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。     

1960-2016年陕西省极端气温的时空变化研究

针对陕西省近年来极端气温事件发生频率增加这一现象,选用1960-2016年陕西省34个气象站年逐日气温资料,运用线性倾向法、M-K突变检验法、小波分析法研究陕西省极端气温事件的时空变化规律。结果表明:时间上对极端气温指数的全省均值和分区均值的突变分析可知,极端气温冷指数频率减少且数值呈现下降趋势,极端气温暖指数频率增加且数值呈现上升趋势;其中关中地区的指数突变的权重对于陕西省整体的贡献最大。陕西省各季度平均气温均以11 a、16 a、29 a为周期,29 a为主周期(冬季以9 a为主周期除外),极端气温暖指数中热夜日数、暖昼日数和暖夜日数均存在5 a或6 a的主周期,极端气温冷指数中冰冻日数、冷昼日数和冷夜日数均存在27 a的主周期,且在陕北、关中、陕南三个分区,极端气温冷暖频率的变化周期一致;空间上陕西省1960-2016年气温异常的空间型表现主要为总体一致性,极端气温暖指数普遍呈上升趋势且主要集中于关中与陕南地区;极端气温冷指数变化普遍呈下降趋势且主要集中于关中与陕北地区;陕西省各分区极端气温指数变化对全球气候变暖有较好的响应。     

黄河下游冬季极端低温变化特征及对凌情的影响研究

为研究黄河下游冬季极端低温变化规律及其对凌情的影响情况,利用黄河下游3个气象站1951—2017年逐日最高、最低气温序列资料,计算出霜冻日数、结冰日数、冷昼日数、冷夜日数、寒潮持续日数、月最低气温极大值和极小值等7个极端低温指数的年际序列,应用线性倾向估计法、累积距平、Mann-Kendall检验、小波分析和相关性分析等方法分析近67年来各极端低温指数的变化规律及其与凌情特征值间的相关性。结果表明:霜冻日数(FD0)、结冰日数(ID0)、冷昼日数(TX10p)、冷夜日数(TN10p)、寒潮持续日数(CSDI)分别以2.5 d/10 a、1.4 d/10 a、1.4 d/10 a、2.2 d/10 a、1.1 d/10 a的速率显著下降(P0.01);月最低气温极大值(TNx)和月最低气温极小值(TNn)分别以0.44℃/10 a、0.62℃/10 a的速率显著上升(P0.01);极端低温指数的突变年份集中在20世纪80年代,在近67 a时间尺度上极端低温各项指数的显著周期集中于9～14 a。结冰日数、冷夜日数及月最低气温极小值与凌情特征值之间为强相关性,可以作为识别黄河下游凌情严重程度的敏感因子。研究结果可为黄河下游地区应对气候变化和滩区防凌保安提供参考。     

辽河流域近60年极端气温指数时空变化特征分析

结合世界气象组织推荐的8个极端气温指数,对辽河流域1954—2018年的极端气温指数时空变化特征进行分析。结果表明:受气候变暖影响,辽河流域冰冻日数及冷夜指数呈现较为明显的递减变化,暖昼指数呈现递增变化,其他指数变化较为平稳。除日较差指数外,其余极端气温指数突变点较为集中,均分布在2000年以后。夏季日数及暖夜指数从南向北逐步递减。气温日较差从东向西逐步递增,且递增幅度增加显著。     

大理地区极端气候事件长期变化特征研究

利用大理气象站的1960—2014年逐日降水和气温资料,计算出12个极端气候指数,采用线性趋势分析,M-K方法、Pettitt法相结合和谐波分析等方法对极端气候指数的趋势、周期和突变进行分析,得出如下结论:(1)整体来看,大理地区的极端降水指数中,最大1 d降水量、大雨日数、连续湿日、强降水量以及年降水量分别以1.278、0.211、0.1、6.987、15.25 mm/10a的趋势在减少,降水强度以0.03 mm·d-1·(10 a)-1的趋势增加;极端温度指数中,年平均温度以0.15℃/10a的趋势在增加,暖昼、暖夜、热持续天数的增加速率分别为43%、39%、2.56 d/10a,冷昼、冷夜、冷持续日数分别以5%、43%、0.8 d/10a的趋势在减少;(2)极端降水指数中存在4、6、20、27 a不同的主周期变化;极端温度指数中,冷夜、暖夜、暖昼、冷持续指数的主周期为27a,与年平均气温的周期变化一致;(3)热持续日数和暖昼的大幅变化对大理地区的增温现象产生一定影响;(4)年降水量在2011年发生突变,其它极端降水指数均未检测到显著性突变,年平均气温在2006年发生显著性突变,冷夜、暖夜、暖昼指数在90年代前后发生突变,并且均通过了0.01的显著性检验。     

