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。     

中国西北极端降水事件年内非均匀性特征分析

 基于中国西北五省（区）1960—2004年112个台站逐日降水资料,根据百分位值方法定义了不同台站的极端降水阈值,引入了表征时间分配特征的新参数——极端降水事件集中度和集中期,对中国西北极端降水事件的年内非均匀性特征进行了分析,结果表明：西北年极端降水事件集中度及集中期的平均和异常空间分布都存在很大的区域差异,并且其异常空间分布均可分为6个关键区;而从时间演变来看,各个关键区年极端降水事件的集中度与集中期均表现出了显著的年代际振荡特征,但各分区年代际变化特征并不一致;另外西北东、西部年极端降水事件集中度与集中期表现出反向的变化趋势。     

新疆极端水文事件年际变化及对气候变化的响应

利用1901~2010年极端水文事件资料,采用Mann-kendall统计检验研究其年际、年代际变化及对气候变化的响应,结果表明:年际变化总体为增加趋势,20世纪70年代以来增加显著;各地区由于主导灾害不同,年代际变化不尽相同, 冰雹为主导灾害的地区80年代的发生频次最多,其它地区呈逐年代平稳增加;各类型极端水文事件年际变化也不尽相同,但于近10 a达最大值;极端水文事件增加趋势与气温、降水一致,不同极端水文事件对气候变化因子响应略有不同。     

近50 a来祁连山及河西走廊极端气候的时空变化研究

 在全球变暖背景下,极端气候发生的频率增大,气象灾害造成的损失也随之增加。利用20个气象站1960-2009年的日平均气温和日降水量资料,运用线性趋势法、Spline空间插值法、Morlet小波分析法,对祁连山及河西走廊极端气候的时空变化特征进行了研究。结果表明：极端高温天数呈显著增加趋势,年际变化率为0.79d/a,20世纪90年代中后期之后极端高温天气发生的频率较高;极端低温天数呈显著减少趋势,年际变化率为-0.54d/a, 80年代中后期以来极端低温天气发生的频率较低;极端降水天数也呈显著增加趋势,年际变化率为0.02d/a,70年代中后期之后极端降水天气发生的频率较高。极端气温和降水的年际变化幅度存在区域差异,南部山区比走廊平原对全球气候变暖的响应敏感。极端高温天数和极端低温天数在8a、22a左右周期变化明显,其中22a是第一主周期;极端降水天数在6a、10a、22a左右周期变化明显,其中22a是第一主周期;从22a的周期变化推测,2010年以后11a左右极端高温天数偏少,极端低温天数偏多,极端降水天数偏少。     

1961—2009年新疆极端降水事件时空差异特征

选用1961—2009年新疆61个测站的逐日降水资料,根据百分位值方法定义不同台站的极端降水阈值,用一元线性回归、M-K突变检验及EOF分析等方法分析各区域50年来极端降水的时空分布特征及变化趋势。结果表明：（1） 过去50年新疆极端降水事件总体表现出了波动上升的趋势,但各区域的极端降水量相差悬殊,极端降水量受地形因素影响大;（2） 阿尔泰山区、准噶尔盆地和天山山区的极端降水量分别在1986年、1983年和1989年发生显著的上升突变;（3） 极端降水阈值、年均降水量、年均极端降水量、年均极端降水频率和极端降水强度呈现山区高、盆地低的特点;年降水量越少的区域,极端降水对年降水量的贡献越大。     

华南地区近53a极端高温日数的变化特征及其区域差异

利用1961―2013年华南地区56个气象站点逐日最高气温资料,采用百分位阈值法、线性倾向估计法、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法分析了华南地区近53 a极端高温日数的趋势变化、突变、周期变化及其区域特征。结果表明:1)从趋势变化看,大部分站点呈增加趋势,绝大部分站点于20世纪90年代后期进入快速增加期,其变化倾向于由东南部沿海逐渐向西北部内陆递减,沿海地区增加趋势明显。2)从Mann-Kendall突变检验看,绝大部分地区的极端高温日数有不同程度突变,显著减少突变和增加突变的起始时间段分别集中于20世纪60和90年代,其区域分布特征与海陆位置和地形关系密切。3)华南地区平均年和各站点分别存在26 a和22~28 a为主的第一主周期,20世纪60年代中后期到70年代的减少突变和2000年左右的增加突变存在于多个振荡周期中,多尺度周期振荡的同位相叠加是引起气候突变的主要原因;第一主周期有明显的区域差异,所引起的潜在突变对气候突变有决定性作用;地域特征与海陆位置和地形的关系密切。     

