秦皇岛市近57年极端气温指数变化特征

利用1957—2013年河北省秦皇岛市每日气温资料,运用线性拟合及累积距平、MannKendall突变检验法、主成分分析法和MATLAB小波分析等方法对WMO发布的10种极端气温指数进行了计算和分析。结果表明,秦皇岛市近57年来,极端最高气温、极端最低气温都有上升趋势,冰日、霜日、冷夜、冷日天数呈减少趋势,夏日、热夜、暖夜、暖日呈增加趋势。由年代际分析可知,近57年来秦皇岛市的极端气温存在阶段性的变化特征,并有突变现象的发生,大部分突变年代集中于20世纪80年代左右。秦皇岛市近57年间气温上升的原因是夏日、热夜等暖指数的增加,其中热夜和暖夜增加最明显,对气温上升趋势有较大的贡献。本文所分析的10种极端气温指数都存在30 a左右的周期,部分指数存在18 a、8 a、3 a左右的周期。极端天气现象的增加会造成干旱、病虫、洪涝等气象灾害,应做好相应的防范措施。     

湖南省常德市近50年极端气温变化特征及周期

利用1963—2012年湖南省常德市逐日气温观测资料,运用线性拟合、主成分分析、Mann-Kendall突变检验和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。结果表明常德地区近50年来,极端最高气温、极端最低气温都呈上升趋势,冰日、霜日、冷夜、冷日数量呈下降趋势,夏日、热夜、暖夜、暖日数量呈上升趋势。除冰日天数未出现突变外,各极端气温指标的突变基本发生在1980年代到1990年代末。极端最高气温、极端最低气温、夏日、热夜、霜目、暖夜、冷日、冷夜、暖日都存在27 a左右的周期,冰日存在29 a左右的周期。总体来说,近50年来,常德地区极端天气热指数呈上升趋势,极端天气冷指数呈下降趋势,发生极端天气现象的可能性增加。由此可能造成夏季高温干旱和暖冬等灾害,需要及时采取预防措施,防止高温干旱和暖冬等情况对工农业生产和居民生活带来负面影响。     

四川省乐山市近51年极端气温变化研究

基于1962—2012四川省乐山市每日气温资料,运用线性拟合及累积距平、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:(1)极端最高气温、极端最低气温都有上升趋势,霜冻、冷夜、冷昼呈下降趋势,夏日、热夜、暖夜、暖昼呈现出波动上升趋势。(2)年极端最高气温、暖夜、暖昼存在着27 a左右的周期,夏日、霜冻、热夜、冷夜、冷昼存在着28 a左右的周期,年极端最低气温存在着11 a左右的周期。除年极端最低气温外,其他的极端气温指数虽然主控周期不一致,但都存在28 a左右的周期。冷昼和暖昼变化较为复杂,存在4个周期。(3)极端天气暖指数呈上升趋势,夏日、热夜、暖夜、暖昼分别增加了15天、21天、32天、29天,极端天气冷指数呈下降趋势,霜冻、冷夜、冷昼分别减少了2天、24天、4天,乐山地区发生极端天气事件的可能性增加。(4)乐山市极端天气现象的发生与日益增加的人类活动以及全球变暖的大趋势密切相关。由于乐山市独特的地理位置,随着乐山市极端天气现象可能性的增加,乐山市发生干旱、洪涝、山地灾害的可能性也随之提高,需要做好预防准备。     

黑龙江哈尔滨地区近60年极端气温变化研究

用1955~2013年哈尔滨市、尚志市(县)和通河县逐日气温资料,采用线性倾向法、距平及累积距平法、Morlet复数小波、主成分分析、相关性分析和Mann-Kendall检验法,对11个常用气候指标进行分析。结果表明,哈尔滨夏、秋、冬季气温呈上升趋势,冬季升温极为显著,春季气温以0.60℃/10a的速度显著下降;年均气温、年均最低温、年均最高温均有所增加,年均最低气温升幅最大。年极端最高气温、年极端最低气温、夏日日数、热夜日数、暖夜日数和暖日日数6个指标呈上升趋势变化;结冰日数、霜冻日数、冷夜日数、冷日日数及气温年较差5个指数呈下降趋势。年极端最高气温、年极端最低气温及变化率较大的暖夜日数,均有28~30 a的第一主周期和17~18 a的第二主周期,冷夜主要有3、6和8 a的短周期。主成分分析结果表明,高载荷的指数暖夜、冷夜和暖日这些相对指数的变化是哈尔滨极端气温变化的主要原因。相关关系矩阵表明,相对指数间的相关性极为显著;各暖指标、各冷指标间呈正相关,暖指标和冷指标间呈负相关。Mann-Kendall检验得知,冰日、冷夜和冷日三个冷指标的突变发生在20世纪70s、80s,其他指标的突变主要发生在1990~1999年间。总之,哈尔滨平均气温以0.32℃/10a的速率增加,升温幅度高于全国平均升温值0.26℃/10a,研究结果可为防灾减灾提供理论依据。     

