河南省1961—2011年极端气温和极端气温事件的时空变化特征

根据1961-2011年河南省32个气象站逐日最高、最低气温资料,以百分位阈值方法定义极端气温事件的阈值,采用线性倾向估计及Mann-Kendall检验两种方法,对河南省极端气温和极端气温事件的时空变化特征进行了研究.结果表明:1)河南省极端最高气温以0.20℃/10a的速率呈显著降低趋势;极端最低气温以0.42℃/10a的速率呈显著升高趋势,其升高趋势比前者降低趋势更为显著.2)河南省极端高温事件频数与极端低温事件频数分别以2.04天/10a和3.13天/10a的速率显著减少,且后者比前者减少趋势更为显著.3)极端最高气温降低的突变年与极端高温事件频数减少的突变年一致,均为1969年;极端最低气温升高的突变年与极端低温事件频数减少的突变年一致,均为1985年.4)河南省极端最高(低)气温与极端高(低)温事件频数变化趋势呈现明显的季节差异和地区差异.     

1951—2009年天津市主要极端气候指数变化趋势

利用1951—2009年天津市逐日气温和降水量资料,计算了极端气候指数,并研讨了其中11个主要指数的变化特征。结果表明：天津市暖日、冷夜具有基本相反的变化趋势,暖日显著增加,冷夜显著减少,且冷夜的变化幅度远大于暖日。持续暖期、霜日呈显著增加趋势,持续冷期呈显著减少趋势。降水指数中连续干日呈增加趋势,最大连续5 d降水量...     

近51年海南岛极端气温事件分析

利用1970—2020年海南岛18个气象站点逐日气温资料和数字高程数据,选取12个适用于研究区的极端气温指数,结合气候倾向率、相关分析等方法,分析了海南岛近51 a极端气温事件时空分布特征,并探讨极端气温事件与海拔、区域的关系。结果表明：近51 a海南岛极端气温冷事件(霜日日数、冷夜日数、冷昼日数、冷持续日数)呈减少趋势,极端气温暖事件(夏日日数、暖夜日数、暖昼日数、热持续日数)呈增加趋势,且增加幅度明显大于冷事件减少的幅度,极端低温阈值和高温阈值、日最高温极小值和极大值以及日最低温极小值和极大值均存在升温倾向,升温幅度在0.25～0.47℃/(10 a)之间;极端气温冷事件的变化趋势与海拔存在显著负相关关系,极端气温暖事件的变化趋势与海拔相关性较小;各极端气温指数在海南岛不同地区变化趋势的方向一致,但变化幅度的空间差异性较大,大部分极端气温指数在中部山区变化最明显,极端低温、高温阈值、霜日日数和夏日日数在南部地区变化幅度小于其他地区。     

1951—2009年天津市主要极端气候指数变化趋势

利用1951—2009年天津市逐日气温和降水量资料,计算了极端气候指数,并研讨了其中11个主要指数的变化特征。结果表明：天津市暖日、冷夜具有基本相反的变化趋势,暖日显著增加,冷夜显著减少,且冷夜的变化幅度远大于暖日。持续暖期、霜日呈显著增加趋势,持续冷期呈显著减少趋势。降水指数中连续干日呈增加趋势,最大连续5 d降水量、日降水强度、强降水率和极强降水率及连续湿日均呈减少趋势,表明天津市干旱化倾向明显。与气温有关的极端指数大多在1993年前后出现突变,周期特征不明显。与降水有关的极端指数未现突变,但周期特征明显,大多出现10 a和4 a的周期。     

近2ka古里雅冰芯记录的温湿配置多尺度特征

采用正交小波分解研究了近2 ka来青藏高原古里雅冰芯记录的气温和冰川积累量演变多尺度特征,得到了与构成序列中主要气候事件对应的尺度分量。用130 a尺度以上分量几乎可以重建冰芯记录中的主要冷暖或干湿气候事件。平均而言,温度和冰川积累量配置在大多数时间尺度上都呈正相关,即暖湿/冷干配置,但在130 a尺度上是负相关,即冷湿/暖干配置。20世纪以来的快速增暖增湿发生在260 a尺度上。线性增暖趋势和千年尺度分量都是暖湿/冷干配置并占有较大的方差,它们在很大程度上左右着百年尺度上的温湿配置。二者的结合直接导致千年尺度上温湿配置在8世纪出现由冷湿/暖干向暖湿/冷干气候型的转变。     

