气候变化背景下京津冀极端高温事件变化特征研究

基于京津冀地区174个气象台站1981—2020年逐日最高气温、最低气温数据资料，统计计算了京津冀地区极端高温事件相关指标(极端最高温TXx、高温日数Htd和闷热日数Swd),利用多种统计方法分析了京津冀地区近40年极端高温事件的时空分布特征，并探究了在气候变化背景下两个典型年代Htd和Swd的空间变化情况。结果表明：(1)近40年年极端最高温(TXx)、高温日数(Htd)和闷热日数(Swd)均呈上升趋势，京津冀地区极端高温事件强度增强、频次增加，并且年代际呈波动变化特征。(2)京津冀地区极端高温事件主要集中发生在6—8月份，其中TXx和Htd主要发生在6、7月份，Swd集中发生在7月份；冀北山区的高温、闷热日集中发生在7月份。(3)京津冀地区高温日和闷热日初(终)日呈提前(显著推迟)趋势，高温和闷热日更早发生且持续时间更长、同步性增强。(4)京津冀地区极端高温事件多发生在南部，TXx和Htd空间分布均呈南高北低的分布特征，Swd呈东南高、西北低的分布特征；极端高温事件显著增加的地区主要集中在经济人口发展较快的北京、天津和石家庄三个大城市。(5)M-K突变分析发现京津冀地区极端高温事件...     

近50年江苏省夏季高温热浪的时空分布特征分析

根据江苏省1955-2007年7-9月逐日最高气温资料,分别以日最高气温≥35℃的高温天数、持续3d、5d的高温过程、平均最高气温为指标,建立了各站点的高温日数、高温强度的时间序列。分析发现,该省20世纪90年代中后期以来处于一个偏热期,苏州等城市近几年高温次数明显增加,而西南区域南京等城市夏季的最高气温则有下降趋势;同时,运用小波分析方法对该省高温时空分布的周期性进行了分析,结果表明,江苏省年平均最高温度变化中5～6a的周期振荡在各地区中反映得比较明显。     

陕西延安近50年极端气温变化及周期研究

利用1962-2012年陕西省延安市每日气温资料,运用线性拟合及累积距平和Morlet复数小波等方法,对WMO发布的10种极端气温指数进行了计算和分析。结果表明,延安地区近50a来,极端最高气温、极端最低气温都有上升趋势,冰日、霜日、冷夜、冷日数量呈下降趋势,夏日、热夜、暖夜、暖日呈现波动上升。由20世纪60年代至今,各类极端天气现象的发生天数平均增加了6.61 d。极端最高气温、极端最低气温、夏日、热夜、冰日、暖夜都存在27a左右的周期,冰日、冷夜有5a左右或更短的周期。极端高温天数的增多会加大旱灾、森林和草原的防火压力,极端低温天数的减少易发生森林和草原的病虫灾害,应做好预防工作。     

河套及其相邻区夏半年极端高温的时空变化特征

利用河套及其相邻地区1961-2010年81个气象台站夏半年的逐日最高气温资料,计算了各台站夏半年的极端高温阈值,对极端高温频数的时空特征和变化趋势进行了分析。结果表明:河套及其相邻地区夏半年极端高温阈值呈东南部和西北部高、西南部低的分布;夏半年极端高温频数在地域上主要呈一致性和东南—西北反位相变化;在空间上可分为河套北部区、河套东南区、河套西南区3个异常分区;3个异常分区中,河套西南区夏半年极端高温频数增加趋势显著,河套北部区增加趋势较明显,而河套东南区减少趋势较明显;河套北部区与河套西南区的年际变化趋势相近,1960年代至1980年代偏少、1990年代至2000年代偏多,而河套东南区基本相反;河套北部区与河套西南区10~14 a的周期变化比较显著;夏半年极端高温频数与同期平均气温呈正相关。     

近50年宁夏极端气温事件的变化研究

随着全球变暖,极端气候事件频繁发生,由此造成气象灾害的数量日益增加。深入研究极端气候的变化特征,能够为预测和预防极端事件灾害提供参考依据。采用线性倾向估计法、反距离加权法和R/S分析法,选取10个极端气温指标研究了宁夏近50年来极端气温事件的时空变化特征,并在此基础上尝试预测了未来该地区极端气温变化的情形。结果发现:全天极端高温天数、白天极端高温天数、夜间极端高温天数、生物生长季和夏季天数分别以0.76、0.48、0.67、0.35和0.29 d/a的趋势明显增加,而全天极端低温天数、白天极端低温天数、夜间极端低温天数和最大连续霜冻天数分别以-0.40、-0.25、-0.66和-0.30 d/a趋势显著减少,极端气温年较差也呈下降趋势(-0.02℃/a),且空间差异明显;除极端气温年较差外,其它各极端气温指标与年平均气温均有很好的相关性;年极端冷指标和极端气温年较差在未来将继续下降,极端暖指标在未来将继续上升;宁夏气象灾害所造成的影响和损失将进一步增大。     