北疆地区近53年极端气温事件及其影响因素分析

根据北疆地区1960—2012年31个气象站点的逐日最高气温和最低气温资料,采用线性趋势分析、主成分分析和反距离加权等方法对该地区的年平均最高气温、年平均最低气温和14个极端气温指数的时空变化特征进行了研究,并探讨了各极端气温指数与北极涛动指数、北大西洋涛动指数和厄尔尼诺-南方涛动之间的关系。研究表明:(1)近53年来,北疆地区年平均最低气温、年平均最高气温分别以0.49℃·(10a)~(-1)、0.22℃·(10a)~(-1)的年际倾向率呈显著的上升趋势;气温日较差以0.27℃·(10a)~(-1)的年际倾向率呈显著下降趋势。极端暖指数除暖昼日数、夏日日数和极端最高气温均表现为不显著的上升趋势外,其他暖指数均呈显著上升趋势;极端冷指数中除极端最低气温、日最高气温的极小值呈上升趋势外,其他冷指数均呈减小趋势;在空间变化上各极端气温指数均表现为在阿尔泰山东南部地区和伊犁河谷地区变化幅度较大,其他地区变化较小。(2)冷指数(冷夜、日最高气温的极小值、极端最低气温)的增温幅度明显大于部分暖指数(暖夜、日最低气温极大值、极端最高气温),这一变化特征在山麓、山谷等地区表现最为明显,而在这一地区夜指数(暖夜、冷夜)的变暖幅度也明显大于昼指数(暖昼、冷昼)。(3)极端气温指数与大气环流指数相关性分析表明,三种大气环流指数中北极涛动指数对北疆地区极端气温的影响最为明显,其次是北大西洋涛动指数,且这两种大气环流指数对研究区极端气温冷指数的影响较为显著,而厄尔尼诺-南方涛动对研究区极端气温影响较小。     

云南省丽江市1960 — 2017年极端气温变化特征

云南丽江市是位于南方且具有温带气候特点的地区,研究该区近58年极端气温变化对查明极端气温变化特点、规律和趋势具有重要科学意义,对极端气温引起的气象灾害的预防及减少气象灾害造成的损失有实际意义。利用丽江市气象站1960—2017年的日最高、最低气温和平均气温等气象数据,采用线性趋势分析法、累积距平值分析法、主成分分析法、Mann-Kendall突变检验法、Morlet复数小波变换系数及小波方差法,对选用的8个极端气温指数进行了研究。结果表明：丽江市的极端最高气温、极端最低气温、夏季日数、暖昼日数、暖夜日数等5个指数呈现上升趋势,冷昼日数、冷夜日数、霜冻日数等3个指数呈现下降趋势。主成分分析结果表明：丽江市的夏季日数、暖昼日数和暖夜日数的增加对气温升高起到了主要作用。突变分析表明：丽江各指数的突变年主要出现在21世纪初和1983年前后。Morlet小波分析表明：丽江市极端气温指数的主周期普遍为18年,个别指数有12年、30年的周期。初步认为,全球气温升高是导致研究区极端气温变化的主要原因,预测丽江市未来2—3年的气温仍会呈现上升趋势,且极端高温事件的发生频率呈现上升趋势。     

长沙近42年气候变化对霾日的影响

利用长沙站1971-2012年地面气象观测资料,分析了长沙42年霾日数的变化特征及气象因子对霾日的影响。结果表明:(1)年气温、暖日数、暖夜数、冷日数、冷夜数、风力条件f≥5 m/s日数、f≥10 m/s日数、降水量≥0.1 mm日数等是影响长沙霾日数的关键因子;(2)近42年来,年气温、暖日和暖夜数呈极显著升高、增加趋势,它们与霾日呈极显著正相关;冷日和冷夜数呈极显著减少和减少趋势,与霾日呈极显著和显著负相关;(3)f≥5 m/s日数、f≥10 m/s日数及降水量≥0.1 mm日数呈极显著减少趋势,与霾日呈极显著、显著负相关;(4)近42年来长沙霾日数呈极显著增加趋势;气候变暖、风力条件对大气污染物稀释扩散能力明显减小以及降水对大气的净化能力减小,是近10年霾日数激增的3个重要原因。     

