北疆地区近53年极端气温事件及其影响因素分析

根据北疆地区1960—2012年31个气象站点的逐日最高气温和最低气温资料,采用线性趋势分析、主成分分析和反距离加权等方法对该地区的年平均最高气温、年平均最低气温和14个极端气温指数的时空变化特征进行了研究,并探讨了各极端气温指数与北极涛动指数、北大西洋涛动指数和厄尔尼诺-南方涛动之间的关系。研究表明:(1)近53年来,北疆地区年平均最低气温、年平均最高气温分别以0.49℃·(10a)~(-1)、0.22℃·(10a)~(-1)的年际倾向率呈显著的上升趋势;气温日较差以0.27℃·(10a)~(-1)的年际倾向率呈显著下降趋势。极端暖指数除暖昼日数、夏日日数和极端最高气温均表现为不显著的上升趋势外,其他暖指数均呈显著上升趋势;极端冷指数中除极端最低气温、日最高气温的极小值呈上升趋势外,其他冷指数均呈减小趋势;在空间变化上各极端气温指数均表现为在阿尔泰山东南部地区和伊犁河谷地区变化幅度较大,其他地区变化较小。(2)冷指数(冷夜、日最高气温的极小值、极端最低气温)的增温幅度明显大于部分暖指数(暖夜、日最低气温极大值、极端最高气温),这一变化特征在山麓、山谷等地区表现最为明显,而在这一地区夜指数(暖夜、冷夜)的变暖幅度也明显大于昼指数(暖昼、冷昼)。(3)极端气温指数与大气环流指数相关性分析表明,三种大气环流指数中北极涛动指数对北疆地区极端气温的影响最为明显,其次是北大西洋涛动指数,且这两种大气环流指数对研究区极端气温冷指数的影响较为显著,而厄尔尼诺-南方涛动对研究区极端气温影响较小。     

云南省丽江市1960 — 2017年极端气温变化特征

云南丽江市是位于南方且具有温带气候特点的地区,研究该区近58年极端气温变化对查明极端气温变化特点、规律和趋势具有重要科学意义,对极端气温引起的气象灾害的预防及减少气象灾害造成的损失有实际意义。利用丽江市气象站1960—2017年的日最高、最低气温和平均气温等气象数据,采用线性趋势分析法、累积距平值分析法、主成分分析法、Mann-Kendall突变检验法、Morlet复数小波变换系数及小波方差法,对选用的8个极端气温指数进行了研究。结果表明：丽江市的极端最高气温、极端最低气温、夏季日数、暖昼日数、暖夜日数等5个指数呈现上升趋势,冷昼日数、冷夜日数、霜冻日数等3个指数呈现下降趋势。主成分分析结果表明：丽江市的夏季日数、暖昼日数和暖夜日数的增加对气温升高起到了主要作用。突变分析表明：丽江各指数的突变年主要出现在21世纪初和1983年前后。Morlet小波分析表明：丽江市极端气温指数的主周期普遍为18年,个别指数有12年、30年的周期。初步认为,全球气温升高是导致研究区极端气温变化的主要原因,预测丽江市未来2—3年的气温仍会呈现上升趋势,且极端高温事件的发生频率呈现上升趋势。     

四川省乐山市近51年极端气温变化研究

基于1962—2012四川省乐山市每日气温资料,运用线性拟合及累积距平、Morlet复数小波等方法对WMO发布的10种极端气温指数进行了计算和分析。结果表明:(1)极端最高气温、极端最低气温都有上升趋势,霜冻、冷夜、冷昼呈下降趋势,夏日、热夜、暖夜、暖昼呈现出波动上升趋势。(2)年极端最高气温、暖夜、暖昼存在着27 a左右的周期,夏日、霜冻、热夜、冷夜、冷昼存在着28 a左右的周期,年极端最低气温存在着11 a左右的周期。除年极端最低气温外,其他的极端气温指数虽然主控周期不一致,但都存在28 a左右的周期。冷昼和暖昼变化较为复杂,存在4个周期。(3)极端天气暖指数呈上升趋势,夏日、热夜、暖夜、暖昼分别增加了15天、21天、32天、29天,极端天气冷指数呈下降趋势,霜冻、冷夜、冷昼分别减少了2天、24天、4天,乐山地区发生极端天气事件的可能性增加。(4)乐山市极端天气现象的发生与日益增加的人类活动以及全球变暖的大趋势密切相关。由于乐山市独特的地理位置,随着乐山市极端天气现象可能性的增加,乐山市发生干旱、洪涝、山地灾害的可能性也随之提高,需要做好预防准备。     

