全球变暖背景下长江三角洲夏季高温时空演变研究

基于国家气候中心提供的2000站逐日地面气温资料，运用高温日数、平均高温度数以及日最高气温这3个指标刻画1961~2015年长江三角洲（简称长三角）地区的夏季高温时空演变，并在对上述指标进行突变检测的基础上，比较其转折前后的夏季高温空间分布特征。结果表明：（1）长三角夏季高温指标在2000年左右存在气候突变，2000年以后夏季高温日数和强度出现显著上升；（2）较之2000年前，2000年后的高温度日数的分布型更为集中，前三个EOF模态解释方差均有所上升，EOF1分布较为相似，EOF2不再呈现带状分布，EOF3局地性特征减弱；（3）2000年后的长三角夏季高温日数增长明显，年平均高温日数达到20 d以上的区域向北扩展至32°N附近，向东扩展至往浙江东部沿海；年平均高温日数达到30 d以上的区域更扩展至31°N以南、121°E以西所有地区，高温日数最多可达近50 d；（4）2000年后高温度日数呈明显增加，从2000年前的10~20℃·d增加到20~50℃·d，以30~31°N一带增长最为显著。浙江中部和南部地区在2000年后高温日数增长明显，但高温强度增长较弱；安徽东部、浙江北部和上海地区高温日数和强度均增长明显。     

安徽省霾时空分布特征分析

利用安徽省78个气象台站1971～2010年能见度和相对湿度资料，统计出历年各站霾发生日数并分析其时空分布特征，通过历年霾日数变化趋势、EOF分析等方法对安徽省近40 a霾的气候变化特征进行分析。结果表明：安徽省霾日数存在显著的增多趋势；霾高发期在秋冬季，1月更是一年中霾发生最多的月份；5～6月是霾发生的次高峰，6月的极重霾为全年中最多；白天出现霾的几率高于夜晚，早上8时是一天中最容易出现霾的时刻。安徽省霾年平均日数的空间分布很不均匀，平原多于山区，主要城市及周边地区的年平均霾日数较多，山区很少；沿淮淮北的极重霾日数最多。2007年前后霾的年平均日数达到40 a来的最高值。霾日数EOF前4个模态累积方差贡献为793％,说明安徽省绝大部分地区霾日数随年代的变化都是呈增长趋势；时间系数表现为明显的年代变化，以3～4 a周期震荡增长为主     

秦岭-淮河南北高温高湿天气时空演变分析

基于1960~2017年秦岭-淮河196个气象站点逐日最高温、最低温、相对湿度数据，以表观温度指数为基础,采用极点对称模态分解（ESMD）及专用气象要素空间插值软件ANUSPLIN，对秦岭-淮河南北高温高湿天气时空变化特征进行分析，进而利用小波相干方法探讨该区高温高湿天气与赤道东太平洋海温异常的多时间尺度响应关系。结果表明：(1) 以20世纪80年代中期及2010年为时间节点，秦岭-淮河以北及秦巴山区高温高湿天气日数呈“下降-缓慢上升-快速上升”阶段性变化特征，秦岭-淮河以南及淮河平原呈“下降-缓慢上升-下降”趋势；(2) 秦岭-淮河南北高温高湿天气呈“东多西少、南多北少”的空间分布特征，且影响范围向北扩大；(3)赤道东太平洋东部地区海温异常对秦岭-淮河南北各区高温高湿天气的影响比西部地区更显著且长时间周期尺度比短时间周期尺度更稳定。     

近60a长三角地区极端高温事件变化特征及其对城市化的响应

基于长三角地区1951~2014年56个国家级气象站点逐日气温记录资料,通过计算极端高温事件相关指标(极端最高温TXx,极端最低温TNn,高温日数Htd和低温日数Ltd),利用GIS空间分析技术和Mann-Kendall时间趋势分析方法分析了长三角地区近60 a极端高温事件的空间分异特征和时间变化趋势,并探讨了城市化发展对区域极端高温事件时空变异的影响。结果表明:(1)长三角地区极端高温事件指标均表现为一定的上升趋势,极端低温指标(TNn和Ltd)线性变化趋势比极端高温指标(TXx和Htd)更为显著,变化趋势最显著的地区集中在经济和城市化水平较高的城市及周边地区(如上海、杭州等)。(2)极端高温指标(TXx和Htd)多年平均总体表现为南高北低,西高东低的趋势,而极端低温指标中TNn多年平均为由中部向南北两侧降低,Ltd多年平均呈现自中部向南北南侧增多的趋势。(3)从1990~2000到2000~2010年,城市化对极端高温事件的影响增强,快速城市化对北部城市极端高温事件的影响高于南部城市。     