珠江流域1960—2012年极端气温的时空变化特征

根据珠江流域43个气象站点(1960—2012年)16个极端气温指标数据,采用线性回归、Mann-Kendall(M-K)和小波分析法分析珠江流域极端气温的时空变化特征。变化趋势分析表明,除结冰日数(ID0)、月最高气温极小值(TXn)、冷昼日数(TX10p)和作物生长期(GSL)4个指标呈现出不显著的变化趋势外,夏日日数(SU25)、热浪日数(TR20)尤其是暖夜日数则呈明显上升趋势(P0.05);空间变化分析表明,冷夜日数(TN10p)、冷日持续指数(CSDI)和昼夜温差幅度(DTR)以及冷昼日数(TX10p)在整个珠江流域大致呈下降趋势,其余10个指标大致呈上升趋势,呈现出较好的流域一致性;突变分析表明,除了ID0、TX10p和GSL三个指标之外,其余指标均通过了显著性检验,大多数突变点发生于1980年代,其中夏日日数(SU25)、热浪日数(TR20)的突变点分别为2001和1994年;周期分析表明,大部分指标呈现多个周期震荡,且都以2~4 a为主周期。SCSMI(南中国海夏季季风指数)与ENSO是造成研究区极端高气温的重要因素。     

珠江流域1960—2012年极端气温的时空变化特征

根据珠江流域43个气象站点（1960—2012年）16个极端气温指标数据,采用线性回归、Mann-Kendall （M-K）和小波分析法分析珠江流域极端气温的时空变化特征。变化趋势分析表明,除结冰日数（ID0）、月最高气温极小值（TXn）、冷昼日数（TX10p）和作物生长期（GSL）4个指标呈现出不显著的变化趋势外,夏日日数（SU25）、热浪日数（TR20）尤其是暖夜日数则呈明显上升趋势（P<0.05）;空间变化分析表明,冷夜日数（TN10p）、冷日持续指数（CSDI）和昼夜温差幅度（DTR）以及冷昼日数（TX10p）在整个珠江流域大致呈下降趋势,其余10个指标大致呈上升趋势,呈现出较好的流域一致性;突变分析表明,除了ID0、TX10p和GSL三个指标之外,其余指标均通过了显著性检验,大多数突变点发生于1980年代,其中夏日日数（SU25）、热浪日数（TR20）的突变点分别为2001和1994年;周期分析表明,大部分指标呈现多个周期震荡,且都以2~4 a为主周期。SCSMI（南中国海夏季季风指数）与ENSO是造成研究区极端高气温的重要因素。     

城市化对长三角地区极端气温影响的时空分异研究

论文利用长三角地区65个气象站1960—2014年日最高、最低气温资料,分析并比较了大城市站、一般城市站和乡村站极端气温指数变化趋势以及城市化对大城市站和一般城市站各极端气温指数趋势变化的影响。结果表明：极端气温暖指日数明显增加,冷指日数明显减少,极值指数呈微弱上升趋势。暖指数城市站比乡村站增加趋势明显,冷指数城市站比乡村站减少趋势明显。除月最低气温极小值外,其他极值指数变化趋势在城市、乡村间差异较小。大城市站冰冻日数、霜冻日数、冷（暖）昼日数和月最低气温极小（大）值城市化影响显著,一般城市站冰冻日数、霜冻日数和月最低气温极小值城市化影响显著,城市化对极端气温影响明显的是长三角北部、江苏南部和浙东南的部分城市站点。冷昼日数城市化效应在冬季较明显,暖昼（夜）日数城市化效应在夏季较明显,春季、夏季、冬季城市化对极值指数的影响显著。     

三江源地区极端气候事件演变事实及其成因探究

利用三江源地区14个气象台站1962-2005年逐日气温、降水资料分析了该地区冷暖干湿极端气候事件的演变规律，探讨了其变化成因。研究表明：近44a来三江源地区气温等级由冷向暖转变，极端高温事件频繁发生，而极端低温事件则逐年减少，致使气温不断向着更高的均值状态持续增暖；尽管降水量干湿变化不甚显著，但降水的极端状况即严重干旱或暴雨事件均呈减少趋势，降水量的变化趋于稳定，降水变率减小；地形对极端气温、降水事件频次变幅的空间分布均有着较为显著的影响，且对后者的影响更为显著；高原季风、厄尔尼诺事件及高原积雪等因子的年际振荡是三江源地区极端气候事件发生频次波动的主要原因。     

