1960—2017年中国极端气候要素时空变化分析

研究全球变暖背景下极端气候要素的变化对流域和区域防洪抗旱具有重要意义。利用1960—2017年全国554个气象站点的逐日降雨和气温数据,选用线性拟合、R/S分析等方法分析了中国近58 a极端气候要素的趋势性、空间性、持续性和平均循环长度。结果表明:气温极值呈上升趋势,极端高温(低温)事件的频率和持续性不断增大(减小),中国呈变暖趋势;空间上,极端气温指数在高原山地区具有较大的变幅。极端降雨的量级指数和强度指数呈增大趋势,持续性指数呈减小趋势;极端降雨量级指数和强度指数变幅的高值区在热带季风区(增大趋势),持续干旱指数和持续湿润指数变幅的高值区分别为温带大陆区(减小趋势)、温带季风区(减小趋势)。R/S分析表明未来极端气温事件将继续增多,区域一致性显著;不同地区极端降雨指数未来增大或减小的趋势不一致,极端气温指数的平均循环长度整体大于极端降雨指数的。     

近50年辽宁省极端气候事件的趋势变化及空间特征

为明确辽宁省近50年极端气候事件的趋势变化特征以及时空分布情况,本文以辽宁省1964—2015年逐日平均气温、最低气温、最高气温以及降水数据为基础,选取省域范围内的23个气象站点,依据世界气象组织(WMO)确定的"气候变化检测和指标",选取适用于研究区的8个极端气温指数和4个降水指数,采用线性趋势法、Mann-Kendall突变检验法及反距离加权插值法,分析近50年来辽宁省极端气温和降水事件的时空演变特征。结果表明:时间尺度上,表征极端高温事件的极端最高温、夏日日数、暖昼、暖夜日数逐渐增多且在未来一段时间具有持续上升趋势;极端低温事件指数如霜冻日数、冷昼数、冷夜数均表现为下降趋势变化;极端降水指数除普通日降水强度较为平稳外均呈上升趋势,辽宁省极端降水事件增加。空间尺度上,极端最高温、最低温、霜冻日数、夏日日数呈由北向南递减的规律,冷夜、冷昼、暖夜、暖昼数呈不规律分布。与降水量相关的极端降水指数呈南高北低,东高西低的格局。     

近60年宝鸡市主城区极端天气变化特征分析

全球气候变暖背景下研究极端天气发生规律对了解地区气候变化特征与提高区域防灾减灾能力具有重要的现实意义。以宝鸡市主城区1953-2013年逐日气温和降水资料为基础,运用线性倾向估计法、距平分析、异常度分析和Morlet小波分析等统计学方法研究其变化特征,并探讨了区域气候变化与极端天气事件的相关关系。结果表明:近60年宝鸡市主城区极端气温指标中极端最高气温、夏季日数和热夜日数均呈现出上升的趋势,极端最低气温、冰冻日数、霜冻日数表征为下降的趋势;近60年宝鸡市主城区年降水量与年极端最高降水量总体上呈减少的趋势;热夜日数存在11~14 a和26~28 a 2个时间尺度的周期变化,与太阳活动周期关系密切;霜冻日数存在阶段性变化周期。区域气候变暖、气候变率与极端天气事件的发生频率具有较高的相关性,但并不存在必然的联系。总体来看,近60年宝鸡市主城区气候向暖干化趋势发展,但也不能忽视极端强降水事件、低温霜冻等灾害的发生,相关部门应提高警惕以最大程度降低灾损。     

近63年陕西宝鸡极端强降水事件变化特征诊断

为明确宝鸡市极端强降水事件变化特征,掌握极端降水事件发生规律,以1952-2014年宝鸡气象站点逐日降水量实测值为基础,综合运用气候倾向率、Morlet小波函数、R/S分析法、Mann-Kendall非参数检验法对极端降水变化特征进行诊断分析。结果表明:宝鸡市近63 a来,除年降水总量、强降水量、中雨日数、大雨日数呈波动下降趋势外,其余指数呈现上升趋势,其中以极强降水量变化表现最为剧烈,变率超过1 mm/10a。强降水量和极强降水量呈现大小尺度相互嵌套的周期变化趋势,二者仅存在弱突变;未来宝鸡强降水变化与过去变化趋势一致将呈减少态势,极强降水变化以反向趋势呈减少态势发展。此外,各极端强降水指数与年降水总量、降水强度呈现正相关,年降水的变化可以很好的反映极端降水指数的变化。     