中国1961—2016年夏季持续和非持续性极端降水的变化特征

基于国家气象信息中心提供的1961—2016年2400多站逐日降水观测资料,根据百分位法确定极端降水,对中国夏季持续（持续2 d及以上）和非持续性（持续1 d）极端降水事件的变化特征进行了研究。结果表明：在气候变暖背景下,以江淮流域为代表,中国大部分地区极端降水量趋于增多,但华北、西南及西部部分地区趋于减少;除内蒙古中部、四川等地以外,中国大部极端降水对总降水的贡献呈增多趋势。进一步对华北、江淮、华南、西南4个代表区域进行分析,发现华北、西南地区的持续和非持续性极端降水量都呈减少趋势,持续性极端降水量的减少更突出,极端降水更多以非持续性形式出现;江淮、华南一带,两类极端降水量都呈增多趋势,持续性极端降水量的增加更明显,极端降水更多以持续性形式出现。     

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。     

1962—2013年清远市极端强降水的变化

根据1962—2013年清远市7个地面气象观测站逐日有效降水资料,对极端强降水变化的时空分布特征及变化趋势进行分析。分析表明:清远市极端强降水的阈值、总量和强度的分布呈东南向西北逐渐减少、频数呈西北向东南逐渐减少。阈值佛冈呈减少趋势,其余测站呈增加趋势;总量、频数和强度在南部站呈减少趋势、北部站则呈增加趋势。总量和频数在年变化上呈减少趋势,强度呈增加趋势。极端降水主要集中在4—9月,5—6月最为集中。总量、频数和强度都在20世纪90年代初出现突变现象,总量和强度呈增大、频数呈显著减少的趋势。极端强降水以持续1 d为主;21世纪后,持续1 d的极端强降水事件频数呈明显减少趋势。     

中国极端气候变化观测研究回顾与展望

评述、总结了近年有关中国极端气候变化的观测研究成果,讨论了尚未解决的科学问题和今后应重点加强的工作方向。已有研究表明,1951年以来中国大陆地区极端气候事件频率和强度发生了一定变化,但不同类型和不同区域极端气候变化存在明显差异。从全国范围看,与异常偏冷相关的极端事件如寒潮、冷夜和冷昼天数、霜冻日数等,显著减少减弱,偏冷的气候极值减轻;与异常偏暖相关的暖夜、暖昼日数明显增多,暖夜日数增多尤其明显,但高温事件频数和偏热的气候极值未见显著长期趋势;全国平均暴雨和极端强降水事件频率和强度有所增长,特别是长江中下游和东南地区、西部特别是西北地区有较明显增长,而华北、东北中南部和西南部分地区减少减弱;多数地区小雨频数明显下降,偏轻和偏强降水的强度似有增加;全国遭受气象干旱的范围呈较明显增加趋势,其中华北和东北地区增加更为显著;登陆和影响我国的热带气旋、台风频数有所下降,其造成的降水总量有较明显减少;北方地区的沙尘暴事件从总体上看有显著减少减弱趋势;我国东部部分地区夏季雷暴发生频率也存在较明显下降趋势。现有工作表明,在涉及极端气候变化研究的资料处理和分析方法方面还有改进余地。观测资料的非均一性,以及观测环境改变和城市化对地面气候要素变化趋势的影响偏差,需要进行深入评价和客观订正。此外,目前对于区域极端气候变化的综合分析还较薄弱,在极端气候变化机理的研究方面有待加强。     

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。     

中国近50a极端降水事件变化特征的季节性差异

利用中国419个测站1958-2007年逐日降水资料集,分析了近50a中国不同区域年和季节极端降水事件的基本变化特征。结果表明,多年平均极端降水事件的空间分布具有明显的纬向分布特征,并表现出显著的季节性差异。长江以南地区是春、冬季极端降水事件发生频次较高的区域;而年、夏季以及秋季极端降水事件发生频次在西南地区较高,在西北东部较低。年极端降水事件频次的长期变化趋势与夏季相似,华北和东北有增加趋势,其他地区为弱的减少趋势;其他季节的长期变化趋势存在明显的区域和季节性差异。年和季节极端降水事件的发生频次具有显著的年际和年代际变化特征。年极端降水事件时间序列的多项式拟合曲线的变化情况与夏季基本一致;而其他季节的变化则存在较大差异,表现出显著的季节性差异。     