西北地区近50a气温和降水极端事件的变化特征

采用1960-2009年西北地区124个气象站点的逐日最高气温、最低气温和日降水量资料,对该地区极端气候变化进行了研究探讨,并在此基础上尝试预测了未来该地区极端气候变化的情形。研究表明:近50 a以来,西北地区夏季天数、生物生长季、热夜天数、高温天数分别以2.31、2.98、1.07、0.45 d·(10 a)^-1的速度显著增加;结冰天数、最大连续霜冻天数、低温天数分别以-2.51、-1.79、-3.62 d·(10 a)^-1的趋势在显著减少;极端气温年较差也以-0.39℃·(10 a)^-1的速度在减少;除极端气温年较差外,极端温度指数和年平均气温有很好的相关性;最大的1和5天降水总量、逐年平均降水强度和持续干旱天数呈增加趋势,而中雨天数和持续降水天数呈减少趋势;除持续干旱天数外,年降水总量与其他极端降水指标有很好的相关;从空间分布和各气候区来看,极端气候增加或减少的趋势及其与年平均气温或年总降水量相关性不尽相同。     

中全新世全球极端温度响应:基于MPI-ESM-P模拟试验

中全新世是北半球轨道时间尺度距今最近的温暖期,是当前全球变暖的历史相似型之一,研究该阶段极端温度的变化有助于理解典型温暖期极端温度的响应和机制。利用MPI-ESM-P海气耦合模式中全新世暖期试验与工业革命前试验数据,分析中全新世暖期全球极端温度的响应。结果表明:由于北半球夏季轨道日射量的增加,与工业革命前相比,中全新世平均温度在极地海洋以及夏季北半球中高纬度陆地地区升高,其余区域温度降低;平均温度升高的区域,极端高温与极端低温也将上升,暖事件频率增加;陆地区域日最高温相关指标比日最低温相关指标的变化幅度更大;相对于极端高温事件的响应,极地海洋地区极端低温事件的响应更为显著,冷事件频率显著减少,全年高于0℃的天数显著增加。     

1961—2010年广西气温变化对全球变暖的响应

利用广西88 个气象站1961—2010 年的年平均气温和年极端最高、最低气温数据,运用GIS 技术、气候倾向率以及Mann-Kendall 突变检验方法对广西近50 a 气温的时空变化特征及突变特征进行分析。结果表明:在全球变暖影响下, 近50 a 广西全区年平均气温和年极端最高、最低气温总体上均呈上升趋势,其中年平均气温和年极端最低气温的气候倾向率均达到了极显著水平;年平均气温和年极端最高气温的突变时间分别为2001 年和2003 年,均比极端最低气温(1984 年) 晚了近20 a 左右;年极端最高和最低气温存在非对称变化。时空分布图表明,区域平均值忽略了研究区域内的差异,尽管近50 a 来广西气温区域平均值的总体变化呈上升趋势,但不同时期各地区间气温变化的趋势和幅度各有差异。     

近33 a西北太平洋极端海表温度事件的变化特征及与ENSO的关系

使用1982~2014年美国国家海洋和大气管理局（national oceanic and atmospheric administration,NOAA）最优插值1/4度逐日海温分析资料,分析西北太平洋极端海表温度（sea surface temperature,SST）事件的变化特征,探讨极端SST事件与ENSO（El Ni?o-southern oscillation,ENSO）之间的关系。结果表明:极端高温事件的频率明显增大,20世纪80年代为2~5 a一遇,20世纪90年代为1~4 a一遇,21世纪以来,除2004和2011年外,其余年份均有发生。极端高温发生天数呈线性增加趋势,增长速率为30 d/10 a。单次极端高温事件持续时间逐渐增长,增长速率为0.56 d/次,且平均温度和最高温度也呈上升趋势,上升速率分别为0.032℃/次和0.049℃/次。相反的是,极端低温事件的频率明显减小,1982~2000年为1~2 a一遇,21世纪以来,发生次数明显减少。极端低温发生天数和单次事件的持续时间均明显减少,减少速率分别为-27 d/10 a和-1.6 d/次。单次极端低温事件的平均温度和最低温度呈线性上升趋势,增长速率分别为0.0087℃/次和0.017℃/次。极端高温事件呈现1~4 a和4~7 a周期的高低频震荡,低温事件呈现多尺度周期变化,主周期尺度为3~4 a。Nino 3.4区下半年ENSO指数与西北太平洋极端高温呈显著负相关,与极端低温事件呈显著正相关。意味着在La Ni?a年份,极端高温事件更容易发生。反之,在El Ni?o年份,极端低温事件容易发生。     