1971-2010年河南省夏季高温日数的变化趋势分析

基于河南省109个气象站1971-2010年夏季(6-8月)逐日最高气温和平均气温资料,采用气候统计学分析方法,分析了近40年河南省夏季≥35℃、≥38℃和≥40℃高温日数的时空特征及可能的变化趋势.结果表明:1971-2010年河南省夏季3个等级高温日数在空间上呈现出豫西北高海拔和豫东南低海拔地区较多,其它地区较少的分布特征,高值中心位于豫西地区的偃师附近,在时间上无显著的线性变化趋势,但是在年代间呈现出“多-少-多”的变化特征,最近10年夏季高温日数最多；从各台站趋势变化的空间分布看,豫西北海拔较高地区台站呈增加趋势的较多,豫东和豫西南台站呈减少趋势的较多.夏季平均气温和≥35 ℃(r =0.58,n=4360)、≥38℃(r=0.39,n=4360)以及≥40℃(r=0.27,n=4360)高温日数均呈显著正相关.在全球气候变暖背景下,未来河南省高温日数将可能进一步增加,特别是≥35℃的高温日数.     

陕西安康近50年来极端气温指数变化研究

利用1963-2012年陕西省安康市每日气温资料,运用线性拟合、累积距平、Morlet复数小波等方法对WMO发布的10种极端气温指数进行了计算和分析。结果表明,安康近50年来,极端最低温、热夜、暖夜、暖日都呈上升趋势,而极端最高温、夏日、冰日、霜日、冷夜、冷日呈下降趋势。各极端气温均存在27年左右的长周期,16年左右的中周期和6年左右的短周期。各气温指数存在突变,1980-1990年代是各气温指数的突变年。极端热指数呈增加趋势,热夜由1960年代至今平均增加了9 d,暖夜增加15 d,暖日增加3 d。极端天气冷指数呈下降趋势,冰日减少了0.4 d,霜日减少10 d,冷夜减少12 d,冷日减少9 d。安康极端气温的变化会使得该区旱灾、高温灾害、农业病虫害增加。     

石家庄市极端气温指数变化特征及城市化影响

利用石家庄市16个县气象站和石家庄市区气象站(简称石家庄站)1972-2012年的逐日最高、最低气温资料,采用线性趋势、Mann-Kendall突变检验方法分析了石家庄市极端气温指数的时空演变特征及城市化对石家庄站极端气温指数趋势变化的影响。结果表明:石家庄市极端高温事件多发中心位于石家庄站及西南部地区,极端低温事件多发中心位于东北部地区;大部分站点极端低温事件呈减少的变化趋势,而极端高温事件则呈增多的变化趋势。在年代际变化上,石家庄市的冷夜日数和冷昼日数总体上呈减少的趋势,而暖夜日数和暖昼日数则呈明显增多的趋势。除了冷昼日数突变不明显外,其它极端气温指数均在1990年前后发生了突变。城市化使得石家庄站冷夜日数和冷昼日数显著减少,暖夜日数和暖昼日数显著增多,四季中春季的冷昼日数和暖昼日数城市化影响最明显,夏季的暖夜日数城市化影响最明显,而冷夜日数的城市化影响在冬季最明显,且夜间和白天极端气温指数城市化影响程度存在明显差异,这可能与城市热岛效应的非对称性有关。     

北京地区极端温度事件的变化趋势和年代际演变特征

利用北京地区20个气象观测站1978-2007年逐日平均温度资料,分析了近30年北京地区极端温度事件的变化趋势以及年代际空间演变特征。研究结果显示,北京观象台近30年的两次迁站对研究极端温度事件并无太大影响;近10年夏季显著的热岛效应,是城区极端高温事件发生频次明显高于其他地区的重要原因;尽管北京地区冬季平均温度的空间分布形态变化甚微,并始终存在着明显的热岛效应,但城区极端低温事件的发生频次有可能发生了与热岛效应无关的突变过程。     

1981-2000年水稻生长季相对极端高温事件及其气候风险的变化

在全球气候变化背景下,研究作物生长期发生的相对极端温度的时空变化格局和气候风险的变化是非常必要的.从近20年的逐日温度观测资料中提取水稻开花期的相对极端高温事件信号,进而对这些相对极端高温事件发生的频率和强度进行了分析.结果表明:20世纪90年代和80年代相比,长江以北单季稻开花期高温频率增大,其强度减小,这一区域受高温胁迫造成的减产年份增多,单季稻气候风险增大.长江流域以南早稻大部分站点生长关键期高温频率和强度呈增大趋势,双季早稻气候风险增大;四川平原大部分站点无明显变化;华南早稻大部分站点生长关键期高温频率和强度的减小的幅度相对比较大,这一区域受高温胁迫造成减产的年份减少,双季早稻气候风险减小.     