中国极端强降水日数与ENSO的关系

利用G分布函数对中国1951-2004年地面台站逐日降水观测资料进行雨日降水量概率分布拟合并定义极端降水事件,在此基础上对极端降水日数与ENSO的关系进行分析研究。结果表明,ENSO对同期的极端降水发生频率在不同地区和不同季节表现出不同的影响作用。总体而言,中国极端降水事件更易发生在厄尔尼诺年的冬春季和拉尼娜年的夏秋季。极端降水在对ENSO强信号的滞后响应上,其发生频率在时空上发生了变化,主要表现为,多数地方更易在ENSO暖位相出现后的半年左右发生极端降水事件。研究表明,ENSO冷暖信号对我国极端降水事件多寡的影响具有不对称性。     

长江中下游冬季两类冷空气活动事件的环流差异及其与急流的关系

利用1981—2020年台站观测的降水和最低气温资料,从长江中下游地区冬季冷空气活动事件中分出"降温有降水"和"降温无降水"两类事件(简称为"冷湿"和"冷干"事件),结合再分析资料,分析两类事件的冷暖空气活动特征和大气环流差异,进而探讨其与急流的联系。结果发现,长江中下游冷空气活动事件发生频次逐年减少,其中冷干事件发生频次逐年减少,冷湿事件发生频次显著增加,且冷湿事件的降温幅度大于冷干事件。冷湿事件发生时,高层副热带急流北移、极锋急流偏弱,中层存在倾斜槽脊、副热带高压偏西,低层西伯利亚高压增强,有来自西南的暖湿气流在长江中下游地区辐合上升;冷干事件发生时,高层副热带急流偏弱、极锋急流偏强,中层槽脊倾斜程度偏弱、副热带高压偏东,低层西伯利亚高压南移,有来自北方的偏干气流在长江中下游地区辐散下沉。此外,与冷湿事件相比,冷干事件过程中急流强度指数和经向风位置指数的波动更加频繁,冷空气活动持续时间更短。     

不同气候背景下我国冬夏两季极端气温特征分析

利用全国175个测站1960—1999年间的日平均气温资料,分别选取1960—1989年(气候态A)、1970—1999年(气候态B)作为气候背景,采用蒙特卡洛显著性检验法检验了这两个气候态背景下我国冬夏两季季节平均气温的差异显著性。并在此基础上利用气候百分位法分别分析了在这两个气候态背景下2000—2010年间我国冬夏两季的极端气温特征。分析结果表明,相对于夏季,冬季气候态A、B背景下季节平均气温的差异更为显著。冬夏两季,我国大部分地区极端低温事件的发生频率相对较低,而极端高温事件的发生频率相对较高。由于气候态B包含了全球变暖特征最为显著的20a,故在气候态B背景下,冬夏两季极端低(高)温事件的发生频率要高(低)于气候态A,这与全球变暖的趋势相吻合。     

秋季北极海冰对中国冬季气温的影响

利用海冰资料、中国地面气候资料、环流特征量资料及NCEP/NCAR再分析资料,研究了秋季北极海冰变化对中国冬季平均气温、日气温变率以及异常低温天气的影响。分析结果表明,秋季北极海冰异常偏多年中国冬季常为暖冬;异常偏少年中国冬季常为冷冬,且异常低温天气出现频率更高,常发生低温灾害事件。秋季北极海冰通过影响后期的北半球极涡、东亚冬季风和西伯利亚高压进而影响中国冬季的平均气温,且通过影响冬季异常强西伯利亚高压的出现频次,影响中国冬季异常低温天气的发生频次。合成分析结果表明,秋季北极海冰异常偏少年的冬季,中国以北亚欧大陆高纬度的偏北风较强,且中国及其以北的中高纬度地区空气异常偏冷,导致极地和高纬度的冷空气易向南爆发,造成中国冬季气温偏低,异常低温天气频发。     