不同覆被下的温度日变化特征及空间尺度效应——以贵州陈旗小流域为例

选择贵州陈旗流域内具有典型性的4种植被类型(林地、玉米地、灌丛和草地),采用地温计,Hobo压力式水位温度记录仪和手持红外热像仪(FLIR SC620)观测和分析温度垂向和空间日变化特征。结果表明:林地和灌丛垂向温度从冠层向地表明显降低,地表与冠层气温差异大;玉米地和草地的地表气温高于冠层,温度垂向特性与林地、灌丛不同;土壤平均温度及变幅,林地草地玉米地,以及林地灌丛;地表温度及变幅,林地玉米地草地,以及林地灌丛;冠层温度及变幅,林地和灌丛、林地和玉米地差异不大;林地对垂向气温调节能力大于灌丛;玉米地对气温调节能力弱与林地,强于草地;同时,平面空间上,温度差异显著,其空间温度的变幅随平均温度值的增大而增大。     

基于MODIS数据的地表组分温度反演研究

组分温度的反演是当前定量遥感的一个难点。与众多的陆面温度遥感模型相比,成熟的组分温度遥感模型相对较少。通过对近地面热红外辐射能量的线性展开,建立了MODIS多波段植被、土壤组分温度反演模型。该模型将组分温度与地表温度定量联系起来,模型中所涉及到的参数充分考虑到研究区湿地环境的特点。在计算组分温度时,首先利用单窗算法得到的MODIS陆面温度反演模型计算地表温度,然后由所建立的组分温度模型计算植被、土壤温度。选用2005年10月31日的鄱阳湖地区MODIS数据试验,与实测的植被、土壤温度相比,反演的组分温度的误差在15~21℃;通过对模型参数的敏感性分析,表明该模型具有一定的稳定性。实践证明,该方法能够有效实现组分温度的分离,是一种组分温度反演的较好方法。     

MTCLIM模型在岷江上游气候模拟中的应用

采用MTCLIM对岷江上游气候变量进行了模拟,由已知测站的数据作为输入,对整个岷江上游平均最高温度、平均最低温度、潜在蒸散发进行估计,模拟时段为1995年7月~9月。结果表明：此3种气象指标的最高值均出现在7月,7月份温度高,潜在蒸散量大,从7月到9月,各项指标指均递减,它们的空间分布基本是与地形变化一致的,但由于植被因素的作用,潜在蒸散量的表现略有不同。最后,选取岷江上游已有的五个气象测站1981~2000年的实测数据对模拟的结果进行验证,模拟结果基本符合,平均最高温与平均最低温拟合的相对误差较小,蒸散发的相对误差较大。以MTCLIM模型与GIS技术相结合,采用不同垂直递减率,运用Kriging方法,对气象因子的时间、空间分布的模拟,不仅可以了解温度、湿度等诸因子在岷江上游的空间分布情况,为更进一步的生态过程研究奠定基础;同时也可以为建立基于地形的分布式流域植被动态水文模型提供气象参数,以揭示不同森林植被类型与水文功能的耦合关系。     

