1962～2012年西南地区极端温度事件时空变化特征

基于西南地区88站1962~2012年日气温数据,采用百分位阈值法定义极端温度事件,结合线性倾向率、Mann-Kendall秩次相关法、反距离加权插值法对其时空变化进行了分析。结果表明:极端温度指数存在明显的空间分布差异,暖日指数、暖夜指数、冷夜指数和年内日最低气温整体上均由东南向西北逐渐降低;霜冻天指数则由东南向西北部逐渐升高,西北部梯度变化明显;冷日指数和年内日最高气温呈马鞍状分布,较高值均在西南和东北部;因多数地区高温天数极少,故没有明显的梯度变化。霜冻天指数、冷夜指数和冷日指数减少趋势明显,分别为2.7、4.6和3.5d/10a;暖日指数和暖夜指数、年内日最低气温和最高气温均呈增加趋势,分别为3.6、4.9、0.4和0.1℃/10a;高温天指数变化不显著。整体上来看,西南地区极端高温事件和极端低温事件分别呈上升和下降趋势,但有部分区域呈相反变化趋势,体现出西南地区气候变化的独特性。     

非平稳性条件下淮河流域极端气温时空演变特征及遥相关、环流特征分析

在全球升温的背景下,为掌握淮河流域极端气温的时空变化特征及其变化规律,以提高淮河流域对极端气温灾害的应对能力。以淮河流域1961～2016年149个气象站点、太平洋气候因子和NCEP/NCAR再分析数据为基础,利用优化的非平稳性(Transformed-Stationary)极值分析方法、空间Ward-like层次聚类分析方法、M-K趋势分析和经验正交函数分析方法(Empirical orthogonal function)对淮河流域极端气温进行分析。结果发现:(1)年最高气温在1960和2000s为增加趋势,2000s后增加趋势不显著;从1970～1980s,年最高气温呈减小趋势;年最低气温在1960s呈下降趋势,1970s以后年最低气温呈增加趋势;(2)年最高气温重现期对应的温度多数站点表现出非平稳态并显著上升,增幅达1.5℃。年最低气温均呈现上升趋势,在1978年前后出现上升的拐点,在2000年前后暖化现象有所减缓。年最高气温距离海洋越近,上升趋势越显著;年最低气温则相反。(3)不同重现期年最高气温显著增加趋势,主要分布在淮河的东北部和东南部地区,中西部地区呈显著减小趋势,年最低气温的空间分布恰好与其相反。(4)北太平洋海温异常显著的影响着淮河流域的7、8月极端气温的变化,淮河流域的极端气温的非平稳变化有着与西太平洋和北太平洋显著正相关关系,与东太平洋呈显著负相关关系。淮河流域12～1月气温异常与渤海海温异常同步、与厄尔尼诺或拉尼娜同步变化;7～8月温度异常与12～1月的温度异常结果相反。环流特征分析表明,淮河流域冬季暖化现象受到东北地区暖化的影响;7～8月温度的变化主要由青藏高原低压和蒙古低压在逐年减弱而改变环流特征造成,东南区域极端高温增加,西部区域降水增多、极端高温的降低。     

基于SPEI指数的鄱阳湖流域近60 a干旱时空变化特征

量化研究干旱的时空变化特征,对区域干旱监测与抗旱减灾有重要的意义.基于鄱阳湖流域1961～2017年26个气象站点的观测数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量分析了该流域干旱的时空变化特征及其影响因素.结果 表明:(1)鄱阳湖流域南湿北干,且四季差异明显.(2)鄱阳湖流域呈现显著湿润化趋势(p＜0.05),四季均存在变湿趋势,且夏季、冬季变湿显著(p＜0.05).从空间格局上看,所有站点年尺度均存在变湿趋势,变湿幅度较大的站点分布在流域中北部;在季节尺度上,除春季赣江流域的西北部、饶河流域和信江流域东部部分站点,以及秋季个别站点(德兴、遂川和龙南)呈现干旱化趋势外,其余站点各季节均呈湿润化趋势,只是在变湿的幅度和显著水平上存在一定差异.(3)鄱阳湖流域不同等级干旱的发生存在明显的年代际差异.除20世纪90年代及最近10年干旱发生的频率较低外,其他年代干旱发生的频率均相对较高,尤其是20世纪60年代.(4)鄱阳湖流域SPEI指数与降水呈正相关,与气温呈负相关,且与降水的相关性较气温的相关性高.在全球尺度的海气作用的驱动下,该流域的干湿变化与厄尔尼诺现象/拉尼娜事件之间存在着一定的相关性,且具有半年的滞后效应.     

