我国降水变化趋势的空间特征

利用1951年至1996年地面气象记录资料, 计算了我国全年和季节降水量长期变化趋势特征指数.结果表明, 我国长江中下游地区年和夏季降水量呈现明显增加趋势;北方的黄河流域降水表现出微弱减少趋势, 山东和辽宁省夏季雨量减少显著;但偏高纬度地区的新疆、东北北部、华北北部和内蒙古降水量或者增加, 或者变化趋势不明显.因此, 1997年黄河史无前例的断流和1998年长江特大洪水的发生, 均有其相应的区域长期降水气候趋势作为背景条件.研究还表明, 我国一些地区降水的季节性也发生了变化, 其中黄河中上游地区和长江中游地区春、秋季雨量占全年比例均有显著减少, 而河北东部、辽宁西部和东北科尔沁沙地春季降水相对增加.     

中国气温变化研究最新进展

总结了"十五"攻关课题有关中国温度变化研究的若干进展.在资料质量控制和序列非均一性检验及订正的基础上,更新了中国地面近50年、100年和1 000年气温序列.研究表明,不论是近54年还是近100年全国年平均地面气温升高趋势一般比原来分析结果表明的要强,分别达到0.25℃/10 a和0.08℃/10 a.中国现代增暖最明显的地区包括东北、华北、西北和青藏高原北部,最显著的季节在冬季和春季.近50多年中国近地面气候变暖主要是平均最低气温明显上升的结果,全国范围内极端最低气温也显著升高,而极端最高气温升高不多.中国与温度相关的极端气候事件强度和频率一般呈降低趋势或稳定态势.研究发现,城市化因素对中国地面平均气温记录具有显著影响,但在现有的全国和区域平均温度变化分析中一般没有考虑,因此需要在将来的研究中给予密切关注.在增温明显的华北地区,1961～2000年间城市化引起的年平均气温增加值达到0.44℃,占全部增温的38%,城市化引起的增温速率为0.11℃/10 a.中国其他地区的增温趋势中也或多或少反映出增强的城市热岛效应影响.20世纪60年代初以来中国对流层中下层温度变化趋势不明显,仅为0.05℃/10 a,比地面气温变化小一个量级;对流层上层和平流层底层年平均温度呈明显下降趋势,变化速率分别为-0.17℃/10 a和-0.22℃/10 a;整个对流层平均温度呈微弱下降趋势.中国对流层温度与地面气温变化趋势存在明显的差异,但这种差异在20世纪80年代初以后趋于减小.近千年来中国地面气温变化史上可能确存在"中世纪温暖期"和"小冰期"等特征性气候阶段,但"中世纪温暖期"的温暖程度似乎没有过去认为的那样明显.从全国范围看,11世纪末和13世纪中的温暖程度可能均超过了20世纪30～40年代暖期,表明20世纪的增暖可能并非史无前例.中国20世纪气候增暖的原因目前还不能给出明确回答.一些迹象表明,人类活动可能已经对中国的地面气温变化产生了影响,但太阳活动及气候系统内部的低频振动对现代气候变暖可能也具有重要影响.     

近54年中国地面气温变化

采用国家基准气候站和基本气象站地面月平均气温资料,在严格质量控制和非均一性订正的基础上,分析了1951年以来中国大陆地区近地表年和季节平均气温演化的时间与空间特征.结果表明,我国近54年来年平均地表气温变暖幅度约为1.3℃,增温速率接近0.25℃/10 a,比全球或半球同期平均增温速率高得多.全国大范围增暖主要发生在近20余年.气温变化的季节差异和空间特征与前人分析结论基本一致,冬季增温速率高达0.39℃/10 a,春季为0.28℃/10 a,秋季0.20℃/10 a,夏季增温速率最小,但也达到0.15℃/10 a.我国20世纪80年代初期开始的明显增暖主要表现在冷季,但进入90年代以来夏季增暖也日趋明显.从区域上看,中国大陆地区最明显的增温发生在北方和青藏高原地区,而西南的四川盆地和云贵高原北部仍维持弱的降温趋势.值得提出的是,作者给出的结果尚未考虑城镇化对地面气温观测记录的影响.     