黑龙江哈尔滨地区近60年极端气温变化研究

用1955~2013年哈尔滨市、尚志市(县)和通河县逐日气温资料,采用线性倾向法、距平及累积距平法、Morlet复数小波、主成分分析、相关性分析和Mann-Kendall检验法,对11个常用气候指标进行分析。结果表明,哈尔滨夏、秋、冬季气温呈上升趋势,冬季升温极为显著,春季气温以0.60℃/10a的速度显著下降;年均气温、年均最低温、年均最高温均有所增加,年均最低气温升幅最大。年极端最高气温、年极端最低气温、夏日日数、热夜日数、暖夜日数和暖日日数6个指标呈上升趋势变化;结冰日数、霜冻日数、冷夜日数、冷日日数及气温年较差5个指数呈下降趋势。年极端最高气温、年极端最低气温及变化率较大的暖夜日数,均有28~30 a的第一主周期和17~18 a的第二主周期,冷夜主要有3、6和8 a的短周期。主成分分析结果表明,高载荷的指数暖夜、冷夜和暖日这些相对指数的变化是哈尔滨极端气温变化的主要原因。相关关系矩阵表明,相对指数间的相关性极为显著;各暖指标、各冷指标间呈正相关,暖指标和冷指标间呈负相关。Mann-Kendall检验得知,冰日、冷夜和冷日三个冷指标的突变发生在20世纪70s、80s,其他指标的突变主要发生在1990~1999年间。总之,哈尔滨平均气温以0.32℃/10a的速率增加,升温幅度高于全国平均升温值0.26℃/10a,研究结果可为防灾减灾提供理论依据。     

珠江流域1960—2012年极端气温的时空变化特征

根据珠江流域43个气象站点(1960—2012年)16个极端气温指标数据,采用线性回归、Mann-Kendall(M-K)和小波分析法分析珠江流域极端气温的时空变化特征。变化趋势分析表明,除结冰日数(ID0)、月最高气温极小值(TXn)、冷昼日数(TX10p)和作物生长期(GSL)4个指标呈现出不显著的变化趋势外,夏日日数(SU25)、热浪日数(TR20)尤其是暖夜日数则呈明显上升趋势(P0.05);空间变化分析表明,冷夜日数(TN10p)、冷日持续指数(CSDI)和昼夜温差幅度(DTR)以及冷昼日数(TX10p)在整个珠江流域大致呈下降趋势,其余10个指标大致呈上升趋势,呈现出较好的流域一致性;突变分析表明,除了ID0、TX10p和GSL三个指标之外,其余指标均通过了显著性检验,大多数突变点发生于1980年代,其中夏日日数(SU25)、热浪日数(TR20)的突变点分别为2001和1994年;周期分析表明,大部分指标呈现多个周期震荡,且都以2~4 a为主周期。SCSMI(南中国海夏季季风指数)与ENSO是造成研究区极端高气温的重要因素。     