1965~2005年泾河流域极端温度事件变化特征

利用18个气象站点1965~2005年的日气温数据,基于Mann-Kendall检验、小波分析等方法,分析黄土高原泾河流域极端温度事件的频次、平均强度、年极值和气温日较差的变化趋势、年代际变化和振荡周期等。结果表明,41a以来泾河流域极端高温事件增多而极端低温事件减少,极端低温平均强度显著降低,年极值呈增长趋势。各变量均发生突变,一般在1990年有明显趋势转变。较1965~1990年,90年代以来各变量的变幅较大,极端高(低)温的发生频次变化+9.5d(-8.6d),极端高(低)温的平均强度变化+0.8℃(-1.3℃),气温年极大(小)值增加1.8℃(0.2℃),日较差增大了0.4℃。极端温度事件有3、8~9和17a的振荡周期。     

贵州主汛期极端降水事件及其环流特征分析

利用贵州地区52个测站1961-2006年历年主汛期(6-8月)逐日降水资料,定义了不同台站的极端降水阈值,统计了贵州近46年主汛期极端降水事件发生的频次,并分析了极端降水的时空分布特征、周期振荡特征以及极端降水事件典型多年、少年的环流特征.结果表明:贵州主汛期极端降水自北向南逐渐增大,极端降水事件存在着明显的年际、年代际变化特征,并存在2.9 a、20 a的周期振荡特征,在贵州主汛期极端降水事件偏多和偏少时期,其环流特征存在着显著的差异.     

黄河流域NDVI时空变化及其与降水/径流关系

NDVI是表征区域植被覆盖的重要指标。本文把黄河流域划分为 16个区域 ,利用Pathfinder (探路者 )的AVHRR NDVI资料 ,得到各区域 1982～ 1998年NDVI统计序列 ,详细分析了各区域NDVI时空变化特征。研究表明 ,17年来黄河流域各分区年平均NDVI都呈增加趋势 ,说明植被覆盖增加 ,生态环境好转 ,但是 8月份龙羊峡以上和兰河干流区间NDVI则有所下降 ,生态环境有局部恶化趋势。最后研究各区域NDVI与降水、径流和径流系数的年内、年际相关关系 ,结果表明 :从年内变化看 ,黄河流域各区域NDVI变化与降水、径流变化呈明显的正相关 ;从年际变化看 ,黄河流域各区域NDVI波动趋势与降水具有一定的相关性 ,但与径流、径流系数变化的关系相对复杂 ,不具有明显的相关性     

近50年来祁连山及河西走廊极端气温的季节变化特征

利用1960～2009年的日平均气温资料,采用线性趋势、Morlet小波分析、Mann-Kendall法对祁连山及河西走廊极端气温的季节变化特征进行了分析。结果表明:各季节极端高温天气呈显著增多趋势,极端低温天气呈显著减少趋势;各季节极端气温天气的变化周期略有不同,春、夏、秋、冬季极端高温天气的主周期分别为8、14、16、16 a,极端低温天气的主周期分别为14、16、14、6 a;春、夏、秋、冬季极端高温天气分别在2002、1997、1994、1986年突变增多,极端低温天气分别在2002、1997、1987、1986年突变减少,秋、冬季极端气温天气对全球气候变暖的响应比春、夏季早。     

1951-2010 年中国气温变化分区及其区域特征

以中国623 个测站1951-2010 年逐日气温观测资料为基础数据, 通过正交旋转因子分析对1951-1980、1961-1990、1971-2000、1981-2010 年4 个时间段的年、冬、夏半年气温变化特征进行分区, 并探讨分区结果的季节和年代际差异。结果表明:依据年、夏半年气温变化特征, 可将全国划分成8 个不同的区域, 且研究时段内年、夏半年气温变化的空间结构比较稳定;而依据冬半年气温变化特征, 可将全国划分为7 个变化区, 且冬半年气温每30 年分区结果存在着明显变化。另外, 通过对区域平均气温距平序列的变化趋势分析可以得出:1951-2010 年间, 中国各区域气温均呈上升趋势, 升温趋势最快的是东北区(0.30 ℃∕10a), 最慢的是华南区(0.13 ℃∕10a);各区域升温过程不同步, 东北区与滇藏高原区显著增暖趋势在1961-1990 年开始出现, 而其他区域则发生在1971-2000 年及1981-2010 年。     