近60年三峡库区极端降水变化及其与环流指数遥相关分析

分析大尺度气候环流与极端降水相关性，对区域洪旱灾害预警和极端天气管理意义重大。现有研究较好揭示了单一环流指数的影响，而多种环流的影响特点尚不明确。基于三峡库区1960—2019年21个气象站的逐日降水数据，从降水持续性、绝对性等方面构建8个极端降水指数(CDD、CWD、R10、R20、Rx1d、Rx5d、R95p、R99p),运用Mann-Kendall趋势检验、Spearman相关分析和多元线性回归(MLR)等方法，分析了库区极端降水的时空变化，从单因子和多因子两方面揭示了气候环流与极端降水的相关性。结果表明：(1)近60年，库区R10、R20、Rx1d、Rx5d、R95p、R99p在空间上均呈西北向东南递减状态，与多年平均降水空间趋势相同；(2)CWD、CDD、R10、Rx5d总体呈下降趋势，而R20、Rx1d、R95p和R99p则表现为上升趋势，三峡库区持续降水事件的持续时间有所降低，但短期强降水事件发生的频次和强度均有所增加；(3)从极端降水与环流指数的遥相关分析来看，多因子回归分析对极端降水指数的解释程度优于单因子，其中EASMI和SASMI组合为最强解释因子组合。该研究成果...     

陕北黄土高原极端降水对温度变化的响应研究

随着全球变暖,极端降水事件频发,容易造成滑坡和洪水等自然灾害。研究极端降水与露点和地表温度变化的响应关系,可以为未来极端降水趋势的预测及其灾害风险研究提供可靠依据。以陕北黄土高原为研究区域,基于1970—2017年6个气象站的资料,选取6个极端降水指数,采用线性趋势法、滑动平均法和空间插值法等分析其极端降水指数的时空演变规律以及极端降水对露点和地表温度变化的响应特征,并评估其稳健性。结果表明：1970—2017年陕北黄土高原露点和地表温度呈波动上升趋势,极端降水指数中除持续湿润指数略呈下降趋势外,年总降水量、日降水强度、强降水量、强降水天数和5 d最大降水量均呈上升趋势,且呈现“南高北低”特征。日极端降水与露点温度的响应关系呈单调递增趋势,其响应强度均呈C-C标度,而日极端降水与地表温度的响应关系呈Hook结构,其在吴旗和横山站响应强度呈超C-C标度,在其余4个站均呈C-C标度,且日极端降水与露点温度的响应强度小于地表温度的。相比地表温度,极端降水与露点温度的响应关系更为稳健。     

1960—2018年嫩江流域极端降水事件时空变化特征

本文选取嫩江流域12个站点1960—2018年逐日降水资料,采用线性回归、Mann-Kendall检验、小波分析、R/S分析等方法,分析了该流域极端降水事件的时空变化特征及未来变化趋势.结果表明:流域平均年降水量、大雨日数、日最大降水量、强降水量等4个极端降水指数均表现出上升趋势,但趋势不显著;各极端降水指数时间序列均存在3个明显的周期变化;流域年降水量与强降水量空间分布趋势均为由上游至下游逐渐递减,暴雨中心出现在嫩江右岸支流雅鲁河上,各极端降水指数在流域内的多数地区均表现为正增长;未来流域多数地区各极端降水指数的变化趋势仍将以上升为主.     

黄河源区极端温度与降水时空变化

适宜的气候是生态良性发展的必要条件，极端温度与降水是生态恶化的重要影响因素，尤其在高纬度、高海拔、高寒地区，极端气候对生态环境的影响更为严重。黄河源区是黄河流域生态保护的重要区域，利用1988—2017年中国地面气温逐日0.5°×0.5°格点数据集(V2.0)和区域地面气象要素驱动数据集，分析了黄河源区30 a内极端温度和降水时空变化。结果表明：极端温度指数和极端降水指数时空变化具有明显规律性，30 a内极端温度不断升高、极端降水指数不断增大；极端温度指数在黄河源区中部、西北部、西部较小，在东北部、东部、东南部较大；极端降水指数在黄河源区从东南向西北逐渐减小。     

