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。     

近56年来中国雷暴日数的时空分异特征

采用1961-2016年2 481站的雷暴日数数据,利用多种数理统计方法,分析了中国及其七大地理分区的雷暴日数时空分布特征、周期变化规律和突变特征。结果表明:1961-2016年中国整体及其不同区域的雷暴日数整体均呈减少趋势,年均单站雷暴日数均在2000年代普遍偏少,而2010年代开始迅速增加。全国、东北、西北东部、西北西部和西藏地区的年均单站雷暴日数在30年尺度上的振荡周期相对显著。全国、东北、北方、西北东部、西北西部、西藏、西南和东南的年均单站雷暴日数在1992、1994、1996、2000、1994、1963及2005、1989和1994年发生突变。中国年均雷暴日数超过45 d的区域主要分布在新疆西北部、西藏中部、青海南部、四川西部及沿长江的以南地区。西北地区的大部分地区年均雷暴日数则均在10 d以下。不同年代的雷暴日数距平空间差异较大。西藏大部分地区、重庆、甘肃北部、山西、河北、黑龙江西北部、浙江沿海等地区的雷暴日数呈现出明显的增加趋势。新疆西北部、四川西部和长江以南的广大地区等均呈现出明显的减少趋势。西藏、青海、西北地区以及长江中下游南北附近地区的雷暴日数年际波动较大,而内蒙古中北部和长江以南的多数地区年际波动较小。     

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。     

天津地区冰雹气候特征及影响路径研究

基于天津地区13个气象观测站1961-2020年冰雹观测资料,探讨了天津地区冰雹日数及持续时间的长期气候特征,在此基础上,利用构建的冰雹影响率评价指数,分析并划定了影响天津的冰雹移动路径。结果表明：天津地区冰雹空间上呈现北多南少的分布特征,北部蓟州冰雹日数年均值达到1.1 d。在年际变化上,1961-2020年天津冰雹日数呈现波动中下降的趋势,其中20世纪80年代为冰雹多发期,进入21世纪后冰雹明显减少;年内各月冰雹日数呈单峰型分布,集中出现在4～10月。近60年,天津地区冰雹过程持续时间呈现波动下降的趋势,但在2015年之后持续时间有一定程度的上升,表明在这段时间虽然冰雹频次有所降低,但强度有增强趋势。受午后热对流影响,冰雹天气集中出现在13～19时,其中16时发生冰雹概率最高;持续时间多为1～5min。影响天津地区的冰雹路径主要有4条,分别为西南路径、偏西路径、西北路径和东北路径。     

凝冻灾害特征及其天气成因分析

利用2008年1月10日至2月2日南方特大雨雪冰冻灾害期间主要受灾地区气象观测数据,对灾害期间各地出现的天气现象及其致灾机理差异进行了分析比较,并以贵州为代表对凝冻灾害特征及其天气成因进行了分析总结,主要得到以下结论:(1)2008年初南方受灾地区西段即贵州全省、湖南西部以及云南东北部、广西北部主要是由于冻雨、湿雪造成的凝冻灾害,东段的江西、安徽、浙江等长江中下游地区主要是以雪灾为代表的冰冻灾害,而整个南方受灾地区低温雨雪混合冻结的情况比较普遍;(2)凝冻灾害的特征是在物体表面形成覆冰层,其形成过程中一般有液态水向固态冰的转化;(3)凝冻灾害具有多种覆冰致灾机制,包括雨凇、雾凇、湿雪以及雨雾或雨雪混合冻结,其危害性比一般的冰冻灾害更为严重;(4)凝冻天气现象包括冻雨、冻毛雨、雨夹雪、过冷雾、湿雪等,持续的凝冻天气过程往往出现多种凝冻天气现象的交替,造成雨凇、雾凇、雨雾混合凇及雨雪混合冻结等多种类型的覆冰,从而导致严重的凝冻灾害。这也是2008年初贵州成为全国受灾最重地区的原因。     

