北半球冬季极端低温事件变化及其与秋季海冰的联系

利用欧洲中期天气预报中心逐日的地面气温数据以及美国国家冰雪数据中心逐月的海冰密集度数据,并通过气候百分位法统计了逐月的极端低温事件日数,分析了1979-2016年冬季(12月至次年2月)北半球的极端低温事件与秋季(9-11月)北极海冰变化之间的关系,并挑选了典型年份探讨了秋季北极海冰对极端低温事件可能存在的影响机理。结果表明,北半球冬季极端低温事件与秋季关键海区(波弗特海、楚科奇海、巴伦支海和喀拉海)的海冰面积变化密切相关,其中亚洲北部区域冬季的极端低温事件与秋季关键海区的海冰面积有显著负相关关系,而青藏高原区域、非洲北部区域和北美东北部区域冬季的极端低温事件与秋季关键海区的海冰面积有显著正相关关系。通过对典型年份冬季北半球极端低温事件极度异常时的大气环流进行分析后发现,当秋季关键海区海冰异常偏少时,冬季西伯利亚高压偏强,其东部偏北风加强,使得欧亚大陆北部的气温偏低,极端低温事件偏多;冬季冰岛低压偏强,其南部的西南风加强,将低纬度温暖的空气带到了非洲北部区域,使其冬季气温偏高,极端低温事件偏少;高层异常反气旋主要位于格陵兰岛附近,其下沉气流不利于形成极端低温天气而导致北美东北部区域极端低温事件偏少。     

中国夏季和冬季极端干旱年代际变化及成因分析

依据1961～2009年中国区域540个气象站的夏、冬季气温和降水数据,首先采用气候变化趋势转折判别模型（简称PLFIM）分析了中国区域8个分区夏、冬季气温和降水的年代际变化,而后利用PDSI干旱指数研究了夏、冬季极端干旱在年代际尺度上的时空变化特征及其成因。结果表明:1961～2009年中国夏季极端干旱发生率北方大于南方,冬季则为在东部多而在西部少。夏季和冬季极端干旱发生概率在最后一次年代际转折后都呈增加趋势。在区域尺度上,夏季东北、华北和西北地区增加明显,冬季东北、华北、华南、西南地区增加显著。其中,降水在20世纪90年代以前的极端干旱变化中起主导作用,而后由于气候变暖所引起的极端干旱增加趋势逐渐增大,与降水变化的作用相互叠加。     

区域气象站故障检测与报警系统

正1引言绥化市的区域气象站点众多,以往工作中需分别对全市150多个站点的运行状态进行检查,并需要对有故障的站点进行一系列复杂流程的判断。这种工作方法既费时费力且没有效率,严重影响到区域气象站的维护工作。区域气象站故障检测与报警系统,可大大提高区域气象站的维修保障效率,提高区域气象站数据上传省局的质量,提高区域气象站的可利用率,及时保障各区域气象站的正常运行。2系统分析     

基于NCEP-GEFS回算资料的我国极端温度变化特征研究

利用美国NCEP全球集合预报系统(GEFS)历史回算资料和中国均一化格点观测数据,分析了我国近30 a来极端温度变化特征,重点考察了该模式预报系统对这一变化特征的刻画性能。通过估算格点观测和模式资料中2 m温度的历史气候百分位,分析了我国冬夏两季极端温度的气候特征以及极端温度日数的气候分布和多年变化趋势。结果表明,我国冬季极端低温和夏季极端高温的空间分布表现出较强区域性特征:东北、华北和青藏高原区域冬季极端低温的百分位阈值对应的温度较低,而华南、西北和长江流域夏季极端高温的阈值温度则较高;近30 a来我国夏季平均温度和极端高温日数几乎都呈现上升趋势,冬季平均温度则在我国大部分区域呈上升趋势、西北和东北部分地区呈下降趋势,相应地冬季极端低温日数在大部分区域呈下降趋势、仅在西北、东北和华南部分地区略有上升。NCEP-GEFS回算资料能较好地再现我国冬夏两季平均气温、冬季极端低温和夏季极端高温日数的气候趋势和年际变化,但在各区域都有不同程度的冷偏差,冬季偏差明显大于夏季,并随着预报时长的增加,冬季冷偏差逐渐增强,而夏季冷偏差则逐渐减弱。因此,本文建议采用基于百分位阈值的相对极端性定义,可自动修正模式分析场和预报场中的系统性偏差。     