珠江流域1960—2012年极端气温的时空变化特征

根据珠江流域43个气象站点（1960—2012年）16个极端气温指标数据,采用线性回归、Mann-Kendall （M-K）和小波分析法分析珠江流域极端气温的时空变化特征。变化趋势分析表明,除结冰日数（ID0）、月最高气温极小值（TXn）、冷昼日数（TX10p）和作物生长期（GSL）4个指标呈现出不显著的变化趋势外,夏日日数（SU25）、热浪日数（TR20）尤其是暖夜日数则呈明显上升趋势（P<0.05）;空间变化分析表明,冷夜日数（TN10p）、冷日持续指数（CSDI）和昼夜温差幅度（DTR）以及冷昼日数（TX10p）在整个珠江流域大致呈下降趋势,其余10个指标大致呈上升趋势,呈现出较好的流域一致性;突变分析表明,除了ID0、TX10p和GSL三个指标之外,其余指标均通过了显著性检验,大多数突变点发生于1980年代,其中夏日日数（SU25）、热浪日数（TR20）的突变点分别为2001和1994年;周期分析表明,大部分指标呈现多个周期震荡,且都以2~4 a为主周期。SCSMI（南中国海夏季季风指数）与ENSO是造成研究区极端高气温的重要因素。     

湖南省常德市近50年极端气温变化特征及周期

利用1963—2012年湖南省常德市逐日气温观测资料,运用线性拟合、主成分分析、Mann-Kendall突变检验和Morlet复数小波等方法对WMO发布的10种极端气温指数进行了计算和分析。结果表明常德地区近50年来,极端最高气温、极端最低气温都呈上升趋势,冰日、霜日、冷夜、冷日数量呈下降趋势,夏日、热夜、暖夜、暖日数量呈上升趋势。除冰日天数未出现突变外,各极端气温指标的突变基本发生在1980年代到1990年代末。极端最高气温、极端最低气温、夏日、热夜、霜目、暖夜、冷日、冷夜、暖日都存在27 a左右的周期,冰日存在29 a左右的周期。总体来说,近50年来,常德地区极端天气热指数呈上升趋势,极端天气冷指数呈下降趋势,发生极端天气现象的可能性增加。由此可能造成夏季高温干旱和暖冬等灾害,需要及时采取预防措施,防止高温干旱和暖冬等情况对工农业生产和居民生活带来负面影响。     

太原市城市化发展对城市气温变化影响的定量化研究

采用位于同一纬度的太原气象站与远郊区农村气象站获取的1957年-2014年的气象数据,用皮尔卡森相关系数、一元线性回归、城市化影响分析等方法研究了在全球气候变暖背景下城市地区气温变化趋势以及城市化影响.结果表明:城市年平均气温升高趋势明显高于农村;城市年极端高温与农村极端高温升高趋势差异不明显;城市年极端低温升高趋势显著高于农村.就城市化影响而言,城市化对年平均气温、年极端低温趋势影响明显,但对年极端高温趋势影响微弱.     

河南信阳市近62年来极端气温变化特征及周期分析

通过对河南省信阳市每日气温资料的搜集和整理,运用线性拟合及累积距平、Morlet复数小波等方法对WMO发布的10种极端气温指数进行了计算和分析。研究了信阳地区近62年来极端气温变化特征及周期性。结果表明,近62年来信阳地区的极端最高气温几乎没有变化,极端最低气温在波动变化中有小幅上升趋势,夏日、热夜、暖夜天数呈现波动上升,冰日、霜日、冷夜、冷日天数呈下降趋势。极端最高气温、极端最低气温、冷夜、暖夜、冷日、暖日都存在35 a左右的周期。夏日、冰日、热夜、霜日存在37 a左右周期。冰日的变化存在着5个左右的周期,极端最低气温、冷日与冷夜的变化存在4个左右的周期。其中极端最低气温、霜日、冰日、冷夜、冷日、暖夜都有5 a以下的周期。冷夜和暖夜、冷日和暖日、夏日和冰日以及热夜和霜夜存在负相关的关系,其中冷夜和暖夜以及热夜和霜日的变化幅度较大,它们之间有负相关关系。冷日和暖日以及夏日和冰日的变化较小,负相关的关系不太明显。总体来说,近60年来,信阳地区极端天气热指数呈上升趋势,极端天气冷指数呈下降趋势,整体气温呈现上升的趋势,其中近二十年气温上升更明显。     