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。     

雨凇环境影响因子研究与应用——以湖南省为例

运用概率论和数理统计方法,基于湖南气象观测资料、NCEP资料及地理信息资料,分析了气象因子、地理因子对雨凇天气形成的影响,揭示了各影响因子的临界影响点。进而分析了主要影响因子位于不同影响点时其它因子对雨淞天气形成的作用,在此基础上,研制了基于气象要素因子、地理因子的雨凇日数学模型。选取平均连续雨凇日数、年平均雨凇日数、雨凇最长持续时间等3项与雨凇日数有关的气候指标对模型模拟结果进行了检验,结果表明模型模拟结果与实际观测结果相关性高,均值差异小。雨凇日模型已被用于精细化的雨凇气候区划。     

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。     

1960年以来山西秋季连阴雨的气候特征分析

利用山西省66个测站1960-2009年秋季(9-11)月的逐日降水量,采用线性倾向估计、累积距平法、EOF及Morlct小波分析方法,系统地分析了山西秋季连阴雨的变化趋势和时空结构特征,建立了秋季连阴雨强度指数模型。结果表明:山西秋季年际区域性连阴雨次数和阴雨日数呈明显的线性减少趋势,过程雨量呈波动上升趋势,连阴雨次数的累积距平表现为"三升两降"型变化;山西秋季连阴雨的年际和年代际变化特征明显,1960-1970年代中期,有5~6年的周期变化,1990年代后期有2年的周期变化特征,年代际变化呈"波动状"变化规律;全省秋季连阴雨从南到北呈递减分布,除北部的天镇、山阴、繁峙等呈增加趋势外,各代表站表现为一致的减少趋势,南部、东南部及五台山为连阴雨多发区,大同盆地、忻州盆地、太原盆地为少发区;山西秋季连阴雨存在2~3年、8年左右的显著振荡周期。1970年代中期到1980年代中期,8年左右振荡周期的振幅最大,能量最强,是周期振荡最强的阶段。     

影响广西两次低温灾害及物理机制对比分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料对比分析了2016年1月23-28日和2008年1月13日至2月5日影响广西的两次强冷空气的灾害特征、环流形势,动力机制。分析表明:2016年强冷空气过程阻塞高压比2008年冷空气过程的高压异常偏强。2016年1月冷空气过程中高纬度环流为两槽一脊型,强冷空气沿西路迅速南下,导致广西近50年最南雪线。而2008年1月强冷空气天气过程,中高纬度维持稳定的东高西低形势,冷空气东路南下影响,导致广西近50年最长期的冻雨和冰冻天气。负涡度往乌拉尔山东部高压内部持续输送,支持了2008年1月阻塞高压不断重建、维持。2008年冷空气过程因为孟加拉湾水汽持续输送,维持了长期冻雨和冰冻天气,2016年冷空气过程由于水汽不足,导致少量降雪过后迅速转晴天。     

中国电线积冰灾害危险性评估和区划

中国有关电线积冰方面的观测资料太少,难以直接用于灾害评估。为了解决这个问题,利用1960-2009年现有的电线积冰和常规气象资料,在分析观测冰重和常规气象指标相关性的基础上,逐步筛选出影响冰重的主要气象指标,构建了电线积冰灾害危险性评估的常规气象指标体系,再利用常规气象资料采用多元线性回归方法估算积冰量,对中国电线积冰灾害危险性进行了评估和区划。结果表明:(1)在综合考虑相关性和空间代表性的基础上,影响雨凇和混合凇冰重的主要气象指标为过程平均风速、积冰时间、过程累计降水量;影响雾凇的为过程平均风速、过程浓雾时间。(2)中国大部分地区电线积冰灾害危险性较低,中高危险区面积较小,分布特征表现出明显的南北差异。中高危险区呈带状分布于南方地区的长江中下游山地丘陵区,北方地区则呈点状分布,具体位置与山地丘陵、江河湖泊均有着密切的关系。     

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...     