海河流域极端降水阈值确定与风险评估

随着全球变暖,极端降水发生频率和强度不断增加,研究流域极端降水风险分布有利于防灾减灾措施科学制定。本文以海河流域为对象,基于30个气象站点1990—2019年逐日降水资料,采用去趋势波动法(DFA)、百分位法、Pearson-Ⅲ概率分布计算极端降水阈值,分区提出极端降水阈值建议并探讨其时空变化规律,进一步基于危害性和脆弱性指标分析流域极端降水风险。结果表明：海河流域极端降水阈值西北地区为45 mm,东南地区为65 mm;近30年来极端降水天数呈减少趋势,其中东南地区下降幅度更大,且极端降水发生概率存在东部沿海区和西部五台山、原平附近两个高值中心区;海河流域极端降水风险自东南部沿海向西北内陆逐渐降低,其中较高和高风险区主要位于滦河下游、北三河下游、大清河下游、子牙河和徒骇马颊河,低和较低风险地区位于北部山区。     

横断山区极端气候变化的时空格局

针对全球气候变化下不同区域极端气候事件显著增加问题,为了揭示横断山区极端气候变化的时空演变规律,基于横断山区129个气象站点1970—2019年的逐日降水和气温数据,分析了横断山区27个极端气候指数的时空变化特征,利用广义极值分布揭示了部分极端指数的频率特征,并对比分析与其他地区极端气候指数变化的规律。研究表明:(1)近50年来横断山区大部分区域的各极端降水指数变化趋势不明显,北部极端降水事件的发生频次和强度低于南部。横断山区南部和西部边缘地区发生极端降水事件的频次和强度较大。(2)横断山区内90%以上站点的极端气温暖指数显著上升,极端气温冷指数显著下降。南北气温差异显著,以青藏高原为界,北部气温日较差大,平均在13.83℃,几乎无热夜日数,南部气温日较差小,平均为11.38℃,南部平均的冰冻日数在1 d左右。极端高温较普遍的发生在南部和东部的干旱河谷中,且发生强度有增加的趋势。(3)随着重现期的增加,持续干燥期(CDD)大于110 d的区域逐渐由西部扩大到金沙江下游流域;在不同重现期下,持续降雨期(CWD)和年降水总量(PRCPTOT)的高值区集中在西部和南部的边缘;北部的日最大降水量(RX1day)在不同重现期下变化不显著,在60 mm以下;最低气温极小值(TNn)和最高气温极大值(TXx)在空间分布上北低南高,40℃以上的高温普遍发生在南部的干旱河谷。     

1960-2016年三峡库区极端降水事件时空变化特征

利用三峡库区20个气象站1960-2016年的逐日降水资料,应用线性倾向估计、Mann-Kendall 突变分析法、小波分析法和克里金插值法,分析库区极端降水事件的时空变化特征。结果表明：1960-2016年,三峡库区极端降水事件总体上呈现减少的趋势,其中Rx5day、CWD减少趋势显著,而SDII、Rx1day、R99p等指数表现为不显著增加趋势,这可能是由于PRCPTOT减少速率小于CWD而造成了雨量再分配;极端降水指数突变多发生于1990年前后;PRCPTOT、R10、R95p的气候倾向率在三峡库区中部地区均表现为明显下降趋势,而CWD则在东北和西南部呈增加趋势,表明三峡库区极端降水存在均化的趋势;三峡库区极端降水指数的变化主周期相似,大多数为4~6 a的短周期,仅R10与R25存在12~16 a的中周期,表明三峡库区极端降水事件正在向强度大、周期短的方向演化;气候因子均对极端降水指数有较大影响,太阳黑子相对数与极端降水指数呈正相关关系,其他则为负相关,在时序性上,表现为PRCPTOT滞后于大多数气候因子。该研究可为三峡库区极端气候变化的模拟预测及防灾减灾提供参考。     

基于DFA的桑干河水文气象因子的趋势分析

研究区域的气象因子(气温、降水和蒸发)及径流的长期演变特性,对于水文水资源系统的预报、模拟具有十分重要的作用。采用非趋势波动(DFA)分析法,对桑干河近55年(1955年-2010年)的气象因子的变化及石匣里水文站1955年-1990年的径流量的变化进行了分析,计算得到气温、蒸发、降水和径流的标度指数的数值分别为0.523 9、0.696 8、0.723 7、1.201 1,其中气温、降水和蒸发的标度指数居于0.5～1之间,而径流的标度指数大于1,分析结果表明,未来该流域的气温将呈升高的趋势,而蒸发和降水呈逐渐减少的趋势,降水的减少将更为显著,径流未来的变化趋势不能用DFA法来识别,有待于进一步的研究。     