长江三角洲近46 a气温和降水的变化趋势

利用长江三角洲地区84个气象站观测数据,分析了长江三角洲1961—2006年气温和降水的时空变化趋势。结果表明,46 a间长江三角洲地区年平均气温上升趋势显著,冬季平均气温的增温幅度最大,春、秋次之。增温显著区域与城市带分布区域吻合。极端最低气温有明显上升,而年极端低温事件日数的下降趋势显著。部分地区的极端最高气温呈上升趋势,在城市密集带尤为突出。年降水量没有明显的变化趋势,但降水的季节分配有所变化,冬、夏季降水量呈现显著上升趋势,秋季降水量明显下降,春季没有明显变化。     

长江三角洲近46a气温和降水的变化趋势

利用长江三角洲地区84个气象站观测数据,分析了长江三角洲1961—2006年气温和降水的时空变化趋势。结果表明,46a间长江三角洲地区年平均气温上升趋势显著,冬季平均气温的增温幅度最大,春、秋次之。增温显著区域与城市带分布区域吻合。极端最低气温有明显上升,而年极端低温事件日数的下降趋势显著。部分地区的极端最高气温呈上升趋势,在城市密集带尤为突出。年降水量没有明显的变化趋势,但降水的季节分配有所变化,冬、夏季降水量呈现显著上升趋势,秋季降水量明显下降,春季没有明显变化。     

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。     

1961~2010年西北地区极端气候事件变化特征

利用1961~2010年西北地区131个气象站的逐日平均气温、最高和最低气温及逐日降水资料,分析了西北地区极端气候事件的变化趋势及空间分布特征。结果表明:气候变暖背景下,西北地区近50 a来气温整体呈增加趋势,极端高温事件增多,极端低温事件减少;降水量呈微弱的增加趋势,极端降水事件增多;极端高温日数分别在1982年和1996年发生转折,95%、99%极端低温日数均在1980年前后发生突变,95%、99%极端降水日数分别在2000年和1980年出现转折,这与气温和降水的变化趋势一致。极端低温日数减少的幅度大于极端高温日数增加的幅度,表明气温日较差呈减小趋势,存在非对称性增温特征。空间上,增温率大的区域其极端高温日数增加,极端低温日数显著减少;95%、99%极端降水日数增率大的区域多位于降水量倾向率较高的地区。     

新疆阿勒泰地区冬季极端低温事件特征分析

利用阿勒泰地区7个测站1961～2011年冬季(11月到翌年3月)逐日最低温度资料,采用百分位定义法给出各站发生冬季极端低温事件的阈值。采用气候趋势系数和气候倾向率、Gumbel分布函数及R/S分析等多种统计方法分析阿勒泰地区各站冬季极端低温事件的气候特征。结果表明:阿勒泰地区各站冬季极端低温事件发生阈值为-26～-36℃。阿勒泰地区冬季极端低温事件频次倾向率均呈减少趋势,强度倾向率均呈减弱趋势。50 a一遇冬季极端低温事件极值东部较低,西部较高。阿勒泰地区西部地区冬季极端低温强度<-50℃的概率较小,东部地区冬季极端低温事件强度<-50℃概率较大。根据R/S分析,阿勒泰地区冬季极端低温事件未来发生频次可能会有所增多,冬季极端低温事件未来发生强度可能会有所增强。     

青藏高原冬季极端低温异常气候变化特征分析

运用REOF、滑动平均、累计距平、合成分析等方法，对青藏高原冬季极端低温的年代际变化、异常空间分布、时间演变特征、与500hPa高度场及印度洋海温的关系进行了较为详细的诊断分析。结果表明：二十世纪60年代极端低温偏低，70年代到80年代中期，变化多波动，80年代初期，有一明显的由低到高的转折点，90年代后呈波动式缓慢上升趋势；冬季极端低温容易出现异常的区域是青海中北部、西藏中北部、西藏东南部和青海南部地区；12—3月500hPa高度场上乌拉尔山脊和北太平洋脊偏强(弱)，东亚大槽偏强(偏弱)偏西(偏东)，青藏高原冬季极端低温偏低(高)；赤道东印度洋附近和澳大利亚西部广阔的海域温度偏低(高)，青藏高原冬季极端低温偏低(高)。     

1951-2009年冬季北京极端低温事件变化分析

根据1951-2009年冬季北京观象台逐日最高、最低气温资料,对近59 a冬季北京极端低温事件的发生频次、强度进行了分析.结果表明,近59 a冬季北京极端低温事件呈减少趋势,且在1984年冬季存在气候突变点,1984年后为极端低温事件相对低发期;随着极端低温事件发生频次减少,强度也趋于减弱,20世纪80年代之后极端低温...     