中国西北近45 a来极端高温事件及其对区域性增暖的响应

 利用中国西北五省（区）1960—2004年100个台站逐日最高温度资料,根据百分位值法定义了不同台站逐日极端高温阈值,然后统计出了逐年逐站极端高温事件的发生频次,并进行了时空特征诊断,同时也分析了同期西北区域性增暖的响应程度。结果表明：一致性异常分布是西北年极端高温事件发生频次的最主要空间模态;西北年极端高温事件发生频次的异常空间分布可分为以下5个关键区：青海北部区、北疆区、南疆区、西北东部区及青南高原区;在西北年极端高温事件发生频次的5个空间分区中,年极端高温事件发生频次均表现为增加趋势,除青海北部区外,其他分区年极端高温事件发生频次均未发生突变现象;在西北年极端高温事件发生频次的5个空间分区中, 12~14 a的周期振荡表现得比较显著;另外西北年极端高温事件发生频次同区域性增暖呈显著的正响应。     

青藏高原未来气温变化趋势的R/S分析

青藏高原气候变化是全球气候变化的重要组成部分。文章采用R/S分析法,对青藏高原拉萨、托托河等9台站的气温平均值和极端值进行了计算分析。研究结果表明:青藏高原气温的长期相关性特征总体表现为持续性,表明青藏高原未来气温总体变化将与过去的变化趋势一致。年平均最高气温、年极端最低气温、年极端最高气温有着几乎一致的升高趋势,其中年极端最低气温升高趋势的持续性相对较强。由青藏高原9台站年平均气温、年平均最低气温和年极端最低气温3项气候要素时间序列的升高趋势及其长期相关的持续性特征,预示着青藏高原未来冷暖气候变化的趋势是持续变暖。     

中国近50年来日最低气温变化特征研究

利用1951~2000年全国241个测站1、4、7、10月(分别代表冬、春、夏、秋四季)及年平均的日最低气温资料,将中国划分为8个区域,并对不同区域在不同季节的日最低气温的变化特征进行了研究。结果发现:在全球气候变暖的背景下,日最低气温的增温是极为显著的,尤其是20?世纪80?年代中期之后,北方地区的增温比南方地区和青藏高原更加明显。20世纪70年代中期前后,日最低气温发生了近50年来的第一次变暖突变,此次变暖的趋势并不明显,而是以波动的形式表现出来,80年代中期后,出现了趋势极为明显的第二次变暖突变。研究不同季节的资料还发现,在南方及青藏高原地区夏季日最低气温有下降的趋势。     

祁连山及周边降水分布聚类检验和典型流域增雨效果评价

祁连山及周边区域地形复杂,降水分布极不均匀,如何科学地分区分型,对把握研究区域降水分布特征具有极为重要的意义。利用该区域31个国家基本站1961—2020年5—9月降水量资料,采用主成分分析方法（PCA）对该区域降水量进行分析,再通过聚类分析（CAST）对该结果进行显著性检验,最后将分区分型结果应用于人工增雨作业效果评估。结果表明：（1） 祁连山及周边可分成7个区域（Z1~Z7）,累积方差贡献率超过78%。（2） 这7个区域分别以乐都、海晏、野牛沟、武威、高台、临泽、刚察为中心点,划分结果与降水量、地理地形、海拔高度显著关联。（3） 依托区域历史回归统计方法对人工增雨作业效果进行评价,发现1992—2020年石羊河流域5—9月绝对增雨量、相对增雨率分别为8.91 mm、6.51%,其中7月最高（6.30 mm、21.86%）,8月次之（5.44 mm、16.11%）。基于地面降水量的作业效果评价往往受对比区选择的影响,聚类检验方法不仅有助于复杂地形下降水量的分区研究,还为科学选择对比区提供了客观依据。     