近53年长三角地区极端降水时空变化分析

近年来,全球气候变暖趋势越来越明显,极端降水加剧了长江流域的旱涝灾害风险。利用长三角地区34个气象站1960—2012年逐日降水资料,以百分位定义极端降水事件阈值,采用趋势分析、Mann-Kendall检验、GIS空间分析等方法,在资料均一性检验和资料质量控制后,对长三角地区近53 a的极端降水的时空演变特征进行了详细分析,结果表明①长三角极端降水阈值分布在30.7~46.7之间且都在大雨范围内,部分站点接近暴雨级别,分布呈现带状分布,苏北、浙西南和浙东南沿海部分站点极端降水阈值较大,而苏南、浙北以及上海一带较小;②极端降水频次和强度存在明显的年代际差异,表现为前期明显下降而后期缓慢上升的趋势,长三角降水变得更为异常,极端降水突变主要发生在1987年;③浙江西南部和东南沿海岛屿的极端降水频次和总量均较高, R_95T大值区主要分布在苏北以及浙江东南沿海;④极端降水频次的四季变化体现了一年中雨带的南北移动,同时也体现了沿海与内陆的降水差异;苏北赣榆站、浙江东部沿海及岛屿站点的降水变得较为极端,未来易发生暴雨和洪涝,而射阳及周围地区发生干旱的几率增大。     

1951—2020年大理市极端气候事件变化特征

【目的】在全球变暖的背景下，频发的极端气候事件愈发影响着人类生活、社会经济发展等。大理市是极端天气和气象灾害的多发区，亟需系统研究其极端气候事件变化特征。【方法】以大理市1951—2020年逐日气象观测数据为基础，对16个极端气温指数和11个极端降水指数运用线性倾向估计、Mann-Kendall突变检验、Pettitt、滑动t检验(MTT)、集合经验模态分解(EEMD)等方法对其变化趋势、突变特征及多时间尺度变化周期展开研究。【结果】结果显示：1951—2020年间大理市极端暖事件指数(SU25、WSDI、TN90p、TX90p)和TNx变化趋势为显著上升，而极端冷事件指数(FD0、CSDI、TN10p、TX10p)变化趋势呈下降。极端降水指数中，R10、R1、Rx5day、PRCPTOT与CWD下降显著；Pettitt、M-K及MTT法均得出FD0、SU25、WSDI、TNx、TN10p、TN90p、TX90p、R1与R10有明显突变点；EEMD所得到的各分量和趋势项表示不同尺度下极端气温指数和极端降水指数的变化特征。其中，极端气温指数的强周期主要为准3 a/7 a年际尺度周期及准1...     

近50a黄河三角洲极端降水事件特征研究

利用黄河三角洲地区5个气象站1961—2007年逐日实测降水资料,采用适合当地实际状况的通用极端气候指数,分析近50 a来黄河三角洲地区极端降水事件变化特征。结果表明:黄河三角洲地区的逐年最大日降水量、强降水日数、强降水强度、暴雨日数和暴雨强度等5个指数均呈现逐步下降趋势;从年代际特征来看,20世纪60年代至今大约经历了3个"先下降后上升"的变化过程;极端降水量与年降水总量存在较好的相关性,相关系数在0.75以上;最大日降水量、强降水日数和暴雨强度3个指数在70年代末和80年代初发生突变,其特征与华北中部地区基本保持一致。     

近55年来山东省极端气温事件时空分布特征

【目的】为了解山东省极端气温事件趋势变化和时空格局，【方法】基于1965—2019年93个气象站点逐日最高气温和最低气温，采用sen′s趋势、去趋势波动分析、皮尔逊相关性检验等方法及Arcgis软件分析了山东省极端气温事件的时空变化特征及影响因素。【结果】结果表明，与基准期(1965—1989年)相比，当前气候状况下(1990—2019年),山东省极端气温指数的暖指数、极值指数以及作物生长期指数大多呈现明显的增加趋势，冷极端气温指数和日气温较差则呈现减少趋势。【结论】除夏季日数外，其他极端气温指数未来变化趋势与过去相一致。当前气候状况下极端气温指数空间差异较为明显，青岛、烟台和威海等东部沿海城市以及临沂极端暖事件(冷事件)增加(减少)速率较其他地区更快。部分极端气温指数与经度和海拔呈现显著的相关性，与纬度相关性较低。山东省极端气温指数的时空变化与AMO、AO和EA/WR密切相关。欧亚大陆上空反气旋的增强加速了山东省升温。     