由卫星OLR及地表反照率资料分析三峡库区气候与生态变化

利用1990～2011年NOAA卫星中国区域OLR资料、以及2000～2011年MODIS全球5 km分辨率地表反照率产品，对库区、西南地区、长江中下游地区的OLR进行了统计分析，统计对比了2003年蓄水前后库区地表反照率的变化特征。研究表明：2003～2011年（蓄水后）与2000～2002年（蓄水前）库区四季地表反照率变化量为：春季+0089%、夏季+008%、秋季-003%、冬季+044%（冬季较大的主要原因为库区西部多为云覆盖，反照率资料受云影响而不准确），地表反照率变化微小，表明了库区土地类型、土壤湿度、植被生长等生态环境蓄水前后变化不大；而从OLR年代际变化来看，2003年以来库区年平均OLR较1990～2002年增加了38 W/m2，呈上升趋势，这一趋势与西南、长江中下游地区OLR年际变化趋势一致，是全球变暖大背景下这些地区的降水日数减少所导致的OLR增加     

无锡城市化对气象要素的影响

近20a来,无锡城市化和工业化发展较快,建成区面积显著增加,耕地面积锐减;能源消耗量、汽车拥有量以及工业废气排放量逐年增加。利用1955~2012年无锡市气象资料,对无锡市近60a来的气候变化特征进行分析,并讨论了气候变化特征对城市化的响应。结果表明:(1)近60a来无锡市平均气温、最高和最低气温、极端最高和最低气温都呈上升趋势,高温日数逐年增加,且1980年后尤为明显,低温日数减少,气温日较差减小。(2)年平均相对湿度呈下降趋势,2000年以后下降明显,年平均相对湿度≤75%的年份有10a,全部都出现在2002年后。年平均降水量变化不大,小雨频次减少,雨量区域性分布不均匀;极端降水年增加,且雨量较为集中。低云量和日照时数减少,2002年以后低云量基本在25%以下,90年代日照时数降幅最明显,平均日照时数减少了129.1h。(3)城市热岛效应全年都较显著,冬季更为显著,城市气温高于区域均值0.3℃~0.8℃,沿湖地区和乡村则基本低于区域均值0℃~0.8℃。(4)霾日数明显增多雾日数显著减少,2003年后霾日数大都在30d以上,雾日数在10d左右。(5)城市化和工业化发展引起了城市热岛效应和城市浊岛效应,改变了下垫面条件,影响了气温、相对湿度和降雨的时空分布,也导致了霾日的增加和雾日的减少。     

基于HJＧ１B数据的武汉市LST反演及热环境分析

以HJ 1B CCD/IRS4为主要数据源，采用单窗算法，反演了武汉市夏季高温代表日的地表温度，并用MODIS地表温度产品对反演结果进行了验证。在此基础上，提取热场变异复合指数来分析城市热岛空间分布特征，给出了城市热岛效应的定量化描述，并就不同下垫面对热岛效应的影响进行了研究。结果如下：（1）武汉城市热岛呈现整体上交错分布而局部小聚集的不规则特点，大热岛之中存在一些温度更高的小热岛；（2）武汉市2009~2012年夏季高温日平均LST为30611 K，多数城区温度达到309～317 K；（3）主城区热场变异复合指数均超过了0015，表现为较强－极强的热岛效应；6个等级的热岛效应强度的面积比例依次下降，而对应的LST平均值则逐渐升高；(4)不同地表覆盖类型LST相差较大，其在地表类型面积构成中的比例不同。研究成果可为城市热环境监测与生态评价提供科学依据     

湖北省2008年主要气候特点

冬季气温偏低变幅大，低温雨雪冰冻时间长；春季气温创新高，大风、冰雹等强对流多发；夏季梅雨不明显，盛夏降水强度大气温低；秋季出现阶段高温和连阴雨，年末冷空气频繁却少雨。主要气候要素特征为：     

南京市不同时间尺度温度变化特征

利用南京市1951～2005年的气温资料，研究了南京市不同时间尺度的气温变化特征。结果表明：1951～2005年，南京市温度的年变化呈现上升趋势，年平均最高温度的上升幅度较年平均最低温度高，温度日较差（DTR）的年平均值为下降趋势，1992年可作为近55a南京地区冷暖期的转折点。温度的季节变化也多数呈现上升趋势，四季的平均气温增暖幅度最大是春季，最小的是夏季；四季的平均最高气温与平均最低气温多数都表现为上升的趋势，只有夏季的平均最高温度表现为下降的趋势。因此，近55a南京市在温度总体呈现上升趋势的情况下，夏季有变凉的趋势。四季的DTR的变化中，只有春季为上升趋势，其余季节都是下降的趋势。极端年份的日平均温度变化趋势基本一致，但各年份的DTR变化趋势却不相同。     