陕北地区1960-2013年极端气温指数

以陕北地区1960-2013年的逐日气温数据为基础,运用Mann-Kendall非参数检验法,分析了该区极端气温指数及其变化趋势。结果表明：（1）陕北地区年平均气温、最高和最低气温分别以0.27、0.24、0.28℃/10a的速率显著增加（P<0.05）,各站点气温指标均上升,且冬季变暖幅度最大,春季次之。（2）最低气温极高值、暖夜、暖日分别以0.054℃/10a、1.83d/10a、1.4d/10a显著增大;年日最高气温极高值与生长日长度增幅分别为0.092℃/10a、2.4d/10a;暖日、暖夜各季节亦显著上升;气温日较差以-0.036℃/10a的速率减小。除气温日较差外,其余指数均有50%以上的站点呈上升趋势。（3）最高气温极低值增幅为0.217℃/10a;最低气温极低值、冷日减幅分别为-0.015℃/10a、-0.48d/10a;冷夜以-0.98d/10a的速率显著减小;霜日及冰日分别以2.2/10a、2.4d/10a的速率显著减小。除最低气温极低值及最高气温极低值外,其余指数均有100%的站点呈下降趋势。4）暖指数的增大幅度大于冷指数的减小幅度,夜指数的减小幅度大于昼指数增大幅度。极端气温的两极化分布趋势导致研究区域高温、旱灾及冰冻等灾害的频发。     

基于密度梯度曲线的中国城市地价特征及区域差异

选取超大型综合性城市以外的全国不同区域和职能类型的33个城市为样本,采用地价密度梯度曲线模型,对其进行曲线回归分析,得出各城市商业、住宅地价的中心值和曲率系数。分析发现现阶段我国城市地价密度梯度曲线总体上符合城市地价变动的一般规律:城市中心地价与城市规模呈正相关关系;曲率系数与城市规模呈负相关关系;商业地价曲线曲率系数比住宅地价曲线曲率系数高。再此基础上对地价梯度曲线曲率系数进行聚类分析,总结出中国城市地价的不同类型特征。另外通过对我国东中西部30个城市样本的地价梯度系数的统计分析,从空间差异角度发现三类地区的地价呈现不同特征规律。     

用主分量方法分析广东春季低温阴雨年景

本文利用主分量方法对广东47站1954～1991年2～3月平均温度和广东2～3月间低温阴雨出现年景进行统计分析，根据主分量原理，计算该时期温度的时空分布特征，直接评价低温阴雨出现年景：①广东2～3月温度时空分布极为集中，第1主分量已占埸的总方差的95．1％；③用前4个主分量及其对应的特征向量配合划分温度分布类型；③广东2～3月温度分布主要由2个类型控制，即全省一致的偏低（或高）分布和南暖北冷或南冷北暧分布．由主分量极大值（正）和极小值（负）表明：1957、1968、1969年为全省性温度偏低年，1973和1987年为全省性温度偏高年。这些年份恰好对应广东2～3月低温阴雨严重和轻微（或无）的年份。     

经验模态分解下中国气温变化趋势的区域特征

用经验模态分解(EMD) 方法对中国700 多个站(1951-2001 年) 月平均气温进行了分析, 提取气温变化趋势项, 作空间分型, 并计算各站气温变化率, 以地理信息系统为数据处理平台, 以1km×1km 分辨率的DEM 数据作为地形的综合反映, 得到了中国平均气温空间分型和变化率精细化分布图。结果表明: 近50 年来中国北方大部分地区气温变化率多在0.4 ^oC/10a 以上, 西南和长江中下游部分地区气温变化率较小, 气温变化率为负值区零星状散落 在西南等地区。同时, 1881-2001 年中国9 个区域的气温资料分析表明, 近百年来中国气温变 化趋势以东北、华北、华东、华南、西北和新疆区是持续上升, 西南区呈下降型; 华中区呈倒"V" 型变化, 西藏区趋势不明显。     

东北地区最高、最低温度非对称变化的季节演变特征

选用东北地区剔除迁站次数较多的观测站后的74个代表站1959~2002年44年的月平均最高气温和最低气温观测数据,建立了东北地区近44年来的年、四季最高气温和最低气温序列。在所建序列基础上,分析了东北地区最高气温和最低气温的年和季节变化规律;采用Mann-Kendall和Yamamoto方法对经过滑动平均的最高气温和最低气温序列进行了突变分析。计算了所有测站的年和各个季节最高气温和最低气温的趋势系数,分析增温趋势在各季节的地域分布特征。结果表明,近44年最高气温和最低气温均表现为明显的增温趋势,最低气温的增温趋势明显高于最高气温,前者的年气候倾向率为后者的2倍; 最高气温和最低气温都表现为冬季增温最强,春季次之,秋季最弱;在研究区域的中心部位,即内蒙古、吉林和黑龙江三省交界处有一范围较大且稳定的最低气温强增温区;最高气温和最低气温的突变点发生时段基本一致,强突变发生在80年代后期,较弱的一次发生在70年代初。