BFAST——一种分析气候极端事件变化的新方法

为了分析北京气候变化对极端事件频次的影响,采用Mann-Kendall突变检验方法对北京站1952-2010年年平均温度数据进行突变分析,在不能成功地检测到北京年平均温度的突变情况时,引入BFAST方法处理月平均温度时间序列,这是由于月平均温度数据与年数据相比更加精细,灾害或极端事件发生的情况在月数据上有更加良好的反映,得到月平均温度的变化趋势和突变点后,进一步探究北京极端高温事件频次的变化。研究结果显示,BFAST监测到的气候变化趋势和突变点与极端高温频次的变化有较好的一致性,它是一个判定气候变化情况和分析气候极端事件的有力工具。     

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...     

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。     

基于标准化降水蒸散指数的华南干旱趋势研究

最近几年华南地区干旱频发,为探讨该地区的干旱趋势,用标准化降水蒸散指数(SPEI)和1961-2010年华南地区具有代表性的50个站点的月降水及月平均气温资料,分析了该地区近50年来的干旱趋势、干旱空间分布、极端干旱事件发生频次和干旱持续时间。结果表明,华南地区普遍存在干旱事实,最近10年是干旱最严重的10年,Mann-Kendall检验表明该地区平均SPEI指数从1998年开始突变;干旱化最严重的区域是海南岛、广西南部和西部地区,广东的干旱化趋势最轻。20世纪70年代干旱和极端干旱事件较少,其后明显增多,干旱持续时间也有所延长。由于该地区降水呈现弱增加趋势而温度升高显著,因此推测温度升高导致蒸散增加可能是华南地区干旱化的主要原因。另外,降水频次的减少和集中也是导致近来极端干旱事件增多的原因之一。SPEI指数较好地体现了气候变暖导致的干旱化趋势。     

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。     

北京极端天气事件及其与区域气候变化的联系

应用逐日观测资料分析了北京极端天气事件的变化及其与区域气候变暖的可能联系，得到了如下结论：（1）近30多年来高温和闷热事件在增加，低温、大风、雷暴和大雾事件在减少，暴雨和沙尘暴的出现频率无明显的变化。（2）高温、闷热、低温、大风、雷暴和大雾存在着较强的年际变化，但不具有明显的周期性特征，暴雨和沙尘暴事件分别存在10年和8～10年的主周期变化。（3）年平均气温和高温、闷热、低温、大风等极端事件之间存在着较强的相关性，这些极端天气事件的变化与区域气候变暖关系密切。     

中巴经济走廊极端高温事件风险评估

基于中巴经济走廊地区1961-2015年逐日最高气温数据、人口经济、耕地等数据,选取极端高温事件强度、频次、持续时间、人口密度、耕地面积占比、不透水面积占比、GDP、脆弱人口比重和性别比重9个指标,采用层次分析法和熵权法确定各指标组合权重并对中巴经济走廊地区极端高温事件进行风险评估。结果表明：中巴经济走廊地区极端高温事件风险分布具有明显的空间差异,绝大部分地区属于低（较低）风险地区,高（较高）风险地区主要分布在旁遮普省与信德省;极端高温事件高风险地区面积占比最大的行政单元为信德省,低风险地区面积占比最大的行政单元为中国喀什地区;历史极端高温事件与本研究的评估结果基本一致。     

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.     

新疆极端水文事件的时空分布特征

利用1901-2010年的资料,采用传统统计方法及通过衡量极端水文事件的集中度、集中指数,分析了新疆极端水文事件的空间分布特征和时间变化规律。结果表明:新疆极端水文事件在空间分布上主要集中在伊犁和阿克苏地区,吐鲁番、和田为少灾区;时间上主要发生在夏半年,而冬半年相对较少,但北疆的阿勒泰地区冬半年较多;吐鲁番地区年内分布非常集中,乌鲁木齐、奎屯-石河子、阿克苏地区次之,阿勒泰地区集中度最小。     

南京极端降水变化对低影响开发设施设计雨量的影响

增多趋强的极端降水事件给城市内涝防控带来巨大挑战。本文利用南京站（站号：58238）1951-2020年完整的、长序列日降水资料,计算了强降水量、暴雨日数、降水集中度等指标,研究极端降水事件的变化趋势、波动性、突变性、贡献率,分析其对低影响开发设施设计雨量的影响程度。结果表明：近70年来,南京极端降水事件呈波动上升趋势,强降水量增加趋势为19.6 mm/10 a;降水集中度指数无明显变化趋势。极端降水事件的年际波动明显,20世纪90年代后强降水事件逐渐增多,多个极端降水指数在2000年前后发生气候突变。受极端降水事件增多趋强的影响,低影响开发设施的设计雨量增大,85%年径流总量控制率对应设计雨量在34.1～40.3 mm之间波动上升,增加趋势为1.04mm/10 a。     

