1961-2018年中国风速均值和极端值的时空演变特征

基于1961-2018年中国545个气象观测站点的日值平均风速、最大风速和极大风速数据,采用多种数理统计方法,从气候态特征、长期变化趋势、年际波动特征和1990年前后的差异特征诊断气候变暖背景下近58年来中国风速均值和极端值的时空演变特征.结果表明:①1961-2018年中国平均风速具有南低、北高的空间分异特征,而最大...     

华北农牧交错带极端高温时空分布特征

利用华北农牧交错带及其附近32个气象站点1961-2012年的逐日最高地面气温资料,采用去趋势波动分析法确定了极端高温事件的阈值,分析了华北农牧交错带极端高温日数和极端高温日平均最高气温的时空动态变化特征。结果表明:52a来,华北农牧交错带极端高温主要集中于5-8月,年均极端高温日数为1 d,极端高温日平均最高气温为36.9℃,两者分别从20世纪80和90年代由负距平转为正距平,均存在25~30 a的显著振荡周期;极端高温在空间分布上具有海拔依赖性,极端高温日数有显著的代际变化特征,并以20世纪90年代为界呈现两种不同的分布形态,极端高温日平均最高气温分布相对稳定;21世纪最初的12 a,华北农牧交错带各站点极端高温日数、极端高温日平均最高气温均呈增大的趋势。     

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SSPs的未来全球陆地极端降水强度的空间分异特征预估

采用SSPs情景下BCC-CSM2-MR模式输出的2015-2100年的全球日值降水数据,基于采用超阈值取样方法和韦伯分布理论,计算了全球陆地极端降水的阈值和强度的空间差异特征。结果表明:①不同SSPs情景下全球陆地的极端降水阈值空间分布具有相似性,且差异较大的地区主要分布在中纬度地区。其中SSP1-2.6情景下的阈值与SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景的空间相关系数分别达到了0.73、0.71、0.70和0.69（n=16 941）,均通过了0.01显著性水平的检验。②不同SSPs情景下的全球陆地极端降水强度空间分布具有相似性,仅在强度和面积上有所差异,呈现出区域和次区域特征。同一SSP情景下的全球陆地极端降水强度之间的空间相关系数,随着重现期的增加而减小。③SSP5-8.5与SSP1-2.6情景下的全球陆地极端降水强度差异在热带和季风区主要以正差异为主,其分布面积和强度随着年遇型增加而增加。     

基于DFA法的江苏省极端降水时空分布特征研究

为进一步掌握江苏省极端降水的时空分布特征,基于该省1961-2010年均一性较好的逐日降水数据,利用去趋势波动分析法确定了全省13个站点的极端降水阈值,并通过Morlet小波及Mann-Kendall法分析了江苏省极端降水频数的振荡周期及其突变。结果表明,江苏省极端降水年频数和夏季极端降水均呈现8～10 a的变化周期,且1998年和2006年分别为其突变增加年,而秋季极端降水主要呈2～3 a与5～7 a的变化周期;极端降水与降水总量的空间分布具有较好的一致性,均呈南部大、北部小的特征。     

基于格点数据的柴达木盆地极端干旱变化特征分析

利用标准化降水蒸散指数,分析了柴达木盆地极端干旱事件发生的时空变化特征。研究得到以下结论:(1)1961-1990年极端干旱发生面积覆盖率相对较低,从1990年开始显著增大。极端干旱发生面积覆盖率1961-1970年最小,2001-2010年最大;(2)7,8,9这3个月,整个盆地都发生了极端干旱状况。1994-2001,2004-2007,2009-2013年是柴达木盆地极端干旱发生状况比较严重的时间段;(3)1961-1976年中小灶火有极少年份发生极端干旱。都兰1977-2013年极端干旱发生频率显著上升,大柴旦发生频率变化不大。小灶火和茫崖1977-2013年所有等级干旱发生频率均高于1961-1976年;(4)都兰极端干旱发展过程呈显著的双峰发展态势,小灶火和茫崖呈显著的双月型发展态势,大柴旦呈显著的U型发展态势。     