近70年昆明市气温变化与城市化影响研究

利用昆明市近70年气温资料,研究其变化趋势,结果表明,昆明市平均气温、最高气温、最低气温、极端最高气温、极端最低气温的气候倾向率均为上升趋势,最高和最低气温、极端最高和极端最低气温存在不对称变化。昆明市夏季发生极端高温几率正在增大,而在其它季节昆明极端寒害在减弱。突变分析发现昆明年平均气温、平均最低气温、极端最高和极端最低气温均在1990年初出现异常增暖。在2006年昆明观测站搬迁后,由于大型水体、城市化建设等对气温贡献率的影响,UHI变化趋势呈复杂多变的特征。昆明市在冬春季平均气温、最低气温和极端最低气温对应的城市热岛效应最明显。最低气温对应的城市热岛效应在春季体现最为突出,在气温比较高时,热岛效应并不显著。主成分分析发现,1987—2017年影响昆明市城区气温增温的主导因素是城镇人口、城市化率、人均GDP。     

西北地区近50a气温和降水极端事件的变化特征

采用1960-2009年西北地区124个气象站点的逐日最高气温、最低气温和日降水量资料,对该地区极端气候变化进行了研究探讨,并在此基础上尝试预测了未来该地区极端气候变化的情形。研究表明:近50 a以来,西北地区夏季天数、生物生长季、热夜天数、高温天数分别以2.31、2.98、1.07、0.45 d·(10 a)^-1的速度显著增加;结冰天数、最大连续霜冻天数、低温天数分别以-2.51、-1.79、-3.62 d·(10 a)^-1的趋势在显著减少;极端气温年较差也以-0.39℃·(10 a)^-1的速度在减少;除极端气温年较差外,极端温度指数和年平均气温有很好的相关性;最大的1和5天降水总量、逐年平均降水强度和持续干旱天数呈增加趋势,而中雨天数和持续降水天数呈减少趋势;除持续干旱天数外,年降水总量与其他极端降水指标有很好的相关;从空间分布和各气候区来看,极端气候增加或减少的趋势及其与年平均气温或年总降水量相关性不尽相同。     

最低气温对兰州市呼吸系统疾病就诊人次的影响研究

通过2013年1月1日~2017年7月31日兰州市呼吸系统疾病逐日就诊资料和气象资料,采用分布滞后非线性模型（DLNM）方法,分析0~30d滞后影响,研究极端低温对不同年龄（<15岁、16~45岁、46~60岁、>60岁）和性别人群呼吸系统疾病就诊人次的影响.结果发现：日均最低温度对相对危险度（RR）的最大RR变化范围为0.89~1.41,变化趋势整体呈现出V字型,在低温附近,温度越低,RR越高;滞后0~4d,极端低温代表的冷效应影响最为显著;滞后5~19d,在日均最低温度0℃附近,出现新的峰值,冷效应对RR的贡献有所下降,热效应对RR的贡献完全消失;滞后20~30d,日均最低温度为-10℃时,出现RR最小值,0℃温度点附近维持RR峰值;滞后22d时,滞后影响完全消失.在极端低温条件下,呼吸系统疾病对低龄人群表现出长期滞后性和高发性,对高龄人群表现出短期滞后性.男性比女性患病的滞后效应更长,患病风险更大.     