云南省1958～2013年极端气温时空变化特征分析

利用云南省1958～2013年28个气象站点逐日最高气温、最低气温数据,计算10个极端气温指数.基于Mann-Kendall(M-K)方法分析极端气温指数年代/际、季节变化趋势,并利用反距离权重法探讨极端气温空间分布特征.为进一步明确未来各极端气温指数年/季节可能存在的变化趋势,利用R/S分析方法,估算极端气温指数的Hurst指数.分析结果表明:(1)时间上,极端高温事件发生频率及持续时间均显著大于低温事件,而最低气温增温幅度高于最高气温.且年/季节最高气温与最低气温均在1980年代后呈现更为显著的增温趋势,四季中冬季最高、最低温度增温幅度均最大;(2)空间上,极端高温事件高发地区为滇西南与滇中地区,而极端低温事件高发地区为滇西北及滇东北地区;(3)全省未来最高气温(TMAX)与最低气温均呈增加趋势,且TMIN增加趋势持续性更为明显,增温趋势持续性最强的地区为:昆明、景洪、腾冲、香格里拉及昭通TMIN.     

长江中下游极端降水时空演变特征研究

以长江中下游为研究对象,基于131个气象站点1961～2017年的逐日降水资料,选取9种极端降水指数,利用Mann-Kendall趋势分析和交叉小波变换深入研究了长江中下游流域极端降水时空分布特征及其与太阳黑子和大气环流异常因子之间的关系.研究结果表明:(1)1961～2017年间,长江中下游流域极端降水指数除持续干燥指数(CWD)和持续湿润指数(CDD)外,其余7种降水指数均呈现上升趋势,其中年降水总量(PRCPTOT)达16.59 mm/10年;(2)除CDD、CWD外,其余极端降水指数均呈现由流域东南部向三面递减的半环状变化趋势,多数极端降水指数在洞庭湖流域、长江下游及太湖流域上升趋势显著;(3)设计重现期为50年时,除CDD、CWD外,其余极端降水指数空间分布由东南部向西北部递减,两处异常分布可能与地形因素有关;(4)太阳黑子和大气环流异常因子对极端降水的变化有较强的影响,其中太阳黑子的影响最大,EN-SO次之,PDO最弱.该研究结果可为极端降水事件驱动力的深入探究奠定基础,进而为防灾减灾工作提供依据和支撑.     

西南5省市极端气候指数时空分布规律研究

利用西南5省市的33个气象站,采用M-K检验和滑动t检验等方法对极端气候指数的时空分布规律进行分析。结果表明:在时间尺度上,西南5省市60a来极端降水指数除PRCPTOT和CDD外均呈现出较弱的上升趋势,表明虽然该地区降水总量略有减少,但最大日降水量和降水强度却有所增加;极端气温指数中TN10、TX10和DTR呈现出明显的下降趋势,其他7指数均呈上升趋势,表明西南5省市有变暖的趋势,且昼夜温差变小;极端降水指数多在20世纪90年代以后发生突变。在空间尺度上,西南5省市与降水量相关的极端降水指数呈现出西北到东南递增的分布规律,四川和云南部分地区处于低值区,而其连续干旱日数(CDD)却处于高值区,因此这两省的干旱风险较高;极端气温指数分布规律不明显,冷、暖系列指数表明云南省气温最高,贵州省最低,结合气温日较差(DTR)和暖期持续天数(WSDI)分析发现云南省发生极端气候事件的风险较大。     