我国冬小麦霜冻灾害致灾因子危险度评价——基于作物生育阶段气象指标

霜冻是一种威胁农业生产的气象灾害,对其致灾因子危险度的研究,可为大尺度的作物霜冻灾害区划及农业保险提供依据。根据作物生长发育的阶段性原理,以全国751个气象台站56年的逐日最低气温资料以及作物生育期资料为基础,统计得到冬小麦各个生育阶段不同灾害等级（轻霜冻、中霜冻、重霜冻）的年霜冻日数,并计算出冬小麦全生育期内不同等级霜冻的发生概率,基于以上两项指标对冬小麦霜冻致灾因子危险度做出评价。结果表明,研究期内重霜冻年霜日最大值为129d,而轻霜冻和中霜冻霜日最大值分别为23 d和19 d,冬小麦受重霜冻危害时间较长;冬小麦霜冻的频发区、多发区、少发区从北向南依次分布,随着霜冻等级增加,频发区的面积差异不大,但多发区的面积减小、少发区面积增大;冬小麦霜冻灾害危险度等级最低的地区主要分布在低纬度的几个省份,如海南、广东、广西、云南等,危险度等级最高的地区集中在青藏高原地区。     

河南省冬小麦晚霜冻害风险区划

基于河南省冬小麦遥感种植面积数据、DEM数据和111个气象站1971-2010年逐日最低气温资料,采用基于GIS的逐日最低气温空间插值技术,根据冬小麦晚霜冻灾度指标及其等级划分标准,计算各空间单元轻霜冻、中霜冻和重霜冻日数,综合考虑霜冻害日数和冬小麦实际种植面积比例因素,构建冬小麦晚霜冻害风险评价指数,分析河南省冬小麦不同等级晚霜冻害日数及其风险的区域特征.结果表明:河南省冬小麦轻霜冻日数高值区主要分布在河南省北部、东部和西部丘陵山区,中霜冻和重霜冻高值区以分布在西部丘陵山区为主,霜冻日数最大值分别为67 d、48 d和120 d;轻霜冻风险较高的区域主要分布在河南省除郑州地区以外的驻马店和南阳盆地以北地区,中霜冻主要分布在东部和西部丘陵山区,重霜冻主要分布在河南省西部丘陵地区,风险指数最大值分别为28％、18％和17％.总体上看,河南省冬小麦晚霜冻害日数和风险空间分布特征明显;轻霜冻日数及其风险的覆盖面积最大,其次为中霜冻,重霜冻最小;河南省的东部、北部和西部丘陵山区为晚霜冻害的主要防御区域,各级霜冻之间以防御轻霜冻为主.     

云南省冰冻灾害气象条件及风险评估——基于模糊信息分配方法的研究

利用1959—2008年云南省125个气象站的逐日资料,采用模糊信息分配方法和三分段法进行了雨、雾淞(冰冻)天气发生的气象条件研究;基于模糊信息分配和超越极限概率法进行了云南冰冻灾害气候风险评估和风险区划研究。结果表明:模糊信息分配方法用于概率密度估计,可减少分析、评估误差,且不需要假定数列总体概率分布函数,就能得出较为接近实际概率密度分布的分析和评估结果;雨、雾淞(冰冻)出现当日最低气温≤1℃的气候概率达99.8%,最低气温≤1℃是出现雨、雾淞(冰冻)天气的阈值;当温度条件达到时,微量以上降水、日照时数≤1 h、日平均相对湿度大于80%是出现雨、雾淞(冰冻)的阈值。云南省大部分地区(96个站,占全省总站数的77%)没有出现冰冻灾害的风险,无风险的区域分布在云南省的中、西部和南部地区;冰冻灾害风险较大的是滇东北和滇东地区,其中有12个站累积概率值在50%～100%之间,有年年出现或2年1遇的气候风险,风险较大,特别是镇雄、鲁甸2个县的概率值为100%,有年年出现冰冻灾害的气候风险,风险很大。     