江苏及邻区地震趋势的极值理论分析

极值理论是概率论中的一个分支,在许多领域已被广泛应用。本文用历史地震资料对江苏及邻区作大震级范围的极值理论分析,用近几十年来的小震资料分别对苏北地区和苏南地区进行了较小震级范围的极值理论分析,对未来按不同的年份进行了缺震估计,并对１９９５年９月２０日的苍山５．２级地震、１９９６年１１月９日的南黄海６．１级地震作了内符检验。     

2002年我国十大极端气候事件

2002年我国气象灾害发生频繁，特别是在1999-2001年连续少雨大旱之后，又发生了较大范围的干旱。另外，暖冬、高温、暴雨洪涝、低温阴雨以及暴雪等影响也较大。本文利用我中心气候业务系统所得资料，对我国极端气候事件作一综合评述。     

近50年北京地区主要灾害性天气事件变化趋势

应用1958-2008年逐日气象观测资料,对北京地区的几种主要灾害性天气事件进行了统计分析。结果表明:(1)各种灾害性天气事件的发生频率与强度均具较大的年际变化特征,高温事件的分布为双峰型结构,1990年代以来为高温多发期,年极端高温强度及连续高温日数均有增加的趋势,低温事件的变化趋势则正好相反;(2)强对流天气事件如暴雨、冰雹、雷暴日数的下降趋势不明显,但强度有减弱的迹象,大风、沙尘暴、大雾事件下降趋势明显;(3)北京年酸雨日数上升趋势明显,酸雨pH值的变化表明污染日趋严重;(4)北京气候变暖突变发生前后某些极端天气频率和强度表现出明显差异,其突变点相差1～2 a间隔,表明极端事件对于气候增暖变化需要一个响应过程。     

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。     

极端气温对城市人群死亡的影响评估

利用北京心肺血管疾病研究所提供的1994-2000年北京城近郊区的七个监测点的以25-74岁人群为监测对象的25余万居民中全死因死亡事件监测数据、同期北京观象台的逐日气温观测数据、月平均气候资料，对极端气温对城市人群死亡的影响进行分析，得出对城市人群死亡影响的极端气温阈值及其长序列的时间线形变率，采用最优子集回归方法建立预测评估模型，根据气候模式对未来气候变化的预测结果，对未来北京城市人群死亡的影响进行定量评估。     

黑龙江省的凌汛灾害及其区域划分

根据黑龙江黑河,嫩江（齐齐哈尔、富拉尔基）,佳木斯和哈尔滨四个水文站３０多年的冰情观测记录,分析了黑龙江省河流的冰情特点和凌汛灾害,计算了相应河段５０年一遇和百年一遇流冰厚度极值。最后对黑龙江省河流冰情、凌汛灾害进行了区域划分,为相关的冰工程设计提供了科学合的依据。     

2003年我国十大极端天气气候事件

2003年我国极端天气气候事件及气象灾害发生较为频繁,特别是淮河流域特大洪水、南方持续的高温热浪及伏秋连旱,造成了严重影响.另外,低温阴雨、秋汛、台风、局地暴雨等也较为突出.本文利用我中心气候业务系统所得资料,对2003年我国极端天气气候事件作一综合评述.     

突出洪灾事件对新疆潜在气候转型的响应

从新疆近250年来的水文突出事件——洪灾的分析人手，探讨了其与新近提出的可能气候转型期降水变化的联系。结果表明，小冰期末以来新疆存在5个比较明显的重大洪灾时段。每一个时段基本上都对应着降水偏多时期，同时也对应着比较明显的气候转折期，前两次对应气温下降降水减少期，后三次对应气温升高降水增多期。20世纪80年代中期前后，洪灾灾情差异显著。20世纪80年代中期以来新，疆洪水及其灾害事件对气候(降水)变化响应较明显，表现出随着降水的增加，洪灾灾情加重、主要河流洪水洪峰流量突破历史极值的情况。这为气候转型观点的成立提供了一定的依据，并且还初步印证了前人有关气候转型初期自然灾害频发和洪水量级增大的论断。