气候平均状况的变化对气候极值出现概率的影响

在概率统计理论的基础上，建立符合正态分布和г分布的气候要素分布模型来讨论极值事件对各个参数的敏感性，得出尺度参数对极端事件概率的影响力最大，进而研究了平均值或标准差的变化对极端事件的影响，为气候极值预测和气候模式设计提供了借鉴。     

未来极端降水对气候平均变暖敏感性的蒙特卡罗模拟试验

利用Weibull分布拟合逐日降水的原始分布模式,并基于统计降尺度和蒙特卡罗随机模拟方法,对中国东部区域各站逐日极端降水量在未来气候变暖条件下的响应特征进行统计数值试验.结果表明,在全球变暖背景下,区域平均温度的改变即可导致区域极端降水概率分布特征的变动.从两个典型代表区域的预估结果中可见,长江中下游南部平均降水量对平均温度升高有正响应,模拟得到的区域极端降水概率分布曲线有明显的向右平移,导致大量级的极端降水的再现期缩短即概率增大.山东及渤海湾区域平均降水量对平均温度升高有负响应,模拟得到的区域极端降水概率密度分布尺度参数变小更明显,即方差增大,表现为左右两侧概率密度增加,同样导致大量级的极端降水再现期缩短即概率增大.本文仅考察了气候均值改变条件下,未来区域气候极端值的概率预估的可行性方案.对于未来气候方差的变化并未作试验,但理论上已经证明,未来气候极端值的概率对于气候方差变化的敏感性可能更大.由于目前尚未整卵出考察方差变化的较为完整的实际观测资料,该问题还有待进一步深入研究.     

极端降水天气预报指数对气候累积概率分布敏感性研究

针对中国气象局T213全球集合预报系统历史样本较短、极端降水天气预报指数数学模型中气候累积概率分布样本不足的问题,选取气候背景和地理地貌特征较为相似的长江中下游地区,利用扩展时间序列和空间范围的方法,增加T213全球集合预报系统的降水预报气候分布样本数,改进模式降水预报气候累积概率分布,利用2011年6月10—20日集合预报资料进行极端降水天气预报指数预报试验,分析气候累积概率分布敏感性。结果显示:扩展时间序列和空间范围增加模式T213集合预报气候样本数的方法,生成的模式气候累积概率分布较单一格点方法更具代表性,能提高极端降水天气预报指数的识别技巧,并提前8 d发出长江中下游地区极端强降水预报信号。     

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。     

全球气候变暖对长江三角洲极端高温事件概率的影响

研究了全球气候变暖对长江三角洲极端高温事件（ＥＨＴＥ）概率的影响。结果表明,全球增暖将使ＥＨＴＥ发生的概率增大。当夏季逐日平均最高气温在现有的基础上升高３．０℃后,ＥＨＴＥ发生的概率将由现在的０．１３增加到０．２～０．３,即夏季出现级端最高气温≥３５℃的天数将由现在的１２ｄ左右增加到２０～３０d。     

北京奥运期间极端天气气候事件背景分析

利用北京市 1 951～ 2 0 0 1年 51年 7月下旬至 9月上旬的日最高气温、降水量、风、天气现象等观测资料 ,分别以旬为单位统计了高温、洪涝、大风、大雾、雷暴等对体育竞赛影响较大的极端天气气候事件发生的概率及分布特点 ,以期为 2 0 0 8年北京奥运会提供极端天气气候事件发生的气候背景资料。     

奥运期间天津极端天气气候事件背景分析

利用1951～2006年天津7月下旬至9月上旬的日最高气温、降水量、最大风速和8月扬沙、雾、雷暴和冰雹的观测资料,统计了对足球比赛影响较大的高温、暴雨、大风、雾和雷暴等极端天气气候事件发生的概率及分布特点,以期为2008年北京奥运会天津分赛场的足球小组赛提供气候背景服务信息。结果表明:在奥运会期间,天津易出现高温、暴雨、雷暴和雾等不利天气;而大风、扬沙、冰雹的概率相对较小。相对而言,8月中旬至9月上旬,这些不利的极端天气气候事件发生的概率小,对各项赛事的开展较为有利。     

探讨灾害规律的理论基础--极端气候事件概率

分析了国内外极端气候事件研究的现状,从经典极值分布理论、极值分布模式的参数估计、广义极值分布等方面,阐述了近年来国际上常用的理论及研究方法。为了更好地佐证进行极端气候事件发生概率研究的重要性,列举了作者在该领域的一些成功研究成果,并认为极端气候事件概率问题是探讨气象灾害规律的理论基础。     