近58年来中国负积温时空演变特征

基于1961-2018年中国545个气象站点数据,采用多种数理统计方法,从气候态特征、年代距平、变化趋势和波动特征角度,诊断中国负积温的时空演变特征,并对1990年前后负积温的变化进行了对比分析。结果表明:①1961-2018年中国年均负积温具有纬向和垂直地带性规律,其随纬度和海拔的增加而增大。中国多数地区的负积温在1991-2018年相比1961-1990年偏少。②在年代距平上,1960和1970年代的中国负积温以负距平为主,1980和1990年代是负积温的快速变化期,2000和2010年代的负积温则以正距平为主。中国负积温的年代距平演变特征表明负积温在减少,这与中国气候变暖相一致。③1961-2018年中国负积温绝对数量随着纬度和海拔的增加而增加。其中华南南部和云南南部地区的负积温绝对数量增加趋势较大,而青藏高原、内蒙古中部和东北地区负积温绝对数量减少趋势较大。1990年前后青藏高原负积温绝对数量趋势减小,东北、内蒙古、新疆等地则趋势增大。④1961-2018年中国负积温在华南南部沿海地区和云南西南等地波动最小,在华南南部以北至黄河中下游以南之间地区波动最大。1990年前后波动差异变化较大的地区主要集中在青海、新疆和西藏相邻地区、四川中部和东部、华南南部沿海地区以北至长江以南地区。     

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。     

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。     

中国灾害性冰冻天气日数气候演变空间分异特征（1961-2016年）

基于《中国冰冻数据集（V1.0）》,采用1961-2016年中国545个气象站点的结霜、雾凇、雨凇和结冰四种灾害性冰冻天气日数数据,从气候态特征、年代距平变化、变化趋势和波动特征四个方面,诊断了中国冰冻天气日数时空演变特征。结果表明:①中国四种灾害性冰冻天气日数在1961-2016年具有各自典型的区域性和次区域性空间分异特征。高纬度或高海拔地区是中国灾害性冰冻天气较多发生的地区。结霜和结冰事件在分布范围和发生频率上明显高于雾凇和雨凇事件。②中国四种灾害性冰冻天气日数距平具有明显的年代变化特征。中国北方的结霜和结冰日数在1960和1970年代以负距平为主,而在1980、1990、2000和2010年代逐渐演变为正距平为主;中国北方的雾凇日数和中东部的雨凇日数在1960、1970和1980年代以正距平为主,而在1990、2000和2010年代以负距平为主。③1961-2016年中国四种灾害性冰冻天气日数变化趋势空间分异不尽一致。结霜、雾凇和结冰日数在高海拔和高纬度地区增减趋势较大。其中结霜日数在北方以增加趋势为主;雾凇日数则在东北、西北和内蒙古等地区以减少趋势为主;雨凇日数在中国中东部以减少趋势为主;结冰日数在西藏、黄土高原、华北平原等地以增加趋势为主。④1961-2016年中国结霜和结冰日数波动特征呈南高北低的空间分异格局。雾凇日数在华南南部和云南西部波动最大,在长江以南至华南北部、青藏高原、四川东部、湖北西部等地波动最小。雨凇日数在西南地区波动小,而在北方、东北和东南沿海地区波动大。     

中国极端高温未来情景下的公路暴露度分析

采用国际耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)中20个气候模式的试验数据,以及OpenStreetMap的中国公路数据,采用极值分布对年最高气温进行拟合,预估2030年和2050年RCP4.5和RCP8.5两种情景下不同重现期的极端高温分布及其变化,分析极端高温下中国公路网暴露度的时空格局,并对不同阈值下的暴露度敏感性进行分析。研究表明:①中国极端高温呈明显上升趋势,2050年与2030年的中国极端高温空间分布差异将大于2030年与2015年的差异,且RCP8.5与RCP4.5情景的差异随着时间的增长不断扩大;②相比于基准时间(2015年),中国公路对极端高温的暴露度无论在何种情景都将增长,且增速随着时间增大;③不同高温影响阈值下的公路暴露度具有显著空间分布差异;④公路暴露热点区域范围将由华北向南逐渐扩张,由数个小区域逐渐融合为一个大区域,公路暴露度东部区域较西部区域严重,京津冀地区暴露度尤其高。     

1961-2010年黑龙江省土地利用对大(暴)雪的影响

基于黑龙江省1961年和2010年的土地利用信息及逐日降雪资料,采用空间分析、线性趋势和方差分析等方法,探讨了黑龙江省1961-2010年的土地利用变化特征、大(暴)雪时空变化特征,及不同土地利用类型上大(暴)雪的变化。结果表明1961-2010年黑龙江省土地利用结构发生了明显的变化,耕地、建设用地显著增加,沼泽、草地显著减少;大(暴)雪量及日数呈显著增加,年增加速率分别为11.3mm/a和1.3d/a,40.26%的台站大(暴)雪量呈显著增长的趋势,显著增长区主要位于黑龙江省东北部及西北部;不同土地利用类型的大(暴)雪量和日数具有极为显著的差异。     