Characteristics of Clustering Extreme Drought Events in China During 1961-2010

Based on the Multi-Scale Standardized Precipitation Index (MSPI), extreme severe drought events in China during 1961-2010 were identified, and the seasonal, annual, and interdecadal variations of the clustering extreme drought events were investigated by using the spatial point process theory. It is found that severe droughts present a trend of gradual increase as a result of the significant increase and clustering tendency of severe droughts in autumn. The periodicity analysis of the clustering extreme droughts in different seasons suggests that there is a remarkable interdecadal change in the occurrence of clustering extreme droughts in winter. Meanwhile, it is revealed that the clustering extreme drought events exhibit greatly different annual mean spatial distributions during 1961-2010, with scattered and concentrated clustering zones alternating on the decadal timescale. Furthermore, it is found that the decadal-mean spatial distributions of extreme drought events in summer are correlated out of phase with those of the rainy bands over China in the past 50 years, and a good decadal persistence exists between the autumn and winter extreme droughts, implying a salient feature of consecutive autumn-winter droughts in this 50-yr period. Compared with other regions of China, Southwest China bears the most prominent characteristic of clustering extreme droughts.     

1955—2014年杭州极端气温和降水指数变化特征

根据杭州市1955—2014年降水量、气温逐日资料,采用国际通用的极端天气指数和线性倾向估计、M-K检验等方法,分析了杭州市近60 a极端气温和降水的变化特征。结果表明：1）杭州市近60 a的气温呈一致升高趋势,且变化显著,表现为极端高温阈值和极端低温阈值的升高及极端高温日数的增多;极端冷事件显著减少,暖事件显著增多。2）极端降水指数中只有强降水量的增加较明显,主要贡献为夏季和冬季强降水量的增强。3）冬季平均气温、极端低温阈值、霜冻日数等极端冷事件的突变发生于20世纪80年代初中期,夏季平均气温、极端高温阈值、高温日数等极端暖事件的突变发生于20世纪末21世纪初,与全国范围内的气候增暖进程基本一致。另外,降水强度、极端降水阈值等极端降水指数的突变时间在2008年左右,即2008年后气温升高和降水强度的增加突变期叠加,尤其在夏季和冬季表现更突出,可能诱发更多的异常天气。     

青藏高原气候由暖干到暖湿时期的年代际变化特征研究

利用1961~1998年青藏高原123个气象台站常规地面观测资料，对近40年青藏高原地区的气候年代际变化特征进行分析。分析结果表明:20世纪80年代中后期青藏高原经历了一次气温、降水量、相对湿度显著增加的气候突变。以突变点为界，可以划分为两个时期，即从20世纪60年代初到80年代中后期，青藏高原为相对暖干时期，从20世纪80年代后期开始，青藏高原进入相对暖湿时期。由此，从气温、降水量、相对湿度的变化特征和突变理论上可以初步判断，20世纪80年代中后期青藏高原气候年代际变化实现了由暖干型向暖湿型的突变。青藏高原气温和降水突变早于相对湿度突变；青藏高原的增温、增湿现象主要发生在冬季；春季亦增温、增湿，但增幅小于冬季；夏季出现增温和略减湿现象；秋季为明显增温，但湿度无明显变化。     

2004年的极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

韩国3月暴雪,德国7月飞雪,我国华南近50年最严重的秋冬连旱、东北百年一遇的春旱,加勒比海地区连续异常猛烈的飓风,欧洲夏季高温,东太平洋上出现一次弱El Nino现象.2004年仍是气象灾害频繁发生的一年,创历史记录的极端天气继续出现.     

我国四季极端雨日数时空变化及其与海表温度异常的关系

利用1960—2004年我国586个气象站的逐日降水观测资料,对每个季节和每个站点,以雨日降水量升序排列的第90个百分位值定义极端日降水阈值,分析揭示了我国四季极端雨日数的时空变化特征、与海表温度异常的关系以及相联系的大气环流异常型。结果表明,我国长江流域极端雨日数在冬季和夏季呈显著增加趋势,华北地区极端雨日数在冬季显著增加、而在夏季显著减少,华南地区极端雨日数在春季显著增加,东北地区极端雨日数在冬季和春季显著增加,而西北地区极端雨日数在四季均显著增加。各季极端雨日数在线性趋势变化之上表现年际和年代际变化特征,并且其典型异常型明显不同,春、秋季表现为长江以南与以北地区反位相的"偶极型"变化,夏季表现为长江流域与华南、华北地区反位相的"三极型"变化,冬季表现为全国大部分地区同位相的"单极型"变化。我国季节极端雨日数与印度洋-太平洋海表温度异常的关系主要表现为与ENSO的关系,而ENSO影响我国极端降水异常是通过相应的大气环流异常型来实现的。