珠江流域极端降水群发性特征研究

全球气候持续变化下,极端气候事件及其衍生灾害对社会和经济的影响力和破坏力越来越严重。相对一般的极端降水事件而言群发性极端气候事件具有影响力更大、破坏力更强的特点。极端降水群发性事件的理解和定义多样,主要从区域丛集性角度研究珠江流域日降水极端事件的群发性规律及变化趋势。采用频数标准化分析了不同百分位阈值下极端降水群发性事件年际变化特征,采用k阶最近邻距离提取算法提取1959—2009年年际极端降水群发站点数,分析珠江流域51年来极端降水群发性特征。结果表明:a)不同百分位下,极端降水群发性年际变化趋势一致,阚值百分位越大,极端降水事件年际区分度越大;b)珠江流域1959—2009年,流域极端降水群发性站点数逐渐增多,极端降水群发性范围呈逐步扩大趋势。     

乌江中上游地区极端降水特征及未来预估

选取乌江中上游地区1961-2019年的逐日降水数据,采用趋势分析、EOF、小波分析等方法,研究极端降水在时空上的变化特征,同时为了使研究具有整体性,利用CMIP6中5个GCMs下的3种情景数据（SSP126、SSP245、SSP585),在降尺度处理后预估未来（2020-2100年）极端降水的变化。结果表明：1961-2019年整个流域地区极端降水事件虽然有增有减,但无显著性变化;在变化周期上,信号强烈的周期主要在23~30 a的时间尺度上,且贯穿整个时序;5个极端降水指数的第1模态表明其在空间变化上具有一致性,第2模态则有差异;未来极端降水事件整体上随SSPs情景的升高而愈发显著,且多以正趋势为主。研究结果可为乌江流域地区水安全管控、规划建设、防灾减灾等提供参考。     

1969—2019年四川省极端气温事件时空分布特征

【目的】全球气候变暖背景下极端气候事件频发，为诊断气候变化环境下四川省极端气温事件的动态演变特征，【方法】基于1969—2019年四川省33个国家地面气象观测站逐日最高和最低气温资料，利用线性倾向估计法、反距离加权法和Mann-Kendall突变检验法分析了四川省近50 a极端气温事件的时空变化特征，并探讨了海拔高度等因子对各极端气温指数的影响。【结果】结果显示：四川省极端气温事件存在明显的年际变化和空间分布特征，海拔高度为影响四川省极端气温指数的最主要影响因子。【结论】结果表明：(1)四川省极端暖事件显著增加，极端冷事件显著减少；极端气温指数中霜冻日数、冷日指数和冷夜指数均未检测到突变点，其余指数存在明显突变。(2)受复杂地形影响，四川省极端气温存在明显空间差异，位于低海拔地区的叙永为年内日最高气温值最大、高温日数出现最多的地区；高海拔地区的红原为年内日最低气温值最低的地区，色达为霜冻日数出现最多的地区，巴塘为暖日和暖夜日数最少的地区，若尔盖为冷日和冷夜日数最多的地区。(3)经度、海拔高度和平均气温均会影响极端气温指数，而海拔高度为极端气温指数的最主要影响因子，极端暖指数由低海拔区向...     

珠江三角洲地区极端降水时空演变特征

研究区域极端降水演变对科学应对变化环境下区域水资源利用及防灾减灾具有重要意义。选取气候变化检测指数专家组（ETCCDI）定义的6个极端降水指数（最大持续干旱日数、最大持续降水日数、极端降水日数、极端降水总量、最大日降水量和日降水强度）,采用线性趋势法和克里金插值法对珠江三角洲地区极端降水变化进行时空演变分析,并采用交叉小波识别大气环流异常因子（厄尔尼诺-南方涛动、北大西洋涛动、太平洋年代际振荡和印度洋偶极子）与极端降水的相关关系。结果显示:（1）除最大持续降水日数外,各极端降水指数均有不同程度增加,表明珠江三角洲地区极端降水正在增加,但变化不显著;（2）极端降水增加的站点主要集中在区域中部和北部,其中变化显著站点主要位于珠江口北部和区域北部;（3）不同气候态下各极端降水指数总体空间分布相似,但变化趋势空间差异较大,且变化幅度有所增加,表明随着年代际的推移极端降水越来越明显;（4）印度洋偶极子对最大持续干旱日数的影响最显著,而厄尔尼诺-南方涛动对其他极端降水指标的影响最显著。