情况的差异特征,对研究区未来极端降水事件提供科学预测和理论参考。结果表明:①渭河流域上、中、下游地区及整个流域的年总降水量分别以16.588 mm/10a、8.319 mm/10a、6.703 mm/10a和9.544 mm/10a的速率下降,表明渭河流域56 a来降水总量存在逐年减少的趋势,整个渭河流域地区呈现变干的趋势。②降水强度(SDII)、强降水总量(R95PTOT)和极端降水总量(R99PTOT)在整体上均呈现上升趋势,极端降水总量的上升趋势高于强降水总量,上游地区的上升趋势高于中下游地区,表明渭河流域极端降水强度有所增强,极端降水事件发生频率有所增大。③渭河流域出现极端降水事件的年份集中在20世纪90年代和21世纪初期,且降水情况的年际差异较大,中游地区的变化更为明显。④相关分析显示中下游地区对整个流域极端降水事件的发生情况起到较大的贡献...     

1961-2010年长江中下游地区农业洪涝灾害时空变化

为揭示长江中下游地区农业洪涝灾害的发生、分布及时空演变特征,基于1961-2010年研究区内426个气象站点的逐日降水数据,以湖北省单站洪涝等级标准为初始指标,对该指标临界值在-50~100 mm范围内进行同步增减,结合该区7省（市）的洪涝历史灾情记载和农业洪涝受灾面积,采用逐步剔除的方法筛选指标,构建分省农业洪涝等级指标并验证指标的合理性,分析该区近50年农业洪涝灾害的时空变化。结果表明：① 近50年长江中下游地区的农业洪涝灾害发生总体呈增加的趋势,但不同区域和不同年代际差异明显;② 20世纪60年代至80年代农业洪涝发生次数相对平稳,90年代洪涝明显增多,21世纪初洪涝又相对减少;③ 区域农业洪涝灾害明显呈现出江南多、江北少的分布特征。农业洪涝多发区主要集中在江西中北部、江汉平原、浙江沿海,以及安徽、江西和浙江三省交界地带。     

近50年长江中下游地区夏季气温变化与环流异常

Using the daily data of temperature from China Meteorological Administration and the NCEP/NCAR reanalysis from 1960 to 2005, we have analyzed the relationships between the summertime high/low temperature events in the middle and lower reaches of the Yangtze River (MLRYR) and the related circulation anomalies in the Eastern Hemisphere. Our results have demonstrated that a significantly increasing trend is observed in daily minimum temperature in the past 50 years. And in some regions in the Northern Hemisphere, the opposite scenarios are observed in circulation anomalies in lower and upper parts of the troposphere in the years when the temperatures are higher than normal, as compared to those in the years when the temperatures are lower than normal in the middle and lower reaches of the Yangtze River (MLRYR). Additionally, the anomalous circulation structure in vertical direction in both the high and lower temperature years are barotropic. It is found that the emergence and maintenance of the aforementioned anomalous circulations are related to three kinds of wave train teleconnection patterns. Further more, influences of the long wave surface radiation on the air temperature are stronger in the nighttime than that in the daytime. While both the maximum and minimum temperatures have negative relationships with the sensible heat flux but positive relationships with the latent heat flux. To some extent, the anomalous dynamic heating (cooling) caused by the vertical thermal advection as well as the diabatic heating (cooling) caused by diabatic processes can explain the formation of the high (low) temperature events in the middle and lower reaches of the Yangtze River (MLRYR) in boreal summer.     

1960~2010年西北干旱区极端降水特征研究

基于中国西北干旱区1960~2010 年70个台站逐日降水资料,采用欧盟组织(STARDEX)定义的降水极值指数,分析结果表明: ① 研究区近51 a来强降水发生频次、湿期平均长度表现出增多和增长趋势,干日数和干期平均长度表现出减少和变短趋势; ② 单次强水的强度在增加,表现为：湿日数减少,而降水的总量却显著增加。③ 湿日数减少主要是0~6 mm强度的降水日数减少,12~24 mm强度的降水日数显著增加,后者对降水总量的增加贡献较大。④ 绝大部分站点强降水（>12 mm）的雨日（量）都以上升趋势为主,表现为下降趋势的站点极少。     