近33 a西北太平洋极端海表温度事件的变化特征及与ENSO的关系

使用1982~2014年美国国家海洋和大气管理局（national oceanic and atmospheric administration,NOAA）最优插值1/4度逐日海温分析资料,分析西北太平洋极端海表温度（sea surface temperature,SST）事件的变化特征,探讨极端SST事件与ENSO（El Ni?o-southern oscillation,ENSO）之间的关系。结果表明:极端高温事件的频率明显增大,20世纪80年代为2~5 a一遇,20世纪90年代为1~4 a一遇,21世纪以来,除2004和2011年外,其余年份均有发生。极端高温发生天数呈线性增加趋势,增长速率为30 d/10 a。单次极端高温事件持续时间逐渐增长,增长速率为0.56 d/次,且平均温度和最高温度也呈上升趋势,上升速率分别为0.032℃/次和0.049℃/次。相反的是,极端低温事件的频率明显减小,1982~2000年为1~2 a一遇,21世纪以来,发生次数明显减少。极端低温发生天数和单次事件的持续时间均明显减少,减少速率分别为-27 d/10 a和-1.6 d/次。单次极端低温事件的平均温度和最低温度呈线性上升趋势,增长速率分别为0.0087℃/次和0.017℃/次。极端高温事件呈现1~4 a和4~7 a周期的高低频震荡,低温事件呈现多尺度周期变化,主周期尺度为3~4 a。Nino 3.4区下半年ENSO指数与西北太平洋极端高温呈显著负相关,与极端低温事件呈显著正相关。意味着在La Ni?a年份,极端高温事件更容易发生。反之,在El Ni?o年份,极端低温事件容易发生。     

近25年雅鲁藏布江中游蒸发皿蒸发量及其影响因素的变化

采用气候倾向率方法,对西藏雅鲁藏布江(下称"雅江")中游1981~2005年14个气象站年、季小型蒸发皿蒸发量及其影响气候因子的变化趋势进行了分析。结果表明:近25年西藏雅江中游年蒸发皿蒸发量在流域绝大部分站点均呈现显著的减少趋势,平均减幅为109.92mm,以夏季减少趋势最明显。影响蒸发皿蒸发量的主要气候因子日照时数、平均风速呈现显著下降趋势,平均相对湿度、降水量表现为显著增加,平均气温显著升高,平均最低气温的升温速率(0.52℃/10a)明显比平均最高气温的升温速率(0.23℃/10a)大,导致气温日较差减少(-0.29℃/10a)。因此,雅江中游年日照时数和平均风速的显著下降,以及年平均相对湿度的明显增加可能是年蒸发皿蒸发量显著下降的主要原因,平均气温日较差的显著减小和降水量的增加在蒸发量减少趋势中的作用也不可忽视。     

中国西北地区1961—2009年极端高温事件的演变特征

利用中国西北地区135个测站1961—2009年历年逐日地面最高气温和NCEP/NCAR资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall、子波分析、合成分析等方法,分析了近49 a西北地区高温事件的演变特征。结果表明:西北地区极端高温的高值区在新疆大部分地区、河西走廊西部、甘肃中北部、陇东南、宁夏北部和陕西,这些地方的高温阈值在30 ℃以上;区域年极端高温频率以1.8 d/10 a的速率显著增多,1970年代中期高温日数发生由少至多的转型,1994年有突变,高温频数有显著的3~5 a周期,目前仍处于高温频发阶段;极端最高气温介于22.5~47.8 ℃之间,最大值出现在吐鲁番盆地。4—10月皆可出现高温,但主要出现在6—8月,其中7月最多。6月高温频率增加最显著,其他月份增加不明显;高温越强,持续日数越长,高温频发的时段也是高温最强的时段。气候变暖导致极端高温事件增多,强度增强。从大气环流合成分析表明,乌山脊、巴尔喀什湖低槽和蒙古脊中高层位置稳定,大气为准正压状态,西北地区在蒙古高脊控制下,有利于形成大范围持续性高温天气。     