江淮地区极端气候事件的时空变化特征

利用1951—2003年的温度和降水资料，研究了江淮地区极端气候事件的空间结构及年代际变化特征。结果发现：（1）气候变暖影响了极端气候事件的变化，这种影响是由气候平均值和方差的共同变化引起的。（2）气候变暖加速了水分的循环过程，导致20世纪90年代以来江淮地区旱涝频率和强度加大，强降水事件增加；冬季极端最低温度升高，低温日数减少；夏季极端最高温度和高温日数开始回升。（3）从极端事件分布的区域变化来看，气候变暖对淮北的影响最大，使这个脆弱性本来就很严重的区域变得更加脆弱。     

宁夏河东沙地气候变化对全球变暖的响应

利用贺兰山近百年来树木年轮指数与宁夏河东沙地代表站降水量距平/气温距平间的相关关系，反演了沙地代表站1981年以来的逐年降水量序列和1916年以来的气温距平序列，分析了河东沙地近百年来气候变化对全球变暖的响应。结果表明，500年旱涝变化周期的低频特征比较显著，其中以250年最显著，其次是60年和30年周期；河东沙地20世纪30年代中期到50年代中期是一个典型的暖湿期，这与全国平均状况的温湿时段比较吻合，但增暖的持续时间比全国平均状况延长了约10年左右。20世纪50年代中期以后气温下降，但年降水量仍然持续偏多，是一个典型的寒冷湿润时期，这一气候态一直持续到60年代末期，其后到80年代中期气温偏低，降水偏少，气候处于一个相对干冷时期，这种变化与全国平均状况的变化非常相似，但20世纪80年代中期至今河东沙地气温仍偏高，降水持续偏少，没有出现明显的回升，与全国1990年后年降水量略多的变化有所差别；河东沙地四季气温均在波动中出现了不同程度的上升，且均高于全国的平均升温速率；四季降水量在波动中有升有降，夏季存在着比较明显的上升趋势；秋季的下降速率是四季中最快的，这种趋势与全国秋季降水量下降趋势比较吻合。     

吉林省夏季极端降水事件特征分析

利用吉林省46个气象站1961-2010年逐日降水资料,采用百分位定义极端事件阈值的方法,对吉林省极端降水事件的时空分布及变化趋势特征进行了分析。结果表明:(1)吉林省极端降水事件主要发生在夏季,其中5%的降水日数贡献了该季度25%～30%的降水量;夏季极端降水强度以通化地区最强、东部山区最弱,极端降水频率东部山区最大、西北部最小;(2)吉林省100mm以上的极端大暴雨天气也时有发生,通化地区南部发生几率最大,约为4～6 a一遇;中部一带约为8～10a一遇;西北平原区和东部山区出现大暴雨概率很小。(3)近50a吉林省夏季极端降水事件稍有增多的趋势,而强度变化趋势不明显,但存在明显的地域差别,西北部表现为频率减少、强度减弱,中部和东南部表现为频率增多、强度增强。(4)极端降水事件存在年代际差异,20世纪70年代极端降水频率最小,90年代极端降水强度最大,60年代初期极端降水强度存在由强转弱的突变。     

黄土高原极端温度事件的时空变化

极端温度事件对农业生态系统有显著影响,其变化趋势需要进行评估。基于黄土高原50个站点的日序列最高和最低温度数据,经定义极端温度事件及其衡量指标(频率、强度、年极值和日温差)后,评价了黄土高原1961-2007年极端温度事件的空间分布和长期变化趋势。结果表明1,961-2007年黄土高原极端温度事件不同指标的空间分布有显著差异,基本上沿东南—西北方向呈梯度变化。多数站点极端温度事件的变化具有单调趋势,但趋势具有显著意义的站点数有很大差异,96%以上站点极端高(低)温事件的频率显著升高(降低);70%站点的日温差(46%降低和24%升高)和最低温度年极值的升高趋势具有显著性;约50%站点极端低温事件的强度和最高温度年极值的增加趋势显著;其他指标的显著性趋势较少。黄土高原极端温度事件对全球变暖的响应有其特殊性。     