基于InVEST模型的1980–2100年长江中下游地区动植物生境质量时空变化研究

20世纪80年代以来,人类活动加速了长江流域的土地利用变化,这对当地动植物的生境质量造成了影响,在中国生态文明建设和长江经济带发展战略不断推进的大背景下,对长江中下游地区的生境质量变化开展长时间多时段的研究具有重要的现实意义。本研究以长江中下游地区7省的土地利用覆盖数据(1980–2018年)与未来土地利用模型模拟出未来四种情景(A1B,A2,B1,B2)下的土地利用覆盖数据(2050年,2100年)为基础,借助环境服务与权衡综合评估(In VEST)模型评估了长江中下游地区的生境质量时空变化。结果表明:(1)2000–2015年,研究区的坡度(R=0.502,P <0.01)和海拔(R=0.003,P <0.05)、人口密度(R=0.299,P <0.01)、NDVI(R=0.366,P <0.01)与生境质量显著相关;(2)从1980年到2018年,研究区总面积61.93%的土地生境质量下降,38.07%的土地生境质量上升;在A2情景(人口密度大,环境技术投入少,传统能源成本高)和B2情景(中等人口密度,中等绿色技术,区域政府间缺乏合作)下,研究区的生境质量将下降;(3)长江下游的生境质量恶化程度高于中游,研究区北部的生境质量恶化程度低于南部。整体上,积极的环境保护政策是有效的,但并未根本上遏制生境质量的整体退化趋势。区域发展应加大环境保护力度,控制人口增长,鼓励绿色技术创新,在处理生态问题时,要注重省际合作。本研究可为区域野生动植物保护规划和国际上的类似流域研究提供科学参考。     

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.     

近50年长江中下游地区夏季气温变化与东半球环流异常

采用中国气象局整编的气温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了1960-2005年中国长江中下游地区夏季气温变化与东半球环流异常的联系.结果表明:近50年来,中国长江中下游地区夏季气温呈现出明显的非对称趋势变化特征,夏季气温的上升趋势在很大程度上是日最低气温上升带来的结果;典型高、低温年,在环流场的垂直分布均呈准正压结构的情况下,从对流层低层一直到高层,东半球大部分区域的异常值符号相反.此外,出现在江淮流域上空的异常环流的形成和维持可能与三支不同源头的波列有关;地面长波辐射对气温的影响在夜间超过白天,气温分别与感热通量和潜热通量呈负相关以及正相关关系;典型高(低)温年,垂直温度平流引起的异常动力增(降)温和非绝热加热引起的异常增(降)温可以作为解释高(低)温年气温异常维持的原因.     

长江流域1961-2002年极端降水特征

The total precipitation of the highest 1 day, 3 day, 5 day and 7 day precipitation amount （R1 D, R3D, R5D and R7D） in the Yangtze River basin was analyzed with the help of linear trend analysis and continuous wavelet transform method. The research results indicated that： 1） Spatial distribution of RID is similar in comparison with that of R3D, R5D and R7D. The Jialingjiang and Hanjiang river basins are dominated by decreasing trend, which is significant at 〉95% confidence level in Jialingjiang River basin and insignificant at 〉95% confidence level in Hanjiang River basin. The southern part of the Yangtze River basin and the western part of the upper Yangtze River basin are dominated by significant increasing trend of RID extreme precipitation at 〉95% confidence level. 2） As for the R3D, R5D and R7D, the western part of the upper Yangtze River basin is dominated by significant increasing trend at 〉95% confidence level. The eastern part of the upper Yangtze River basin is dominated by decreasing trend, but is insignificant at 〉95% confidence level. The middle and lower Yangtze River basin is dominated by increasing trend, but insignificant at 〉95% confidence level. 3） The frequency and intensity of extreme precipitation events are intensified over time. Precipitation anomalies indicated that the southeastern part, southern part and southwestern part of the Yangtze River basin are dominated by positive extreme precipitation anomalies between 1993-2002 and 1961-1992. The research results of this text indicate that the occurrence probability of flash flood is higher in the western part of the upper Yangtze River basin and the middle and lower Yangtze River basin, esp. in the southwestern and southeastern parts of the Yangtze River basin.     