９６１~２０１０年中国大陆地面气候要素变化特征分析

利用1961~2010年全国大陆地面468个气象台站的气温、降水和日照时数等资料,采用Jones等提出的计算区域平均气候时间序列的方法对全国数据进行加权平均处理,采用线性趋势、反距离加权插值、Morlet小波分析、Mann Kendall法,分析了我国大陆地面近50 a来各气候要素的变化特征。研究表明：年平均气温、年平均最低气温、年平均最高气温、年极端最低气温、年极端最高气温均呈显著上升趋势,年平均温度差、年极端温度差、年平均日照时数均呈显著减少趋势;年平均气温、年平均降水、年平均最低气温、年平均最高气温、年极端最低气温、年极端最高气温、年平均温度差、年极端温度差、年平均日照时数分别存在14、26、14、14、25、16、26、25和25 a左右的变化主周期;在005的置信度水平下,年平均最高气温、年极端最低气温、年极端最高气温、年极端温度差、年平均降水和年平均日照时数均发生突变,其分别在1996、1981、1997、1975、1983和1982年发生突变,其余要素均未发生突变。分析还发现,各气候要素的变化主周期分别存在一定的相似性,突变时间也存在一定联系     

21世纪三峡库区极端气温指数的情景预估

利用气候模式诊断与比较计划(PCMDI）提供的9个新一代气候系统模式的模拟结果,通过多模式集合方法预估分析了3种排放情景(高排放A2、中等排放A1B和低排放B1）下21世纪三峡库区3种极端气温指数的可能变化。结果表明：21世纪三峡库区气温年较差呈震荡的趋势,主要将以增大为主。暖夜指数和热浪指数都将显著增加。整个21世纪,库区气温年较差将增加04~08℃,暖夜指数将增加133%~174%,热浪指数将增加85~133 d。分阶段来看,21世纪前期,气温年较差将增加02~06℃;暖夜指数将增加51%~73%,热浪指数将增加31~41 d;21世纪中期,气温年较差将增加04~10℃,暖夜指数将增加136%~189%,热浪指数将增加77~121 d;21世纪后期,气温年较差将增加06~14℃,暖夜指数将增加191%~289%,热浪指数将增加143~237 d     

湖北省60年代以来气温日较差的变化趋势

利用湖北省７２站１９６１￣１９９５年逐月最高、最低气温资料,计算并详细分析了湖北省年、四季及逐月气温日较差的线性变化趋势。结果表明：（１）年最低气温呈明显上升趋势,而最高气温为下降趋势,因此气温日较差呈显著减少趋势。（２）就四季来看,最高气温在春、夏、冬季均呈下降趋势,但只有夏季的下降趋势是显著的,秋季呈弱上升趋势;最低气温在四季均呈上升趋势,但只有冬季的上升趋势是显著的;气温日较差在冬季与夏季均     

重庆市1959～2018年夏季高温热浪及湿度影响特征分析

基于重庆市沙坪坝(城区)和北碚(郊区)站点1959～2018年夏季(6～8月)的气象观测数据,探究重庆市城区60年高温事件的时间变化特征,分析城郊差异和暖夜日数的变化特征,并通过计算温度-湿度指数(THI)以探究湿度因子对人体不舒适度的影响.结果表明:(1)重庆市城区高温热浪20世纪60～80年代呈减少趋势,90年代开始呈增加趋势,21世纪之后大幅增加.于2006年夏季到达顶峰,热浪天数达23 d.从城郊两站的差值分析,1997年以后,城市化过程导致城郊日平均气温和日最低气温增大,表明城市在夜间的增温效应明显.相对湿度的差值增大,城市区域湿度明显降低.(2)暖夜的发生率明显大于日间高温热浪,稳定存在,最高暖夜日数发生在2013年,达33 d.在2000～2009年日间、夜间高温同时存在的天数所占比例达到了 35.73％,在2010～2018年增加到55.89％.城市化过程对重庆市城区的夜间高温产生一定影响.(3)近年来重庆地区高温高湿的日数逐渐增多.湿度对人体舒适程度存在不可忽视的影响.THI＞24的所有数据中,相对湿度大于70％的天数所占的比例达到22.51％;夜间的不舒适受湿度因子的影响很大,相对湿度大于70％以上的日数日数占比为64.12％,延续了日间高温的危害.     