湖南省非一致性极端高温频率特征分析

受气候变化和人类活动等因素影响，水文气象时间序列失去了一致性。以湖南省89个气象站点1960~2013年逐日气温资料为基础，选取年平均日最高温度（AMMT）和超过95th分位值的平均日最高温度（POT），研究非一致性条件下湖南省极端高温指数的频率特征。结果表明：湖南省89个站点中有59个站点（66.3%）的AMMT序列和23个站点（25.8%）的POT序列呈现显著的非一致性。利用线性矩法和Cramer-von Mises（C-M）检验等方法，发现广义正态分布（GNO）函数能较好地拟合研究区极端高温指数序列。通过还原途径修正非一致性序列，并对修正前、后不同重现期水平下的极端高温指数的估算值进行对比，发现气候变化条件下AMMT序列在湘北、湘中和湘东南地区呈现强度增强和重现期缩短的趋势，而POT序列仅在湘北和湘东南地区呈现出相似的频率特征变化。     

长江流域年平均气温的时空变化特征

利用长江流域146个气象站点1960~2005年的逐年气温资料，选用EOF和REOF方法识别长江流域年平均气温空间变化特征，并对长江流域年平均气温变化敏感区域进行时间演变分析和突变检测。研究表明:长江流域年平均气温主要有2种空间振荡型（即全流域气温变化趋向一致型和流域内气温变化存在东西向差异型），3个变化敏感区域（长江流域中下游地区、长江流域南部和金沙江流域）。3个变化敏感区域的年平均气温都在20世纪90年代明显升高，且均在90年代后期呈突变增加，其中金沙江流域升温趋势最为明显，气候倾向率为0.20℃/10a。全流域1991~2005年年平均气温距平空间分布表明，自1991年以来全流域都为升温趋势，其中长江流域中下游地区和金沙江流域是升温幅度最大的地区。     

基于HJ-1B数据的武汉市LST反演及热环境分析

以HJ-1BCCD/IRS4为主要数据源,采用单窗算法,反演了武汉市夏季高温代表日的地表温度,并用MODIS地表温度产品对反演结果进行了验证。在此基础上,提取热场变异复合指数来分析城市热岛空间分布特征,给出了城市热岛效应的定量化描述,并就不同下垫面对热岛效应的影响进行了研究。结果如下:(1)武汉城市热岛呈现整体上交错分布而局部小聚集的不规则特点,大热岛之中存在一些温度更高的小热岛;(2)武汉市2009~2012年夏季高温日平均LST为306.11K,多数城区温度达到309~317K;(3)主城区热场变异复合指数均超过了0.015,表现为较强-极强的热岛效应;6个等级的热岛效应强度的面积比例依次下降,而对应的LST平均值则逐渐升高;(4)不同地表覆盖类型LST相差较大,其在地表类型面积构成中的比例不同。研究成果可为城市热环境监测与生态评价提供科学依据。     

近30年来黄河入海口地区气温与高低温日数变化特征

黄河入海口地处渤海与莱州湾的交汇处,具有中国最完整、最广阔、最丰富的湿地生态系统。为了研究黄河入海口地区的气温变化特征,进而为该地区农业生产、环境保护提供气象方面的参考,选取1984—2015年东营市年平均气温、最高气温、最低气温资料,采用线性倾向估计、九点二次平滑、M-K检验法等统计方法,研究分析了近三十年来黄河入海口地区平均气温及高温日数、低温日数变化趋势特征。结果表明:该地区气温升温趋势明显,增速为0.22℃/10a,最低气温的升高在平均气温升高过程中起主要作用;黄河入海口地区气候自1990年代中期开始变暖,变暖的主要阶段为2000年代,春季升温最明显,是造成年气候升温的重要因素;高温日数呈现增加趋势,与平均气温和平均最高气温均呈正相关,相关性最好的为7月;低温日数呈现减少趋势,与平均气温和平均最低气温均呈负相关,相关性最好的为12月。     