黑龙江省水稻初霜冻灾害致灾因子危险性分析

根据黑龙江省水稻的生长发育期,以全省77个台站1961-2009年的逐日最低气温资料、霜冻历史灾情数据、社会经济资料、地理信息数据及作物生育期资料为基础,综合运用GIS空间分析和灾害风险评估数学方法,分析了黑龙江省初霜冻灾害的灾情特征,并根据霜冻灾害的形成机制,分别计算水稻生育期初霜冻发生概率及偏早初霜冻发生概率,进而确定了致灾因子,对致灾因子危险性进行分析与评估。结果表明:水稻初霜冻灾害发生的概率随纬度的增加大致呈增大的分布形势,大兴安岭、孙吴、逊克、嘉荫、伊春、嫩江、克山、拜泉、海伦等市县为高危险区,黑河大部、齐齐哈尔东部、绥化北部、尚志、穆棱、富锦为次高危险区,松嫩平原南部、三江平原大部、牡丹江南部为次低及低危险区。     

甘肃河西走廊临泽小枣冻害成因及防治对策

进入21世纪的短短几年里,甘肃河西走廊临泽小枣就遭受了2次冻害,2008年的冻害比2003年更为严重,位于临泽县北部的四个乡镇的枣粮间作地,全部幼树和绝大部分大树树冠均冻死、绝产.冻害程度调查表明,临泽县南部乡镇轻,北部乡镇重;村庄宅旁轻,枣粮间作地重;靠近林带和小网格林带内轻,远离林带和大网格林带内重;背风面轻,迎风面重.气象资料分析得出,2003年冻害是由于2002年12月下旬的低温所致;2008年冻害是1月下旬到2月上旬的低温所致,冻害期间,最大风力为西北风,吹得最多的是东北风.通过与正常年份气温的比较分析得出,临泽小枣安全越冬的临界气温为-20.0℃,2d日平均温度低于-20℃的低温即可使临泽小枣遭受冻害,但≤1d的-20℃以下的低温对临泽小枣不产生冻害;温度越低,枣树能忍受的时间越短,可忍受的极端最低气温为-27℃.加强绿洲防护体系建设,大力发展村旁、路旁、渠旁、宅旁等四旁枣树种植,及根据天气预报采取应急措施是防止临泽小枣发生冻害的主要对策.     

东北地区冬季降雪的气候特征及其区划

根据东北地区197个气象观测站1961-2006年冬季(12-2月)的逐日降雪量资料,采用线性趋势、小波分析、突变分析、t-检验、EOF(经验正交函数)、REOF(旋转经验正交函数)和CAST(聚类统计检验)等气候统计方法,对东北地区近45a来冬季降雪的气候特征进行了研究.结果表明:东北地区近45a冬季降雪呈下降趋势,每10a下降0.2mm.降雪具有明显的阶段性,1960年代中期到1970年代中期为偏少时段,1970年代中期以后到1980年代中期为偏多时段,1980年代中期至1990年代降雪基本持平,在2000年之后降雪量有所增加.东北地区冬季降雪在45a间始终存在着10a左右的长周期,1980年代以后存在着6a左右的周期,而在1970-1980年代和1990年代之后存在着4a的短周期.EOF分析结果表明:全区一致由北向南的正变化趋势为主要模态,大值区主要位于吉林东部和辽宁西北部,西北-东南反向变化,黑龙江北部同其它区域表现出反向变化特征,也是重要的异常模态.REOWCAST方法的区划表明:东北地区降雪主要分为4个区域,分别为辽宁-吉林东部、吉林北部-黑龙江南部、辽宁西南部和黑龙江北部地区,不同区域降雪量的变化趋势存在差异.     

多年冻土区冻融灾害风险性评价

青藏高原多年冻土区由于自然环境变化和人为活动的影响,不少区域存在如热融滑塌、冻胀丘、融沉、冻胀等与冻土变化相关的冻融灾害。冻融灾害的存在与发展给冻土区环境与开发带来极大影响。在广泛现场调查和查阅相关资料的基础上,分析了各种灾害的形成机制以及冻融灾害的主要影响因素。结合地质灾害形成机理和多年冻土区工程建设的实际情况,确定了以岩土性质、活动层厚度、植被覆盖度、坡度、海拔、纬度为内因,年平均气温变化、人为活动为外因的评价模式。评价结果表明,整个青藏高原在现状条件下以中低风险性为主。中高风险区主要分布在年平均地温较高、人类活动强度较大的区域。