三江源地区1961~2005年气温极端事件变化

利用三江源地区11个气象台站1961~2005年逐日最高气温和最低气温资料，分析了三江源地区极端高温和极端低温的变化趋势。研究表明：近45年来，白天和夜间温度极端偏高的日数明显增多，分别以26 d/10 a和44 d/10 a速度在增加;白天和夜间温度极端偏低的日数显著减缓，分别以41 d/10 a和85 d/10 a的速度显著减少;年极端低温和极端高温分别以042℃/10 a和029℃/10 a的速度增加;白天和夜间温度极端偏高的日数增加主要发生在冬季和夏季，而白天和夜间温度极端偏低的日数减少主要发生在春季和秋季，夜间温度极端偏低的日数减少趋势最为明显;长江源地区极端气温变化对区域增温的响应更为敏感。     

Mid-21st century climate and weather extremes in Cyprus as projected by six regional climate models

We present climate change projections and apply indices of weather extremes for the Mediterranean island Cyprus using data from regional climate model (RCM) simulations driven by the IPCC A1B scenario within the ENSEMBLES project. Daily time-series of temperature and precipitation were used from six RCMs for a reference period 1976–2000 and for 2026–2050 (‘future‘) for representative locations, applying a performance selection among neighboring model grid-boxes. The annual average temperatures of the model ensemble have a ±1.5°C bias from the observations (negative for maximum and positive for minimum temperature), and the models underestimate annual precipitation totals by 4–17%. The climatological annual cycles for the observations fall within the 1σ range of the 6-model average, highlighting the strength of using multi-model output. We obtain reasonable agreement between models and observations for the temperature-related indices of extremes for the recent past, while the comparison is less good for the precipitation-related extremes. For the future, the RCM ensemble shows significant warming of 1°C in winter to 2°C in the summer for both maximum and minimum temperatures. Rainfall is projected to decrease by 2–8%, although this is not statistically significant. Our results indicate the shift of the mean climate to a warmer state, with a relatively strong increase in the warm extremes. The precipitation frequency is projected to decrease at the inland Nicosia and at the coastal Limassol, while the mountainous Saittas could experience more frequent 5–15 mm/day rainfall. In future, very hot days are expected to increase by more than 2 weeks/year and tropical nights by 1 month/year. The annual number of consecutive dry days shows a statistically significant increase (of 9 days) in Limassol. These projected changes of the Cyprus climate may adversely affect ecosystems and the economy of the island and emphasize the need for adaptation strategies.     

Impacts of climatic change and low frequency variability in reference series on daily maximum and minimum temperature in southern South America

Understanding the climate and its variability, in particular with regard to their socioeconomic impact, requires specific measurements of precipitation and temperature and their circulations. This becomes more important in applications to diverse systems. In order to improve knowledge about temporal changes and trends in temperature, we analyzed series of maximum and minimum daily surface temperatures at eight reference stations in southeastern South America during variable periods, with the longest periods of around 100 years. To study the evolution of the temperature series and to reduce the number of parameters, a nonhierarchical cluster analysis was performed. The algorithm assigns each day to one of four groups: warm, wet, cold and dry. Low frequency variations were found in these groups and their association with circulation structure, circulation patterns and precipitation. We concluded that the set of wet days is one of the main factors driving secular variations of maximum and minimum temperature and variations in precipitation. We also inferred that after 1920 till 1930, a low frequency oscillation is observed in the form of linear trends (increase of warm days and decrease of cold days).     

Seasonal changes in daily precipitation extremes in mainland Portugal from 1941 to 2007

This study aims mostly at understanding seasonal variations in the intensity, frequency and duration of extreme precipitation events in mainland Portugal. For this purpose, selected precipitation indices that mainly focus on extremes were calculated at the seasonal scale for daily data recorded in the period 1941–2007 at 57 meteorological stations scattered across the area. These indices were explored for trends at the local and regional levels. The results show that there are marked changes in precipitation indices at the seasonal scale. Trends in spring and autumn precipitation have opposite signals. In spring, statistically significant drying trends are found together with a reduction in extremes. In autumn, wetting trends are detected for all indices, although overall they are not significant at the 5 % level. In addition, the relationship between seasonal extreme precipitation indices and atmospheric large-scale modes of low-frequency variability is analysed by means of a seasonal correlation analysis. Four modes of low-frequency variability are explored. Results confirm that, over mainland Portugal, the North Atlantic Oscillation is one of the most important teleconnection patterns in any season and the mode of variability that has the greatest influence on precipitation extremes in the area, particularly in the winter and autumn.     