近50 年西南地区极端干旱气候变化特征

利用中国气象局整编的1960-2009 年西南地区108 站逐日气温、降水等资料,计算年、月地表湿润指数,并进行标准化,统计极端干旱发生频率,对年际、年代际、季风期和非季风期的极端干旱变化特征进行分析,得出结论：(1) 整体上,四川盆地西南部、横断山区南端、广西南部沿海和贵州北部是近50 年来年极端干旱发生频率明显增加的地区;年代际变化上,20 世纪60-80 年代极端干旱呈逐渐减少趋势,高发区交替出现在东南-西北-东,90 年代下降明显,整个地区都转湿,进入21 世纪后,极端干旱距平呈现正距平,且增幅较大,区域间差异却显著减小。(2) 季风期与非季风期的极端干旱变化有很大差异,季风期极端干旱频率在不断增加,多发生在四川盆地周边海拔较高的山区、广西大部和“帚形山脉”地带,海拔对季风期极端干旱发生频率有一定影响;非季风期缓慢下降,整体偏湿。(3) 通过滑动t 检验和小波分析发现,季风期西南极端干旱在2003 年发生突变,非季风期在1989 年突变,年极端干旱发生频率是季风期和非季风期的突变叠加的结果;年极端干旱存在准5年和准12 年的周期变化。     

基于广义Pareto分布的广东省近50年极端降水事件研究

利用广东省平均和5个代表站点1961-2010年近50年的逐日降水量资料,采用基于广义Pareto分布的平均剩余寿命图法计算极端降水阈值,并与传统的百分位法进行比较,对广东省极端降水的时间变化和空间分布特征进行了分析。结果表明,平均剩余寿命图法是计算极端降水阈值的一种有效方法,计算结果更能反映极端降水事件的区域差异。近50年来,广东省及各区域极端降水事件的强度和发生频率年际变化较大,均没有明显的上升趋势;热带、南亚热带和中亚热带3个自然分区的变化特征差异明显,空间上表现为南高北低的分布形式。     

1990年代长江中下游地区多雨的机制分析

对长江中下游地区３２个测站１９５１以来的降水记录以及上海、南京等６个站１２０年降水序列的分析表明,１９９０年代是长江中下游地区百年来降水最多的１０年。降水的偏多导致洪涝发生的频率及强度都加强。最近１２０年中１２次异常多雨的年份,出现在１９９０年代的就有４次。１９５１年以来的６个异常多雨夏季个例的合成分析表明,与洪涝直接相联系的大气环流形式是在江南有偏强的向北经向风及水汽输送异常,而在华北及偏北地区     

1961-2008年新疆极端降水事件的变化趋势

利用新疆1961-2008年逐日降水、最高气温和最低气温资料,采用ETCDDMI定义的极端降水事件的阈值,然后统计出极端降水事件的每年湿期降水总量、简单降水强度指数、月最大1d降水量、月最大5d降水量、重湿日数和连续干日,并对其空间分布和时间趋势进行分析.结果表明,新疆极端降水事件阈值的空间分布存在明显的地域差异,北部地区在48 a极端指数变化比其他地区显著;每年湿期降水总量、简单降水强度指数、月最大1d降水量、月最大5d降水量、重湿日数和连续干日的空间特征基本相似,除连续干日,总体呈自东南向西北递增的态势,且高值中心均分布于山区一带.48年来,除连续干日,极端降水事件的其他5个指标呈上升趋势,并于1980年左右发生了突变现象.48年来,极端降水事件的6个指标均存在明显的年代际特征,而且还存在准3a和7a的震荡周期.     