湖北省城市热岛强度变化对区域气温序列的影响

计算湖北省71个气象站1961～2000年间四季、年平均、最低、最高气温倾向率,绘制其等值线分布图,设计并求取武汉站相对郊区代表站、全省的城市代表站、基本和基准站相对乡村代表站的热岛增温速率和贡献率.结果表明:1)40年来气温倾向率多为正,即呈增温趋势,但时空分布不均,冬季最低气温增速大,夏季最高气温增速小甚至降温,非对称性变化明显,几乎所有情况后20年增温加剧;2)武汉站、全省城市代表站热岛效应影响存在着显著的随时间增大趋势,武汉年平均、最低、最高气温的热岛增温速率分别为0.2、0.37、0℃/10 a,贡献率分别为64.5%、67.3%、0%,而全省城市代表站年3项气温的热岛增温速率略小,贡献率则可达75%以上,有些情况可达100%,且时间差异、非对称性特征与武汉较一致;3)近40年来全省基本和基准站热岛增温贡献率可达60%以上,近20年来还有50%左右.因此,目前根据国家基本、基准站资料建立的温度序列严重地保留着城市化影响.     

城市热岛效应对天津市居住建筑供暖和制冷负荷的影响

城市热岛效应已对建筑能源需求产生了重要影响,评估城市热岛效应影响下建筑的真实能耗需求及城乡差异对既有建筑的节能调控和未来建筑的方案设计都具有重要意义。论文以天津自动气象站2009—2017年逐时观测数据为基础,应用卫星遥感选站方法,选取天津市区周围4个有代表性的乡村参考气象站,对典型居住建筑全年逐时负荷进行了动态模拟,定量评估了城市热岛强度对不同时间尺度(年、日和小时)建筑负荷的影响。结果表明：① 随着城市热岛强度(I_UHI)的增强,城市居住建筑供暖负荷减少、制冷负荷增加,且年平均供暖负荷的减小幅度大于年平均制冷负荷的增加幅度。I_UHI每上升1 ℃,城市年平均供暖负荷较乡村减少4.01 kWh/m²、年平均制冷负荷增加1.05 kWh/m²。② 冬季供暖期和夏季制冷期逐日负荷变化表现为：供暖期的高负荷时段主要集中在12月下旬至翌年1月下旬、制冷期为7月下旬至8月上旬,高负荷时段城市日平均供暖和制冷负荷分别较乡村约减少10%、增加6%。③ 日内供暖负荷和制冷负荷小时变化均表现为夜间强于白天。在供暖期和制冷期,北京时间18:00至次日07:00时段无论在城市或是乡村都是高负荷时段;11:00至15:00时段在供暖期是低负荷时段,而在制冷期是高负荷时段,这可能与气温和供暖制冷需求有关。研究表明,应充分考虑小时、日尺度热岛强度对用能的影响,提高供暖和空调运行调控的精细化水平,以期达到降低供暖和制冷能耗的目的。     