青藏高原三江源地区近60 a气候与极端气候变化特征分析

青藏高原三江源地区正在面临着以"变暖变湿"为主的气候变化,是气候变化的显著区与敏感区。基于中国气象局位于三江源地区20个地面台站的气温、降水数据以及HadCRUT4（Climatic Research Unit land-surface air temperature-4 dataset and the Hadley Centre sea-surface temperature dataset,Hadley Centre,UK）气温、PREC（Precipitation Reconstruction,National Oceanic and Atmospheric Administration,USA）降水资料,从气候要素空间格局、极端气候指标以及区域-全球平均多年变化对比等3个方面系统总结了三江源地区1961-2019年气候和极端气候变化的特征。结果显示,三江源区域在过去近60 a里平均增暖速率为0.37℃/（10 a）,是全球平均水平（0.16℃/（10 a））的2倍以上,同时大幅高于全球同纬度（0.19℃/（10 a））及中国区域（0.28℃/（10 a））。在全球变暖背景下,三江源地区大部分极端气候指标上升,其中以夜间最低气温的上升（0.55℃/（10 a））最为显著,且极端高温事件的出现频率上升,区域日温差减小、气温变化极端性增强。三江源近60 a温湿气候态的空间格局为沿西北-东南方向的正温湿梯度,其变化趋势存在自西向东速率上升的暖湿化空间分异特征。本文的研究结论进一步揭示了三江源地区近60 a气候变化与极端气候的时空格局,为三江源地区气候系统和生态系统的脆弱性研究以及未来气候变化预估提供了科学依据,同时也为气候变化敏感的高寒地区对全球变暖的响应研究提供了对比案例。     

不同升温情景下中国东北地区平均气候和极端气候事件变化预估

利用区域气候模式RegCM4的逐日气温和降水资料,预估1.5℃和2.0℃升温情景下,东北地区平均气候和极端气候事件的变化。结果表明：RCP4.5排放情景下,模式预计在2030年和2044年左右稳定达到1.5℃和2.0℃升温;两种升温情景下,东北地区气温、积温、生长季长度均呈增加趋势,且增幅随着升温阈值的升高而增加;1.5℃升温情景下,年平均气温增幅为1.19℃,年平均降水距平百分率增幅为5.78%,积温增加247.1℃·d,生长季长度延长7.0 d;2.0℃升温情景下气温、积温、生长季长度增幅较1.5℃升温情景下显著,但是年和四季降水普遍减少,年降水距平百分率减小1.96%。两种升温情景下,极端高温事件显著增加,极端低温事件显著减少,极端降水事件普遍增加。霜冻日数、结冰日数均呈显著减少趋势,热浪持续指数呈显著增加趋势;未来东北地区降水极端性增强,不仅单次降水过程的量级增大,极端降水过程的量级也明显增大,随着升温阈值的增大,极端降水的强度也逐渐增大。     

一种局地非线性气候动力统计模型及其预报试验

根据反演建模理论，在引入一次样条函数的基础上，设计了一种局地非线性气候动力统计模型及其一整套反演方案。其实质是用逐段线性化的研究局地气候演化的非线性特征。作为初步试验，利用云南省18个测站1956年1月－1990年12月逐月温度距平和逐月雨量距平率的时间序列，反演得到一组近似描述云南省局地气候系统的非线性动力统计方程，应用反演获得的此非线性动力统计方程进行了云南省18个测站1991年1月－1994年12月逐月温度距平和逐月雨量距平率的预报试验。试验结果表明，温度距平和雨量距平率的拟合准确率分别约为78％和64％；温度距平和雨量距平率的外推预报准确率分别为75％和63％。表明此模型具有一定的拟合和预报能力，同时具有良好的稳定性。     

中国年降水气候振动的非线性动力学特征

从观测资料出发,利用反演方法,获得了描述我国17个站年降水气候振动的二阶非线性动力学方程组中的系数,并在无外源强迫的情况下对该非线性动力学方程组作了定性的分析,对17个站的年降水气候振动进行气候模拟试验。结果表明:我国大部分地区的年降水气候振动存在弱的非线性振动特征,17个站的年降水气候振动都可以看作是一个正阻尼的动力系统,在运动变化过程中,自身能量的变化dEdt<0,17个站年降水气候振动的固有频率的变化范围为0.6≤ω0≤1.417,其固有周期的变化范围为10.4≥T≥4.4年。从空间分布特征上可以看到,其固有周期的长短分布有明显的东西向特征。在17个站中,兰州、成都、重庆、南宁、福州、上海、温州地区的年降水气候振动是一个类似于具有渐软弹簧特性的非线性动力系统,而昆明、长春、哈尔滨、北京、广州、西安、厦门、长沙、南京、杭州地区的年降水气候振动是一个类似于具有渐硬弹簧特性的非线性动力系统,从其空间分布特征上看也有东西向特征。全国17个站年降水气候振动的动力系统都存在一个稳定的焦点,在无外源强迫作用时,各站的年降水气候振动将逐渐趋向于各自的稳定的焦点,但都不存在极限环。在仅考虑降水自身振动的情况下,利用我们反演得到的非线性动力学方程对年降水气候振动做模拟,位于内陆地区的模拟情况可以通过显著性水平检验,而靠近海洋的地区模拟效果没有内陆好。这一结果说明在降水气候振动中,靠近海洋地区的外源强迫影响作用比位于内陆地区大。     

