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。     

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。     

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。     

吉林省作物生长季极端气温时空变化特征

利用1961－2010年吉林省20个气象站点逐日最低、最高气温资料,选取与农作物生长较为密切的10个极端气温指标,系统分析了吉林省作物生长季内极端气温指标的时空变化特征。研究结果表明:吉林省作物生长季内极端温度指标均呈升高趋势,其中与日最低气温相关的极端温度指标升高更快。从1960年代到2000年代,LMinT、LMaｘT和DMinT＜0℃向5月上旬和9月下旬集中;HMinT向7月中旬到8月中旬集中;HMaｘT和DMaｘT＞35℃向6月和7月集中。LMinT、HMaｘT、HMinT和LMaｘT4个指标线性倾向率的空间变化趋势不明显,HMaｘT、HMinT和LMaｘT3个指标有2～3个站点线性倾向率小于0;除HHMinT出现范围缩小外,LLMinT、LL-MaｘT和HHMaｘT出现范围都表现为扩大的趋势。所得结论可为明确吉林省作物生长季极端低温、高温灾害的发生时段和范围,从而进行极端灾害的防抗避减提供参考。     

1961-2011年黄淮海地区极端降水时空变化特征

基于Arc GIS平台,分析了黄淮海地区1961-2011年最大1 d、3 d和5 d降雨的时空变化特征,同时利用Pearson-III分布对其进行拟合,对比1985年前后10年一遇和50年一遇最大1 d、3 d和5 d降雨的变化情况。研究结果表明:1961-2011年黄淮海地区最大1 d、3 d及5 d降水整体有下降趋势,1995年后下降趋势更为明显;海河流域极端降水量下降幅度较大,洪涝灾害风险近年来有降低趋势;淮河流域整体上存在上升趋势,但2005年后出现下降趋势,整体上洪涝风险有加剧趋势。     

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...     

我国暴雨极端事件的气候变化特征

利用我国东部２５站４５ａ大一暴雨日数、暴雨日数、１ｄ最大降水量资料,分析了我国暴雨频数及一日最大降水强度时空分布特征．分析表明,８０年代后全国暴雨极端事件乎均趋势为：除华北外出现频数明显上升,强度增大．异常年份出现频数变化不明显．大暴雨频数存在１０ａ左右周期．     

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。     

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^-...     

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。     

新疆极端降水概率分布特征的时空演变规律

依据新疆地区53个雨量站1957-2009年日降水资料,根据研究需要,定义了8个极端降水指标。运用K-S法确定降水指标最适概率分布函数,确定10年一遇极端降水量值;在此基础上,采用Copula非参数估计方法,通过Akaike information criterion(AIC)法确定两降水指标联合分布函数,系统分析1980年以后极端降水单变量极值及降水极值二维联合概率分布特征变化的时空演变特征,研究结果表明:①新疆有湿润化趋势,北疆湿润化趋势比南疆显著;②从降水天数和极端降水天数角度来看,新疆极端强弱降水同时出现的概率减小,从极端降水雨量和强度来看新疆中部、南疆西部、北疆东部及北部极端强弱降水同时出现的可能性减小,而天山西部与南疆北部的可能性增加;③1980年后新疆地区发生涝的概率增大,发生旱的概率减少。     

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。     

吉林省热量资源的时空变化特征

根据1960—2017年吉林省21个气象站的逐日气温资料,采用5日滑动平均、气候倾向率、M-K突变检验等方法,分析了各热量要素的时空变化特征,结果表明:(1)近58年全省气温普遍增加,年均温、≥0℃和≥10℃积温气候倾向率分别为0.30℃/10 a、61.58℃·d/10 a和60.02℃·d/10 a;稳定通过≥0℃、≥10℃的持续日数普遍增多(2.54 d/10 a、2.23 d/10 a)、初日普遍提前(-1.47 d/10 a、-0.93 d/10 a)、终日普遍延后(1.12 d/10 a、1.27 d/10 a)。(2)≥0℃和≥10℃积温序列突变年集中于20世纪90年代,突变特征同样反映持续日增加、初日提前和终日延后的变化趋势。(3)≥0℃和≥10℃积温的空间分布均具有两个增幅中心,即以西部平原区和东部山区的低地为高值中心。(4)≥2 500℃积温带的面积占全省80%以上,并在短期内仍有扩大趋势;对比突变前后,积温带有明显的北进东移趋势,其方向是由低海拔的西部平原指向更高海拔的东部山脉。     