增暖背景下新疆冷冬与极端低温事件的联系

为了客观准确地描述新疆冬季偏冷的特征，基于新疆99个国家气象观测站1981－2020年逐日最低气温、日平均气温和欧洲数值预报中心再分析资料（ERA5）逐日最低气温再分析资料，对于冬季气温异常偏低年、冷冬年、强冷冬年以及单站极端低温事件、区域性持续极端低温事件进行了识别。结果表明：1981—2020年，新疆区域冬季平均气温异常偏低年与冷冬年有差异。新疆冬季单站极端低温事件总体呈减少趋势；12月和2月的出现频次高于1月，但12月减少速率大于2月，1月总体呈增加趋势。新疆共出现53次冬季区域性持续极端低温事件，其中，全疆型出现频次最高，北疆型次之，南疆型第三，山区型最少；出现频次最多的是持续10～15 d的事件；新疆冬季区域性持续极端低温事件发生频次减少，但单站事件持续时间并没有明显减少，而且影响范围在扩大。当冬季极端低温事件出现频次高、持续时间长时，50%以上的测站出现冷冬（强冷冬）时，区域内冬季平均气温一致偏低的概率较大；当冬季极端低温事件出现频次低、持续时间在10d以内时，出现冷冬的测站很少或没有，冬季平均气温一致偏低的概率较小。     

内蒙古冬季主要极端气候事件的环流影响因素分析

过去的几十年中,内蒙古冬季(11月至次年2月)出现极端气候事件的年份并不多。对于极端低温事件的发生,在中西部地区极少出现,多数发生在锡林郭勒盟中部及以东地区。特别是自1986年气候转暖以来,在暖的大背景下,更是较少出现极端低温事件;极端降水事件在冬季各月中也有发生,每个月有其各自的特点。文章着重研究分析11月的极端降水事件。通过对海温、大气环流的异常进行分析和研究,找出影响内蒙古冬季极端降水、极端低温的关键性因子,对今后的极端气候事件预测工作有所帮助和借鉴。     

冬季北太平洋风暴轴垂直结构的变化特征及其与我国极端低温事件的关系

采用NCEP/NCAR和ERA-40再分析资料,对比分析了冬季垂直尺度上北太平洋风暴轴的时空演变特征,揭示了北太平风暴轴垂直结构具有显著年际变化特征。冬季北太平洋风暴轴垂直结构主要呈现出全区一致、上下反相两种分布型,细分为全区一致增强型、全区一致减弱型、上层增强下层减弱型和上层减弱下层增强型。研究表明:冬季北太平洋风暴轴的垂直结构与我国极端低温事件的关系密切,风暴轴呈全区一致增强(全区一致减弱)型垂直结构时,我国整体区域极端低温频次偏少(多);风暴轴呈上层增强下层减弱(上层减弱下层增强)型垂直结构时,我国东北地区极端低温频次偏多(少),其余地区偏少(多)。     

1961—2010年山西省极端气温年均发生频率的时空特征分析

利用山西省61个气象站点逐日最高温度、最低温度资料,采用百分位值定义法、Mann原Kendall突变检验法和Morlet小波变换等方法,分析了山西省近50 a极端温度事件年均发生频率的时空特征,结果表明：1961年以来,山西省极端高温事件年均发生频率呈显著增加趋势,趋势为6.1 d/10 a,与此同时,极端低温事件年均发生频率呈显著减少趋势,且极端气温事件的变化存在明显的区域差异;极端高温和极端低温年均发生频率均发生了突变现象,变化趋势均在20世纪90年代以来更加显著;极端高温和极端低温事件年均发生频率均呈显著波动变化,在整个研究期间极端高温存在5～6a、4～8a显著周期,极端低温存在4～5a显著周期。     

长株潭城市化进程中极端降水变化特征

利用长沙、株洲、湘潭城市群9个气象站1961—2012年降水资料,采用百分位法确定城市群各站春、夏、秋、冬四季极端强降水阈值,分析城市化缓慢发展期与快速发展期城市群四季极端降水变化特征。结果表明:(1)各站极端降水阈值、日数与强度无明显的地域差异,影响城市群各站极端降水的天气气候系统基本一致。(2)相对于城市化缓慢发展期,快速发展期偏北区域站点春、夏季极端降水日数减少,而偏南区域站点则增加;前后两个时期,春、秋、冬季极端降水强度变化各站较为一致,但夏季南北区域其变化存在明显差异。(3)从城市化缓慢发展期到快速发展期,城市群夏季极端降水距平分布发生明显变化,即北部夏季极端降水由正距平转为负距平,而南部则由负距平转为正距平。     