阿勒泰地区极端干湿事件的时空变化特征

基于阿勒泰地区7个气象站1961-2012年的气象资料,应用FAO Penman-Monteith模型计算了各气象站年和月的地表湿润指数,进行标准化后确定了极端干湿事件频率。运用趋势分析法、Mann-Kendall法、Morlet小波分析法并结合Arc GIS软件对极端干湿事件的时空演变特征进行了探究。结果表明:(1)极端干旱事件呈减少趋势,并发生了减少突变。极端湿润事件呈增加趋势,并发生了增加突变。年和冬半年的极端干湿事件以及夏半年极端湿润事件存在明显的27a左右的周期,而夏半年极端干旱事件存在17a左右的周期变换。(2)空间变化上,极端干旱事件在中部较为频发,东部相对较少;极端湿润事件在西部较为频发,而在东部和中部相对较少。(3)相对湿度、日最低气温、平均气温和平均风速是影响阿勒泰地区极端干湿事件变化的主要气象因子;极端干旱事件与PANI呈负相关,而极端湿润事件与PANI呈正相关。     

中国1961-2010年气象干旱的时空规律——基于SPEI和Intensity analysis方法的研究

利用中国752个气象站降水、气温资料,选择标准化降水蒸散发指数SPEI为干旱指标,采用Intensity analysis方法,从时间间隔、干旱等级变化和转换三个层面分析了1961-2010年中国气象干旱变化规律。结果表明:1961-2010年中国气象干旱的变化速率趋于上升,总变化面积由60%上升至80%以上,1980-1990年代、1990年代至21世纪初两个时间段的年平均变化相对于整个时间段较快。1960-1980年代干旱变化较为平缓,1960-1970年代干旱等级的转换主要以中等以下的干旱等级之间的转换为主导;1970-1980年代以无干旱与轻微、中等和严重干旱等级之间的相互转换为主导。1980年代至21世纪初干旱有加重的趋势,1980-1990年代以无干旱向极端干旱的转换为主导;1990年代至21世纪初中等以下的干旱向严重和极端干旱的转变成为了主导,而严重干旱则以向极端干旱转换为主导,极端干旱以向中等干旱转换为主导。     

中蒙边境地区草原火时空分布特征分析

草原火灾是中蒙两国共同遭受的比较严重的自然灾害之一。针对中蒙边境地区的草原火灾,以内蒙古东乌珠穆沁旗及接壤的蒙古国三个苏木为研究区,采用2000-2014年的MCD45A火烧迹地产品,利用GIS空间分析方法对中蒙边境地区草原火的时空分布特征进行分析研究。研究结果表明:近15年研究区过火迹地空间分布广泛,而研究区总过火面积的95%分布在蒙古国境内。每个像元上的过火频次较高,最高在蒙古国的哈拉哈郭勒苏木境内,过火频次达到15年内同一个像元上发生7次。而中国的东乌珠穆沁旗境内却没有该现象。研究区过火面积的年际变化表明,2000-2008年呈减少趋势,2008-2014年呈增加趋势。由旬变化可知,4-6月是蒙古国过火面积最大的月份,而10月至来年4月是东乌珠穆沁旗过火面积最大的月份。     

云南春末夏初干旱的气候特征

利用云南124个测站1961-2005年4-5月的月降水量及气温资料,采用EOF方法及离散功率谱方法,分析了云南4-5月的降水总量及平均气温的时空变化特征及其变化周期,得到了如下结论:(1)降水场与温度场具有相似的空间分布特征,全省一致性分布型.这种分布型存在明显的年际变化特征,500hPa环流差异明显.(2)全省平均降水量与平均温度具有明显的年际变化特征.1963年是近45年中的降水最少年,2004年则是降水最多年.1969年是近45年平均气温最高年,1990年则是气温最低年.(3)全省平均降水量与平均温度也具有明显的年代际变化特征.20世纪60和90年代高温低湿;70和80年代低温高湿;2001年以后转入高温高湿.2005年春末夏初的干旱就是发生在高温高湿气候背景下的较为异常的气候事件.(4)降水量存在明显的2～3年左右的年际变化周期,同时也存在明显的15年的年代际变化周期.平均气温2～5年左右的年际变化较为明显,而较长时间的年代际变化周期较弱.     