中全新世全球极端温度响应:基于MPI-ESM-P模拟试验

中全新世是北半球轨道时间尺度距今最近的温暖期,是当前全球变暖的历史相似型之一,研究该阶段极端温度的变化有助于理解典型温暖期极端温度的响应和机制。利用MPI-ESM-P海气耦合模式中全新世暖期试验与工业革命前试验数据,分析中全新世暖期全球极端温度的响应。结果表明:由于北半球夏季轨道日射量的增加,与工业革命前相比,中全新世平均温度在极地海洋以及夏季北半球中高纬度陆地地区升高,其余区域温度降低;平均温度升高的区域,极端高温与极端低温也将上升,暖事件频率增加;陆地区域日最高温相关指标比日最低温相关指标的变化幅度更大;相对于极端高温事件的响应,极地海洋地区极端低温事件的响应更为显著,冷事件频率显著减少,全年高于0℃的天数显著增加。     

1961-2012 年西藏极端降水事件的变化

利用18 个气象站点1961-2012 年逐日降水量资料,计算了10 个极端降水指数,采用滑动平均、线性回归、Mann-Kendall 非参数检验和Morlet 小波分析等方法,分析了西藏极端降水事件的变化规律。结果表明：西藏近52 a 连续干旱日数（CDD）呈显著减少趋势,最大5 d 降水量也趋于减少但不显著,大雨日数和强降水量的线性趋势不明显,其他6 个极端降水指数都表现为增加趋势且不显著。与全球、青藏高原及其周边地区比较,西藏CDD和连续湿日的变幅明显偏大,最大1 日降水量、强降水量和极强降水量的变幅明显偏小。除CDD外,极端降水指数的变化趋势与海拔高度呈显著的二次曲线关系,仅有中雨日数的变化趋势与经度呈显著的正相关。在近52 a 的时间尺度上各项极端降水指数都存在3～4 a 显著周期,多数指数也存在12a、15 a 和16 a 的周期。在时间转折上,CDD的突变点时间较早,从1974 年开始;中雨日数、连续湿日和年总降水量的突变点发生在20 世纪80 年代末。从空间分布来看,那曲地区西部是极端降水指数变化最为显著的区域,雅鲁藏布江中游大部的多数极端降水指标趋于下降,而山南地区南部、林芝地区东南部的降水极值和降水强度都在增加。     

红河流域1960-2007年极端降水事件的时空变化特征

利用中国境内红河流域23个气象站点1960-2007年的逐日降水数据,基于极端降水指数分析流域极端降水事件的时空变化特征。结果表明:极端降水频次和强度表现出从东南向西北递减的特征,高值区分布在江城-绿春-金平-河口一线以南,低值区分布在巍山-南涧-弥渡一线以北及元江中游河谷;极端降水频次峰值出现在7月,汛期极端降水出现频次占全年的91.48%。1960-2007年期间,极端降水指数均表现出上升趋势,其中,极端降水贡献率和平均日降水强度上升趋势较为显著,线性趋势值分别为0.68%·(10 a)^-1和0.17 mm·d^-1·(10 a)^-1。除了平均日降水强度整体上表现出上升的趋势外,其余5个极端降水指数趋势变化具有空间差异性,增加的站点大多分布在李仙江上游、 元江中上游和藤条江流域,减小的站点大多分布在李仙江下游、 元江下游和盘龙河流域。     

廊坊市近50年气温的时空变化特征

采用1964—2013年廊坊市9个气象站的气温观测资料,分析廊坊市日平均气温、日最高气温、日最低气温的时空变化特征,并利用Morlet小波变化和Mann—Kendall突变检验等方法对廊坊市日平均、日最高、日最低气温进行周期分析和突变检验。结果表明:(1)平均气温、平均最高气温、平均最低气温和高温极值变暖趋势显著,年际增长率分别为0.38℃/10a、0.28℃/10a、0.38℃/10a、0.36℃/10a;(2)平均气温、平均最高气温、平均最低气温、高温极值、低温极值和高温日数均具有4~6a的短周期、9a的较长周期和一个年代际的长周期;(3)20世纪80年代中期到90年代中期平均气温、平均最高气温、平均最低气温、高温极值、低温极值和高温日数均存在一个显著突变;(4)平均气温、平均最高气温、平均最低气温、高温极值、低温极值和高温日数在空间分布上均呈现南高北低趋势。