关中地区近48年来气温时空变化特征

通过关中地区29个气象站点1960-2007年的气温资料,采用气温倾向率、线性回归分析、距平分析、趋势分析、气温异常分析、小波分析和普通克里格插值等方法,对关中地区近48 a来的气温变化规律进行分析了研究。结果表明,关中地区近48 a来气温在整体上呈波动上升趋势,速率高于全球气温上升水平。近48 a来气温出现异常或极端的年份共有17 a,气温异常发生概率相对较高。气温变化存在显著的15~17 a和25~27 a的振荡周期。关中中部地区的多年平均气温最高,东部地区的气温上升最快,西部地区的气温最低、增长最慢。     

哈尔滨等几个城市气候变化的对比分析

应用距平分析和Morlet小波变换方法对哈尔滨、石家庄、武汉、广州等4个城市1951—2004年的年均气温和夏季降水进行了对比分析，结果发现，这4个城市：（1）近50多a来气温基本上都是呈逐渐升温趋势，升温幅度都在1℃以上，其中哈尔滨的气温年变化比其他3个城市剧烈；（2）气温年代际演变特征非常明显，存在10～25a尺度的变化，在20世纪80年代前期发生气候突变；（3）近50多a夏季降水变化趋势不太一致，在空间分布上表现为波列特征；（4）夏季降水年代际变化特征非常明显，都存在10a左右尺度变化；（5）降水变化趋势与气温变化趋势不一致。     

基于SPEI的华北地区近50年干旱发生强度的特征及成因分析

基于华北地区67个气象站1962-2011年的实测资料,利用标准化降水蒸散指数(SPEI),统计了近50 a各站点出现的干旱过程,探讨了华北地区干旱发生强度的时空分布特征和中度以上干旱的空间分布特征,并对干旱成因进行了分析。结果表明,近50 a来华北地区干旱发生强度呈明显的增强趋势,尤其是在20世纪80、90年代;华北地区干旱发生强度的整体特征是西北和东南部地区较强,东北和中西部地区较弱;造成华北干旱的最主要因素是降水量的起伏变化,这在20世纪80,90年代表现得特别显著。     

黑龙江省夏季雨日变化及前期环流特征

利用1961-2017年黑龙江省62个台站的雨日资料,采用小波分析、相关系数与趋势系数等方法分析,研究夏季不同级别雨日的气候变化趋势.结果表明,黑龙江省夏季各级雨日变化趋势暴雨、大雨以上日数呈现略增加趋势,而中雨和小雨以上日数呈现略减少的趋势;夏季降水日数平均分布,各级别以上的日数分布中心基本是一致的。用黑龙江省夏季大雨以上日数做代表进行分析,小波分析表明存在20a(年)左右的年代际变化周期,还有9a左右、6a左右和3a左右的年际变化周期;前期北半球500hPa(百帕)环流场特征,初冬季由极地到太平洋距平场"-+-"形式,夏季大雨以上日数易偏多,反之,排列为"+-+"形式,夏季大雨日数易偏少。     

我国暴雨极端事件的气候变化特征

利用我国东部２５站４５ａ大一暴雨日数、暴雨日数、１ｄ最大降水量资料,分析了我国暴雨频数及一日最大降水强度时空分布特征．分析表明,８０年代后全国暴雨极端事件乎均趋势为：除华北外出现频数明显上升,强度增大．异常年份出现频数变化不明显．大暴雨频数存在１０ａ左右周期．     

吉林省作物生长季极端气温时空变化特征

利用1961－2010年吉林省20个气象站点逐日最低、最高气温资料,选取与农作物生长较为密切的10个极端气温指标,系统分析了吉林省作物生长季内极端气温指标的时空变化特征。研究结果表明:吉林省作物生长季内极端温度指标均呈升高趋势,其中与日最低气温相关的极端温度指标升高更快。从1960年代到2000年代,LMinT、LMaｘT和DMinT＜0℃向5月上旬和9月下旬集中;HMinT向7月中旬到8月中旬集中;HMaｘT和DMaｘT＞35℃向6月和7月集中。LMinT、HMaｘT、HMinT和LMaｘT4个指标线性倾向率的空间变化趋势不明显,HMaｘT、HMinT和LMaｘT3个指标有2～3个站点线性倾向率小于0;除HHMinT出现范围缩小外,LLMinT、LL-MaｘT和HHMaｘT出现范围都表现为扩大的趋势。所得结论可为明确吉林省作物生长季极端低温、高温灾害的发生时段和范围,从而进行极端灾害的防抗避减提供参考。