鄱阳湖生态经济区近60年极端温度事件变化特征研究

利用环鄱阳湖生态经济区6站逐日气象数据,建立了该区1952~2011年近60 a极端温度事件演化序列。研究表明：（1） 环鄱阳湖生态经济区极端高、低温事件线性趋势分别为04、-27 d/10 a;冷、热日持续指数线性趋势分别为-04、-24 d/10 a;（2）近60 a间,环鄱阳湖生态经济区内极端温度事件表现出两个明显的高频数（不稳定阶段）和低频数（稳定阶段）。其中极端高温事件和热日持续指数两个阶段分别为：1952~1979年和1980 ~2002年;极端低温事件和冷日持续指数两个阶段分别为：1952~1985年和1986~2007年;（3）近60 a以来,极端高温事件和热日持续指数在1970s晚期至1980s初期发生了较大变化,此前主要表现为叠加在弱准12~13 a周期下的强准7 a周期,之后主要表现为准9 a周期,并有不连续的4~5 a周期;极端低温日数和冷日持续指数周期性在1950s~1990s表现为弱11~12 a周期,1970s晚期至1990s则表现为弱准5 a周期;（4）环鄱阳湖生态经济区内极端低温事件是气候变暖背景下对冬季风强度的敏感响应,极端低温事件的高频数（强烈波动）主要发生在强冬季风背景下,弱冬季风条件下则出现相反情况。而极端高温事件与夏季风强度关系复杂的多,其原因尚待进一步研究     

ENSO对我国东部极端降水的季节影响

利用百分位法定义极端降水阈值,对我国东部地区极端降水在不同季节对ENSO的响应特征加以研究,并以湿位涡作为切入点从大气性质角度出发分析其可能成因。结果表明：暖、冷年当年夏季极端降水对比显著区域主要在华北地区东部,分别表现为负距平区和正距平区;在暖年次年夏季和春季分布形有相似之处,北方多极端降水,南方分布形势较为复杂,江南地区也有极端降水大值区;次年秋季,与春夏季相比,极端降水大值区主要分布在北方;到了次年冬季,整个东部地区以极端降水负距平为主,冷年次年四季极端降水基本呈相反的分布形势;对应的湿位涡场能很好的反映北方地区尤其是华北地区的大气稳定性,而在低纬度地区还不能作为很好预测极端降水分布情况的依据     

探索性数据分析在西藏气候变化趋势研究中的应用

为了减少小样本时间序列资料中个别异常值对气候变化趋势分析的破坏性影响,采用探索性数据分析方法之一的三组耐抗线对西藏近30年气温、云量资料进行线性趋势分析,研究了西藏地区气温和云量的变化趋势及其区域分布,并讨论了二者的相关特征。通过与传统的最小二乘法相比,表明三组耐抗线用于西藏气候变化趋势分析具有明显优势,而用最小二乘法得到的西藏气候变暖估计偏高。分析认为,西藏气候变暖主要由最低气温增高显著所致,最低气温变暖趋势在春、夏季较明显,冬季相对不明显;西藏各地增温幅度在空间分布上不一致,中、西部地区呈较强的增温趋势,东部相对较弱;西藏高原总云量和低云量总体呈减少趋势,总云量和低云量变少分别与西部和中部地区的升温之间存在显著负相关关系。     

Climate variability and changes in the major cities of Bangladesh: observations,possible impacts and adaptation

High population density, inadequate infrastructure and low adaptive capacity have made the urban population of Bangladesh highly vulnerable to climate change. Trends in climate and climate-related extreme events in five major cities have been analyzed in this paper to decipher the variability and ongoing changes in urban Bangladesh. An analysis of 55 years (1958–2012) of daily rainfall and temperature data using nonparametric statistical methods shows a significant increase in annual and seasonal mean daily maximum and minimum temperatures in all five cities. A significant increase in climate-related extreme events, such as heavy rainfall events (>20 mm), hot days (>32 °C) and hot nights (>25 °C), is also observed. Climate model results suggest that these trends will continue through the twenty-first century. Vulnerability of urban livelihoods and physical structures to climate change is estimated by considering certainty and timing of impacts. It has been predicted that public health and urban infrastructures, viz. water and power supply, would be the imminent affected sectors in the urban areas of Bangladesh. Adaptation measures that can be adopted to mitigate the negative impacts of climate change are also discussed.