昆明地区降水、气温及极端天气的长期变化趋势

利用昆明气象站1951年-2013年逐日气温和降水资料,采用线性趋势、Sen斜率估计、Mann-Kendall等方法分析昆明降水、气温和极端天气的变化特征与趋势,结果表明:1951年-2013年间,1994是年平均气温突变点;年平均气温和四季气温均呈升温趋势;年降水量和夏、秋两季降水量呈下降趋势,春、冬两季降水呈上升趋势,但趋势并不显著;在极端降水指数中,持续湿期呈下降趋势,持续干期和一日最大降水量呈上升趋势,趋势并不显著;在极端温度指数中,热日持续指数、暖夜指数及暖昼指数均呈显著上升趋势,冷日持续指数、冷夜指数及冷日指数均呈显著下降趋势。     

1960—2010年河南省极端气候事件变化趋势

根据1960—2010年河南省18个气象观测站的逐日平均气温、最低气温、最高气温及降水资料,采用国际气候诊断与指数小组所定义的极端气候指标,通过Mann Kendall检测、线性趋势法等方法对河南省极端气候的变化趋势进行了分析。结果表明:1河南省冷夜、冷日均呈减小趋势,暖夜、暖日均呈增大趋势,年湿期降水总量、重湿日数和简单降水强度指数均呈增大趋势;220世纪80年代后极端降水事件呈明显增加趋势;3大多数站点在20世纪80年代后年最高气温和年最低气温均显著升高。     

1971-2015年鄂西山地极端气温变化特征分析

为深入了解全球气候变暖背景下鄂西山地极端气温事件的变化规律与特征,基于1971-2015年恩施、巴东、来凤、房县4个气象台站的逐日数据,采用线性回归、滑动平均、Mann-Kendall检验和小波分析方法,探讨分析了鄂西地区极端气温的时空变化特征。结果表明：1971-2015年鄂西山地极端最低气温、极端最高气温和高温日数均呈上升趋势,其中极端最低气温的升幅最大,霜冻日数呈减少趋势;极端冷事件数逐年减少,极端热事件数逐年增多,突变年份分别为1996和2007年。鄂西山地极端气温事件具有5、18 a等周期的周期性变化特征,极端气温事件发生频率具有明显交替的变化特征。研究结果能够对鄂西地区防灾减灾,构建极端气温气象灾害的综合防范机制提供参考依据。     

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。     

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...     

南水北调中线工程沿线寒潮及区域极端低温 时空变化规律

为掌握南水北调中线工程沿线寒潮及区域极端低温时空变化规律，基于南水北调中线工程陶岔渠首至北拒 马河暗渠沿线 40?km 宽度范围内的 56 个气象站点 1960—2020 年日最低、最高气温数据资料，分析 5 个极端气候 指数时空变化规律，另外计算 9 个典型气象站 1960—2020 年寒潮发生频次，采用 Sen 斜率估计方法进一步分析 其变化趋势。结果表明：9 个典型气象站中，1960—2020 年 7 个气象站寒潮发生频次总体呈减少趋势；2 个气象站 寒潮发生频次总体呈下降趋势，但 2000 年以来呈现明显增多的异常趋势；邢台以北区域随纬度升高寒潮呈增多 趋势。对于极端气候指数 1960—2020 年 9 个气象站每年度日最低气温的最小值总体均呈现上升趋势，但 1990 年 以来保定站呈现不升反降的异常趋势，邢台、石家庄两站也基本不再上升，处于上升停滞状态；霜冻日数（每年度 日最低气温<0℃ 的天数）、冰冻日数（每年度日最高气温<0℃ 的天数）、冷夜（最低气温<10% 分位值的天数）等极 端气候指数总体呈现不同的下降趋势，但邢台以北等站点也呈现不降反升或者下降停滞的异常状态。从空间变 化趋势上来看，各气候指数相互之间未呈现整体上一致性的变化规律，冰冻日数沿南水北调中线从南到北下降速 率总体呈加快趋势。     

1960年-2012年长三角地区极端气温时空变化特征

利用1960年-2012年长三角地区34个气象站逐日气温资料,采用趋势分析、小波分析、Mann-Kendall检验、样条插值等方法,分析了长三角地区的极端气温时空变化特征。结果表明:近53年,冷指数均呈显著上升趋势,且均通过了0.01的信度检验,气候倾向率分别达-2.8d/(10a)、-4.1d/(10a)和0.45℃/(10a),暖指数虽也有上升趋势但趋势较为不显著,仅有暖昼指数与极端最高气温通过了0.05的信度检验。空间分布上,高温日数和极端最高气温呈北低南高、东低西高、沿海低内陆高的分布规律,低温日数和极端最低气温与之相反。变化趋势上,极端气温指数基本均表现为上升趋势,其中极端低温和极端高温上升趋势最明显的地区为上海、南京、杭州等大城市及其周边区域。     