中国产区苹果越冬冻害的风险评估

越冬期冻害是影响苹果种植分布和质量形成的主要气象灾害之一。论文利用1961-2014年2 084个气象站点资料和冻害调查数据,基于二分类Logistic回归分别建立了越冬期初冬冻害和极端低温冻害发生的概率预测模型,并按照风险极低、低、中度、高、极高等5个等级进行了空间划分。结果表明：建立的初冬冻害和极端低温冻害风险概率预测模型均通过了Hosmer-Losmer检验,独立样本的预测准确率分别达到了83.6%和91.4%。中国产区苹果的越冬冻害主要以初冬冻害为主,覆盖了除黄河故道和云南产区外的大部分果区,而极端低温冻害主要分布在纬度或海拔较高的环渤海湾北部产区、黄土高原西北部和北疆。两种冻害的高风险区域面积基本相当,中度以上风险面积较大的省份依次为甘肃、辽宁、河北和山西,但苹果种植面积最大的陕西和山东遭遇两种冻害特别是极端低温冻害的风险概率总体较低。     

1960-2006年艾比湖流域冷暖季气候状况分析

运用线性倾向估计、累积距平、小波分析、Mann-Kendall检验等方法对艾比湖流域1960-2006年冷、暖季和全年平均气温、降水量、日照时数的变化趋势、周期性和突变性进行分析。结果表明:①47 a来,艾比湖流域平均气温和降水量均呈增加趋势,其变化率分别为0.43 ℃/10 a、12.02 mm/10 a;而日照时数呈减少趋势,其变化率为-22.30 h/10 a。②从空间分布来看,流域各站年均气温均呈不同程度的增加,其中以托里增幅最大,温泉增幅最小;除托里年降水呈减小趋势外,其他各站年降水量皆表现为增加趋势;冷季日照时数减少趋势明显强于暖季,这也导致研究区大部分站点年日照时数呈减少趋势。③平均气温、降水和日照时数序列在冷季、暖季、全年中都存在着长周期和短周期。其中,降水和日照时数都具有8 a左右的短周期,并分别存在14 a和20 a的长周期;而气温的变化周期较为复杂,且具有较强的波动性,存在11 a和22 a的年代际周期。④流域气候的突变发生在20世纪80年代,1988年流域气温发生了由偏冷时期向偏暖时期的转变;1986年降雨发生了由少雨到多雨的变化,流域气候开始变得湿润;1984年左右日照时数出现由多到少的转变。     

1961—2010年阿拉善左旗气温和地温的变化特征分析

关于气温变化特征已有大量研究,但关于地温变化及其与气温的关系研究还较少。该研究以干旱区为研究区域,利用1961—2010 年阿拉善左旗平均气温和0~80 cm各层平均地温的逐月资料,采用气候倾向率、累积距平、信噪比等气候统计方法研究了近50 a 阿拉善左旗气温和各层地温的年代和季节变化趋势、地气温差变化、气候突变和异常年份以及气温和地温关系。结果表明：气温与各层地温有很好的相关性;与年均气温相比,地温对气温的放大程度除0 cm外随土层深度增加呈增加趋势。年、季平均气温和各层平均地温均呈显著升高趋势,但气温和地温的升温速率不一致;年均气温的升温率和升温幅度高于除0 cm外的各层地温变化;气温、0 cm 和80 cm 地温在冬季的升温最大,5~40 cm 地温在春季升温最大;春、夏季,随土壤深度增加,地温呈减小趋势,气温介于各层地温之间;秋、冬季,随土壤深度增加,地温呈增加趋势,气温小于除0 cm外的各层地温增加;气候变暖背景下,年均、夏、秋和冬季的气温比地温的响应更快,而春季各层地温比气温的响应更迅速。近50 a 各层年均地温(0 cm除外)和气温的温差减小0.3~0.8℃;随土壤深度增加,地气温差的减小幅度降低。年均气温和各层地温的气候突变出现在1980 年代和1990 年代,而气温和地温在四季大多无气候突变现象。四季气温和各层地温的异常年存在一定的对应性,而年均气温和各层地温的异常年份一致性较差。