国家基本/基准站地面气温资料城市化偏差订正

城市化偏差是中国地面气温观测记录中最大的系统性偏差,订正该偏差可为大尺度气候变化监测和研究提供准确的基础资料。论文介绍了用于单站地面月平均气温序列城市化偏差订正的一个方法,并利用该方法订正了685个国家基本/基准站1961—2015年地面年及月平均气温序列中的城市化偏差。采取自东往西迭代订正的方法,即从东往西逐经度订正,订正完的目标站也可作为参考站。首先,规定目标站的参考站在300 km范围内,并利用2站的去线性趋势年均气温的相关系数作为标准,规定相关系数最大且通过信度水平为0.005显著性检验的4个候选参考站作为该目标站的参考站;然后,对各个参考站年均气温与其对应目标站年均气温求相关,并以其平方为权重计算各参考站月和年均气温的平均值序列,即为各目标站年和月平均地面气温参考序列;其次,利用目标站气温序列趋势及其参考序列趋势之差作为总的订正值,订正目标站气温序列中包含的城市化偏差。较大的城市化偏差出现在华北地区、华中部分地区、东北北部、西南及西部部分地区,介于0.1~0.3 ℃/10 a;在中国西北部分地区、西藏西部及南部、东北南部、华南沿海、华东及华中个别站存在负偏差;对整个中国而言,相对城市化偏差为19.6%。以北京、武汉、银川、深圳作为华北、华中、西北和华南地区的大城市代表站,发现其在过去55 a的相对城市化偏差分别为67.0%、75.4%、32.7%和50.3%,与前人针对单站评估城市化影响的结果基本一致,说明论文的订正方法较为合理。论文介绍的城市化偏差订正方法,可用于订正中国等快速城市化地区地面气温观测资料的系统偏差,订正后的气温数据在很大程度上消除了城市化因素引起的不确定性。     

地理因子在北疆极端气温趋势变化中的作用

论文利用1961-2017年北疆地区37个观测站的逐日气温资料以及高程数据,选取了3类(冷指数、暖指数和极值指数)15项极端气温指数,采用相关分析和灰色关联度统计分析方法,研究了地理因子在北疆极端气温趋势变化中的作用.结果 表明:①北疆地区气候变暖显著,极端气温冷指数呈非常显著的下降趋势,暖指数及极值指数呈显著或非常显...     

北疆地区城市化对地面气温趋势估算影响的特殊性

城市化对我国大部分气象站地面气温观测记录都造成了额外的增温,即引起气温观测趋势的正向偏差,但先前研究表明北疆地区城市化可能引起国家站和城市站地面气温出现变凉趋势。为了深入了解这个问题,本文利用前期研究发展的气温参考站数据集和相关分析方法,对北疆地区基准、基本站网和4个代表性城镇站记录的地面气温序列趋势变化特征进行了比较分析,探讨了造成这一特殊现象的可能原因。分析表明证实,北疆地区城镇站和基准、基本站与全国其他地区的相比,其城市化影响表现为明显的气温负趋势,基准、基本站年平均城市化影响达到-0.05℃/10a,城市化贡献为-14.1%,春、夏和秋季城市化影响均为显著的负趋势,秋季最为明显,冬季城市化影响表现出不显著的正趋势;乌苏、石河子、克拉玛依和乌鲁木齐四个城镇站年平均城市化影响介于-0.07~-0.19℃/10a,城市化贡献率介于23.3~100%。本文分析结果有助于深入理解干燥区城市化对地面气温观测序列影响的特殊性及其可能原因,对于区域气候变化检测和归因以及干燥区城市化和绿洲化气候效应研究有一定借鉴意义。     

中国东部季风区不同气候带城市热岛效应的差异

选取中国东部季风区长春、北京、武汉和广州市4个代表性城市,利用2012年9月至2014年8月和2016年1月至2017年12月共4年高密度自动站气温资料,比较了南北不同纬度带城市热岛效应(Urban Heat Island,UHI)强度的时空特征.结果表明:1)长春、北京、武汉和广州市建城区年平均UHII分别为0.96...     

环渤海地区极端降水事件概率分布特征

利用环渤海地区60个测站1961～2008年逐日降水资料,采用L-矩参数估计方法对各站超临界值日极端降水拟合广义帕雷托分布。结果表明,广义帕雷托分布能够很好地拟合环渤海地区日极端降水的概率分布,其尺度参数、形状参数与极端降水重现期的地理空间分布密切相关,重现期50、100年一遇的日极端降水空间分布基本一致,山东南部、河北西南部、辽宁西部与河北东北部等区域具有较高极端降水值。