气候变化背景下陆地极端降水和温度变化区域差异

利用月平均地表气候要素数据集(CRU TS 3.22)和百分位的方法定义极端事件,分析了19012012年气候变化背景下极端降水和温度变化的趋势特征以及在气温相对冷暖时段极端事件发生频率的区域差异,重点关注20世纪70年代中后期至90年代末的加速变暖时段和1998 2012年变暖减缓时段。结果表明,在全球平均气温显著上升的112年中,全球极端强降水事件和极端高温事件均表现出增多的趋势,极端低温事件呈现减少的趋势。夏季极端强降水事件发生频率在加速变暖时段的分布与1956 1976年相近,高值区位于北美中高纬、南美洲和欧亚大陆低纬地区,在变暖减缓时段北美中高纬地区变为低值区,而欧亚大陆中纬度地区频率增大。冬季极端强降水事件发生频率大值区在变暖减缓时段位于南美洲北部、欧亚大陆和大洋洲西部地区,北美洲和非洲南部为明显的低值区。全球极端高温事件发生频率在气温偏暖时段明显增大,欧亚大陆中东部地区在加速变暖时段是冬季极端高温事件发生频率大值区。极端低温事件发生频率的变化与极端高温事件相反,但欧亚大陆中纬度地区在相对较暖的1931 1955年是冬季极端低温事件发生频率高值区,大于最冷的1901 1930年和相对较冷的1956 1976年。与加速变暖时段相比,变暖减缓时段大洋洲西北部夏季与冬季的极端低温事件和欧亚大陆中高纬冬季极端低温事件明显增多。     

黔东南地区各季节极端干期日数的时空分布特征

利用1961—2009年黔东南地区16个地面气象站的逐日降水资料,分别统计了四季最大连续无雨日数(日降水量<0.1mm)的时间序列,采用正交函数分解、Mann-Kendall突变检验和线性倾向估计等方法,分析了各季节极端干期日数的空间结构和时间演变规律。结果表明,黔东南地区各季节极端干期日数的时空分布存在较大差异,极端干期日数最多出现在秋季,最少是春季;夏季黔东南北部的极端干期日数多,春、秋季南部多,冬季南、北部多,西部四季相对较少,年内非均匀性特征显著。在大尺度天气系统控制下,四季极端干期日数事件的步调基本一致,黔东南中东部发生异常的频次较高,不同季节的天气系统对黔东南各区域的影响具有明显的局地性和阶段性;近49年中各季节出现极端干期日数典型多的年份比典型少的年份多;进入21世纪以后,春、秋、冬季极端干期日数均呈显著的增多趋势,而夏季变化的特征不明显。     

南京56年来冬季气温变化特征

利用南京市1951年1月—2007年4月逐日气温观测资料, 分析讨论了南京56年冬季平均气温、极端最低气温、冷积温和低温日数的变化趋势和特征, 探讨了南京冬季气温的年代变化和冷冬、暖冬的分布。结果表明: 56年来南京冬季平均气温是明显上升的, 而极端低温和冷积温上升更为显著; 南京20世纪50年代和60年代为冬季低温期, 冷冬皆分布在80年代以前, 90年代以后没有冷冬, 多为暖冬, 近10年为两年一遇, 80年代以来南京冬季明显升温, 90年代以来的南京冬季出现了持续的偏暖异常。     

基于均一化资料的中国极端地面气温变化分析

利用经过质量控制和均一化处理的中国693个气象站点1961-2014年逐日最高气温、最低气温和平均气温资料,对极端气温的空间变化进行了分区划分,并分析了11个极端气温指数的变化特征。结果表明:极端高温指数(极端最高气温、夏季日数、暖夜日数、暖昼日数、持续暖期和生长日)在各区呈增加趋势,而极端低温指数(极端最低气温、霜冻日数、冷夜日数、冷昼日数、持续冷期)在各区呈减小趋势(极端最低气温除外,呈增加趋势),其中夜间极端气温指数变化程度最大(暖夜日数增加和冷夜日数减小最显著);每个指数在大部分区域均有明显的趋势转折,极端高温指数的转折时间基本在1995-1998年之间,而极端低温指数的转折时间在1985-1986年和1995年前后。极端高温指数转折前/后有减小/增加趋势,而极端低温指数正好相反(但极端最低气温除外,转折前/后有减小/增加趋势)。几乎所有区域的极端气温指数均与平均气温呈显著的相关,其中阈值指数与平均气温的相关性最好。