土壤湿度年际变化对中国区域极端气候事件模拟的影响研究Ⅱ.敏感性试验分析

利用NCARCAM3.1大气环流模式,设计了有、无土壤湿度年际异常的两组数值试验,探讨了土壤湿度年际异常对极端气候事件模拟的可能影响。结果表明,模式模拟的极端气候事件对土壤湿度异常十分敏感,土壤湿度异常对极端气候指标的多年平均空间分布、年际变率以及年际变化均具有重要影响。当不考虑土壤湿度的年际异常时:(1)模拟的暖夜日数、暖昼日数和热浪持续指数的发生频次在全国范围内均明显减少,而霜冻日数则明显增加。极端降水指标的响应表现出明显的空间差异,极端降水频次在江淮流域明显减小,而极端降水强度则表现为东北减弱、长江流域增强;中雨日数和持续湿期在我国大部分地区减少。(2)极端气温指标的年际变率在我国大部分地区呈减小趋势;而极端降水事件的变化则较为复杂,极端降水频次和极端降水强度的年际变率在长江以南有所增强,而北方地区则有所减弱。中雨日数和持续湿期的年际变率在我国呈现出较为一致的减少趋势。(3)模式对暖夜日数、霜冻日数的年际变化的模拟能力明显下降,并对4个极端降水指标的年际变化的模拟能力在全国多数区域均有不同程度的下降。     

石家庄极端冷暖天气气候事件及其与气候变暖

用石家庄市1955～2002年逐日气温资料，取其第95个和第5个百分位值作为确定极端高(低)温日的阈值来检测极端冷暖事件。对发生在2002年的极端冷暖事件进行检测分析证明，上述方法能比较有效地检测极端冷暖事件的发生。计算气温趋势变率表明，石家庄气候有明显的增暖趋势，随气候变暖夏季持续性强高温和破记录高温事件的出现频次增加；寒冷期趋于缩短；极端冷日趋于减少，极端暖日趋于增加。用季极端冷(暖)日数与气温求取相关的方法，分析各季极端冷暖事件与气候变暖的联系发现，气候变暖对冬季极端冷日减少的影响最甚。城市化效应使城市变暖趋势速率高于郊区，尤以最低气温表现明显；暖事件增多、冷事件减少的趋势速率也是城市高于郊区，且冷事件减少速率高于暖事件增多速率。在气候变暖背景下应特别重视冬季冷事件减少给人类带来的潜在影响。     

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。     

我国近海和邻近海的海洋环境对最近全球气候变化的响应

鉴于全球气候变暖对海洋环境和海洋生态及对经济和社会可持续发展影响的严重性,作者首先利用ERA-40再分析的风场资料以及HadISST 和SODA等海洋高分辨率再分析资料,分析了近50年来全球气候变化对中国近海(包括渤海、黄海、东海和南海)和邻近海(主要是热带和副热带西太平洋)海面附近的风力、海表纬向和经向风应力和海表温度的影响.分析结果表明: 由于受全球气候变暖的影响,1976年之后中国近海和邻近海上空的冬、夏季风变弱,从而引起中国近海冬、夏季海表风应力减弱(尤其是经向风应力),而海表水温明显上升; 并且,冬、夏季海表风应力的减弱和海水温度的上升在中国东海反映尤其明显,这些为中国近海赤潮的频繁发生提供了有利的海洋环境.此外,从中国近海上空环流散度分布的变化可见,中国近海上空从1976年之后大气环流辐散增强,这不利于中国近海上升流的形成,从而会对沿岸水域营养盐的输送产生影响.     

极端天气气候事件监测与预测研究进展及其应用综述

极端天气气候事件(简称"极端事件")分为单站极端事件和区域性极端事件。本文回顾了极端事件的研究进展,首先回顾了单站极端温度、极端降水和干旱事件的观测研究及相关指数,进而对近年来不断增多的区域性极端事件研究做了简要回顾,最后还回顾了极端事件气候预测研究进展。同时,对国内外在极端事件气候监测和预测业务现状进行了初步总结,并指出:在极端事件气候监测方面中国的业务产品较丰富,并率先开展了针对区域性极端事件的监测业务,但在产品表现形式上缺乏统一组织,特别是英文产品表现力严重不足;在极端事件气候预测方面,国家气候中心发展了两种方法:一个是基于物理统计的BP-CCA和OSR的干旱预测方法,另一个基于国家气候中心月动力延伸预报模式(DERF)的高温预测方法。最后,对极端事件监测和预测业务发展及相关科学问题给出展望,指出应根据极端事件的业务需求继续加强相关研究和业务能力建设。     

2010年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2009/2010年冬季,英国等欧洲国家经历自1981年来持续时间最长的寒流;2010年2月27日,罕见强风暴“辛加(Xynthia)”袭击欧洲多国;季风季节,巴基斯坦遭遇80年来最严重的暴雨洪涝;7～8月中旬,俄罗斯的极端高温干旱引发多起森林火灾;7～9月,亚马逊部分地区经历40年来最严重的干旱;10月中旬,超强台风...