基于SPEI的季节性干湿变化特征及成因探讨

利用英国气候研究中心提供的Time-Series(TS)Version 3.23高分辨率气候栅格数据集以及NCEP再分析数据,根据SPEI方法计算得到标准化降水蒸散发指数,研究了1949—2014年中国区域干湿气候变化特征。结果表明:全国大部分地区呈现干旱化趋势,干旱化区域主要集中在100°E以东区域,而新疆西北部、柴达木盆地及青藏高原东北侧在春夏秋冬四季均呈现显著上升的湿润化趋势,春夏季的珠江流域南部地区有一小范围亦呈显著湿润化趋势。水汽通量的分析表明干燥气候地区主要受大陆气团影响,湿润气候地区主要受海洋气团影响,水汽的移动方向与大小可以从时空上解释干湿事件的发生。本文的研究结果可对中国地区农业灌溉与水资源管理提供科学依据。     

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。     

北京地区极端温度事件的变化趋势和年代际演变特征

利用北京地区20个气象观测站1978-2007年逐日平均温度资料,分析了近30年北京地区极端温度事件的变化趋势以及年代际空间演变特征。研究结果显示,北京观象台近30年的两次迁站对研究极端温度事件并无太大影响;近10年夏季显著的热岛效应,是城区极端高温事件发生频次明显高于其他地区的重要原因;尽管北京地区冬季平均温度的空间分布形态变化甚微,并始终存在着明显的热岛效应,但城区极端低温事件的发生频次有可能发生了与热岛效应无关的突变过程。     

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。     

石家庄市极端气温指数变化特征及城市化影响

利用石家庄市16个县气象站和石家庄市区气象站(简称石家庄站)1972-2012年的逐日最高、最低气温资料,采用线性趋势、Mann-Kendall突变检验方法分析了石家庄市极端气温指数的时空演变特征及城市化对石家庄站极端气温指数趋势变化的影响。结果表明:石家庄市极端高温事件多发中心位于石家庄站及西南部地区,极端低温事件多发中心位于东北部地区;大部分站点极端低温事件呈减少的变化趋势,而极端高温事件则呈增多的变化趋势。在年代际变化上,石家庄市的冷夜日数和冷昼日数总体上呈减少的趋势,而暖夜日数和暖昼日数则呈明显增多的趋势。除了冷昼日数突变不明显外,其它极端气温指数均在1990年前后发生了突变。城市化使得石家庄站冷夜日数和冷昼日数显著减少,暖夜日数和暖昼日数显著增多,四季中春季的冷昼日数和暖昼日数城市化影响最明显,夏季的暖夜日数城市化影响最明显,而冷夜日数的城市化影响在冬季最明显,且夜间和白天极端气温指数城市化影响程度存在明显差异,这可能与城市热岛效应的非对称性有关。     

云南极端霜冻气候事件的气候特征及环流背景分析

利用云南124个气象站逐日最低气温和天气现象(霜)资料,计算最低气温低于-5℃的站点数占全省总站数的比例,定义站点比例超出25%的霜冻事件为云南极端霜冻气候事件。分析了云南极端霜冻气候事件的气候特征及环流背景。结果表明,云南极端霜冻事件发生前气温偏低,云量偏多;霜冻发生时夜间晴朗,辐射散热强烈,气温再度下降。这种霜冻属于混合霜冻或称为平流辐射霜冻。极端霜冻气候事件发生的主要原因之一是高空冷平流与底层冷高压控制下夜间晴空辐射冷却降温。发生时空气湿度较发生前小,空气相对干燥。