长江流域年平均气温的时空变化特征

利用长江流域146个气象站点1960~2005年的逐年气温资料，选用EOF和REOF方法识别长江流域年平均气温空间变化特征，并对长江流域年平均气温变化敏感区域进行时间演变分析和突变检测。研究表明:长江流域年平均气温主要有2种空间振荡型（即全流域气温变化趋向一致型和流域内气温变化存在东西向差异型），3个变化敏感区域（长江流域中下游地区、长江流域南部和金沙江流域）。3个变化敏感区域的年平均气温都在20世纪90年代明显升高，且均在90年代后期呈突变增加，其中金沙江流域升温趋势最为明显，气候倾向率为0.20℃/10a。全流域1991~2005年年平均气温距平空间分布表明，自1991年以来全流域都为升温趋势，其中长江流域中下游地区和金沙江流域是升温幅度最大的地区。     

漓江上游植被覆盖度时空变化对地表热场影响

自20世纪80年代以来，桂林漓江由于上游森林遭受破坏出现水生态环境快速恶化的趋势。地表热场的时空变化直接影响森林蒸散及水文效应。因此，对漓江上游1989~2006年5景TM/ETM+卫星图像，利用归一化植被指数反演植被覆盖度，利用单窗算法反演地表温度，提出归一化温度使不同时相地表热场具有可比性，分析植被覆盖度时空变化对地表热场的影响。结果表明，在空间上，地表温度随植被覆盖度的增加而降低，在植被覆盖度很高或很低时，这种影响相对变弱；在时间上，漓江上游1989~2000年植被中、高度覆盖面积从96.1%逐年下降到65.9%，导致归一化地表温度数值较高的像元比例相应增加；2000~2006年植被中、高度覆盖面积逐渐恢复上升到90.8%，但仍略低于1989年，使得归一化地表温度数值较高的像元比例相应减少。植被覆盖可以有效地降低漓江上游地表温度     

上海高温和低温气候变化特征及其影响因素

基于上海11个气象站逐日最高、最低气温、降水资料和西太平洋副热带高压(简称副高，下同)环流指数，分析了上海夏季高温和冬季低温的气候变化特征及其影响因素。结果表明，1873～2007年，上海高温日数表现为少-多-少-多的年代际变化，低温日数则表现为多-少的年代际变化。2001～2007年，上海年均高温日数、各级高温过程数和高温过程日数都最多，低温日数、低温过程数和低温过程日数都最少。1960～2007年，上海每年高温日数与当年夏季副高面积和强度指数显著正相关，低温日数与当年冬季副高面积和强度指数显著负相关。降水对上海极端气温有一定的缓解作用，上海高温日数与夏季降水量弱显著负相关，低温日数与冬季降水量显著负相关。上海高温过程数受城市化影响较大，其时间变化具有明显的城郊差异，低温过程数则受城市化影响较小。     

武汉市主要年气候要素及其极值变化趋势

根据武汉市1951~2007年57年间主要气候要素及其极值的年序列（共17个），通过趋势分析和年代际比较分析，揭示武汉市气候变化对全球气候变化和当地城市化的响应。结果表明：武汉市5项气温均表现出一致的升温趋势，其中平均气温、平均最低气温、极端最低气温最明显，1970年代中后期升温速度加快； 4项降水要素变化均不显著，只有年降水日数接近信度01的显著性，其中年降水量为弱的增加趋势，同时有明显的年代际差异，1950、1980、1990等年代明显偏大（多），年降水日数、最大日降水量为减少趋势，但暴雨日数是增加的；年平均和最小相对湿度均呈现下降趋势，但年平均相对湿度达到极显著程度；平均风速、最大和极大风速以及大风日数一致性极显著减小；日照时数表现为减少趋势；年平均气压为先升后降，上升趋势不明显。可见武汉市各项气温、风速及其极值、相对湿度、日照时数等变化显著，降水、气压变化不显著，这些变化是全球气候变暖和城市化进程共同作用的结果.