湖南近50年极端连续降水的气候变化趋势

采用湖南88个地面气象站点1960～2009年的逐日降水资料运用一元线性回归、小波分析及M-K突变分析等方法分析了湖南极端连续降水的时空分布特征及变化趋势。此外,也运用NCEP再分析资料简要分析了影响湖南极端连续降水的因素。研究表明:湖南极端连续降水的高值区位于湘西北、湘东南和湘东北,其余地区为低值区。且湘北和湘西北部分站点极端连续降水的强度可能减弱,湘中和湘西南部分站点极端连续降水可能比原来更少,而其余地区极端连续降水均可能增多。在过去50年湖南极端连续降水事件增多、强度增大,尤其是进入1990年代以后。在1990年代到2000年代初极端连续降水增多是突变现象,且存在2～3年、4～7年和12～16年左右的周期振荡。地形和气流相互作用、是导致湖南极端降水空间分布差异的主要原因之一,湖南西部和南部山区的净获得水汽较北部和中部平原净获得的水汽多,这与湖南极端降水空间分布基本趋势比较吻合。     

中国极端干旱地区40年来降水变化的分析

本文利用年降水量小于１００ｍｍ的极端干旱区８０个台站１９５１年－１９９０年逐月降水量资料分析了该地区４０年来降水变化特点,发现降水的季节分配有三种类型：单峰型,三峰型和四峰型;４０年来降水呈逐渐增加的趋势,降水与气温的相关系数夏季为正,冬季为负。     

基于InVEST模型的1980–2100年长江中下游地区动植物生境质量时空变化研究（英文）

20世纪80年代以来,人类活动加速了长江流域的土地利用变化,这对当地动植物的生境质量造成了影响,在中国生态文明建设和长江经济带发展战略不断推进的大背景下,对长江中下游地区的生境质量变化开展长时间多时段的研究具有重要的现实意义。本研究以长江中下游地区7省的土地利用覆盖数据(1980–2018年)与未来土地利用模型模拟出未来四种情景(A1B,A2,B1,B2)下的土地利用覆盖数据(2050年,2100年)为基础,借助环境服务与权衡综合评估(In VEST)模型评估了长江中下游地区的生境质量时空变化。结果表明:(1)2000–2015年,研究区的坡度(R=0.502,P 0.01)和海拔(R=0.003,P 0.05)、人口密度(R=0.299,P 0.01)、NDVI(R=0.366,P 0.01)与生境质量显著相关;(2)从1980年到2018年,研究区总面积61.93%的土地生境质量下降,38.07%的土地生境质量上升;在A2情景(人口密度大,环境技术投入少,传统能源成本高)和B2情景(中等人口密度,中等绿色技术,区域政府间缺乏合作)下,研究区的生境质量将下降;(3)长江下游的生境质量恶化程度高于中游,研究区北部的生境质量恶化程度低于南部。整体上,积极的环境保护政策是有效的,但并未根本上遏制生境质量的整体退化趋势。区域发展应加大环境保护力度,控制人口增长,鼓励绿色技术创新,在处理生态问题时,要注重省际合作。本研究可为区域野生动植物保护规划和国际上的类似流域研究提供科学参考。     

基于极端气温指数的青藏高原年际升温及不对称特征研究

基于青藏高原地区98个气象观测站点53年(1960-2012)的气温实测记录,计算了年度昼夜极端温度指数、温度极值和日均温差,并利用趋势分析、变化点检测与分段拟合方法分析了各指数反映的年际变化趋势及空间差异特征。结果表明:青藏高原整体区域各极端温度指数均表现出上升特征,昼夜升温和冷暖升温的不对称性特点显著,夜间冷、暖指数变化速率均快于白天;而在同等昼夜条件下,冷指数下降速率则高于暖指数上升速率,日均温差以-0.18℃/10a的速率小幅降低,温度极值普遍表现为升温现象,近53年来最低气温的极小值上升幅度为4℃左右,明显高于其他极值指数的上升速率,其中最高温度的极大值上升速率最慢,也证实了青藏高原地区温度上升的冷暖不对称性。空间分布上,青藏高原各气温极端指数年际变化速率存在区域差异性,其中西藏的南部及青海的西北部冷昼指数、冷夜指数和暖夜指数变化最为显著;青海、四川及西藏东北部的暖昼指数增长速率稳定。日均温差的变化点大多发生在20世纪80年代初期,多数站点的冷昼指数在90年代中后期发生变化,其余温度指数的变化点集中于90年代初期及中期,时间变化点分布表明研究期间青藏高原温度突变主要集中在20世纪后期。