基于NEX-GDDP降尺度数据的山东省夏玉米生育期极端高温时空特征研究

极端高温灾害严重,在未来很有可能会加剧。研究基于NEX-GDDP高时空分辨率降尺度数据及历史观测数据,将35℃作为极端高温阈值,对当前及未来不同情景下夏玉米生育期(6-9月)极端高温时空分布特征进行分析。结果显示:在各个时期、各情景下山东省日最高气温空间上都呈现出东部沿海较低向西部内陆地区逐渐升高的趋势,随时间逐渐增高,在RCP8.5排放情景下增加更显著,且西部地区较东部沿海地区增加幅度大;极端高温日数同样呈现增加的趋势,特别在未来远期RCP8.5排放情景下增加迅速,超过50%地区达到80d以上。NEX-GDDP数据具有较好的应用效果,未来极端高温灾害频发,夏玉米生产将面临严重威胁。     

我国主要流域降水过程时空分布特征分析

应用改进的中国区域降水过程综合强度评估方法,提取了1961—2016年珠江、长江中下游、太湖、淮河、黄河、海河、松辽等七个主要流域的降水过程。统计各流域降水过程次数的时空演变特征以及降水过程强度等级的年变化和月变化规律,研究发现:珠江流域、长江中下游和太湖流域年平均降水过程次数较其他流域明显偏多;珠江流域、长江中下游和松辽流域过程平均持续时间较其他流域明显偏长;珠江流域极端和特强降水过程出现概率最高,太湖流域和松辽流域次之;1961年以来各流域降水过程强度明显增强,特强和强降水过程均明显增多;珠江流域、长江中下游降水过程次数高峰期在4-5月,太湖流域、淮河流域、黄河流域、海河流域在7-8月,松辽流域在6-8月;珠江流域、长江中下游、太湖流域极端和特强降水过程峰值出现在6月;淮河流域、黄河流域、海河流域和松辽流域峰值出现在7月。此外,文中还将流域性大洪水与同期出现的降水过程匹配、比对和分析,总结出引起流域性洪水的降水过程特征。上述研究成果可直接应用于气象预报与气象服务业务,为我国流域性洪水灾害的提前预警评估和防御提供重要决策依据。     

山西省夏季极端高温的时空变化及特征分析

利用山西省67个国家气象观测站1971-2020年夏季6～8月的日最高气温数据,依据百分位法计算、统计得到山西省夏季极端高温阈值、强度和天数,并通过反距离加权法、克里金法、薄盘光滑样条法插值得到山西省夏季极端高温阈值、强度的空间变化规律,评价了极端高温综合强度;在此基础上通过Theil-Sen法分析了山西省夏季最高气温的变化规律,并通过Mann-Kendall法对最高气温进行突变检验。结果表明：1971-2020年山西省夏季极端高温阈值变化范围为29.4～37.7oC,强度为30.2～38.4oC,自北向南递增;1971年以来山西省夏季极端高温天数为5.8～8.0 d·a^-1,晋南>晋北>晋中,晋西>晋东,1997年前及2011年前后极端高温综合强度较弱,而1997-2011年及2011-2020年极端高温综合指数变化幅度加大,极端性整体增强;山西省夏季最高气温整体呈显著上升,平均上升速率为0.3oC·10 a^-1,晋北、晋中和晋南上升速率分别为0.3oC·10 a^-1、0.3oC·10 a^-...     

近40年增暖背景下岷江流域降水异常变化

气候变化是我国西南地区滑坡、泥石流等主要山地灾害的重要致灾因子,而岷江流域又是山地灾害典型分布区。为此,本文采用1979-2018年流域及其周边47个地面气象站点日值观测资料,综合考虑了海拔高度和距海岸线距离等因素对气温、降水空间分布的影响,基于ANUSPLIN空间插值,利用线性趋势、M-K检验和滑动t检验等方法,分析了增暖背景下岷江流域降水时空变化特征;并通过11个极端降水指数,分析了流域极端降水变化趋势和突变特征,检测了降水异常年份,提取了旱涝急转出现频次;在此基础上,讨论了流域气候变化对典型山地灾害事件的影响。分析表明：1979-2018年,岷江流域普遍增暖,上游山区升温幅度更为突出;年、季降水量整体均呈增多趋势,降水增多主要发生在春、秋两季,且以流域上游、中游西部山地增幅最大;流域高山站点有极端降水量增多、降水强度增大的趋势或突变,流域中下游站点则多表现为极端降水减少、降水强度减弱;降水异常变化与西南涡,特别是更加频繁的九龙涡活动有关;流域由旱向涝急转发生的频次显著增多。上述温湿组合与极端降水变化均加大了岷江流域山地灾害发生概率,使得灾害风险加剧。