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。     

松花江流域NPP时空演变及其对极端气候的响应机制

为探究全球气候变化条件下松花江流域陆地生态系统健康程度的变化特征,基于2000—2020年MODIS MOD17A3HGF数据集,采用趋势分析、相关性分析、M-K检验、地理探测器和相对重要性分析等方法,结合气象站点数据和土地利用数据,分析植被净初级生产力（net primary productivity,NPP）时空演变特征及其对极端气候事件的响应机制。结果表明：松花江流域年均NPP值为407.45g/m2（以C计,下同）,以年均4.82g/m2的速率显著上升（p<0.01）;极端降水事件对植被NPP空间分异性的影响强于极端气温事件,极端气候指数间交互作用的影响大于单一极端气候指数的影响,流域及农田和草地生态系统NPP主要受总降水量（PRCPTOT）与年平均最低气温（TMIN）交互作用的影响,森林、湿地和聚落生态系统NPP分别受中雨日数（R10mm）与年平均最高气温（TMAX）交互作用、强降水量（R95P）与TMIN交互作用和 R10mm与暖夜日数（TN90P）交互作用的影响;时间尺度上PRCPTOT、TMAX和TMIN是植被NPP的主要影响因素,空间尺度上PRCPTOT和TMIN是多年平均NPP的主要影响因素。研究结果可为量化气候变化背景下区域生态系统健康程度和应对极端气候事件措施的制定提供科学依据。     

基于时空分异的中国1961—2018年不同极端气温指数演变特征

为诊断变化环境下中国极端气温事件的动态演变特征,基于中国气象局国家气象信息中心的《中国地面气象要素年值数据集》的545个气象站点观测数据,考虑平均气温、气温年较差、极端最高气温和极端最低气温4项指标,采用距平分析、线性趋势、变异系数等多种统计方法,从多属性角度诊断1961—2018年中国极端气温指数时空分异特征。结果表明:(1)在气候态上,1961—2018年中国不同极端气温指数表现出多种时空分异特征,首先是纬度主导下的南北分异,其次是经度主导下的东西分异,最后是海拔主导下的高低分异。(2)在年代距平上,中国平均气温距平随年代发展逐渐由负距平为主演变为以正距平为主。气温年较差距平在东西地区具有年代差异特征。极端最高气温距平在西藏地区演变特征与平均气温距平相一致。极端最低气温距平在1960年代和1970年代以负距平为主,而在1980—2010年代以正距平为主,且具有东西和南北分异特征。(3)在变化趋势上,中国平均气温和极端最低气温在1961—2018年均以增加趋势为主,且多数地区增加趋势速率分别超过了0.8℃/10 a和0.4℃/10 a。气温年较差和极端最高气温在西藏地区以减少趋势为主,且多数地区的减少趋势速率超过了0.4℃/10 a。中国整体趋于增暖的背景下,东部地区的高温事件在区域增多增强。(4)在年际变异上,1961—2018年中国平均气温年际变异最大,极端最低气温次之,气温年较差再次之,极端最高气温最小。上述结果表明中国气温在朝着极端化方向发展,需要高度关注极端气温事件风险及其引发的工程灾害事件。     

赣南地区近58年来极端气候变化趋势分析

极端天气事件对人类和自然环境的影响巨大,为评估其变化趋势,采用Mann-Kendall趋势检验和线性倾向估计法分析了赣南地区1956—2013年基于气温和极端降水的8个指标的变化趋势。结果表明:①年降雨总量没有显著变化,季节性变化差异较大;②气温在年尺度和季节尺度变化一致,几乎全部站点年最高气温和年最低气温都有显著上升趋势,且秋季上升幅度最大,其最低气温最大上升幅度为每10 a上升0.39 ℃;除春季外,日温差均为减小趋势;③极端降水事件有增加趋势,年尺度上最大日降雨量和最大3日降雨量均有显著增加趋势,冬季增加趋势更加显著。本研究结果显示赣南地区气温变化趋势与全球变暖保持一致,极端降水事件也在加剧。     

河套地区1951—2014年极端气温事件特征分析

在模糊聚类法划分子区域的基础上,采用河套地区73个国家基本气象站1951—2014年气象数据,将Kendall-tau非参数检验方法,Sens斜率估计方法以及Savitzky-Golay平滑滤波方法相结合,分析该地区18个气温指数的变化趋势。结果表明：（1）在河套地区的干旱半干旱子区（地处黄河上游）,湿润半湿润子区（地处黄河中下游）,极端气温事件的变化趋势基本相近,但强度不同,空间分布不一致。（2）在时间尺度上,发现河套地区近60年存在极端气温事件上升趋势,说明河套地区与全球变暖之间有紧密的响应关系。（3）在空间尺度上,各个指数在河套地区分布差异明显。多个指数在干旱子区的变化率大于湿润子区;干旱区各个指数变化显著的气象站点的占比高于湿润子区。有些指数在个别小区域与整个河套地区变化趋势不同,可能存在的原因有城市热岛、山丘地局部小气候,但有待进一步分析验证。（4）气温日较差、平均最高气温、平均最低气温、日最低气温的极低值、日最低气温的极高值、日最高气温的极低值、日最高气温的极高值指数变化趋势都在2000年左右开始变缓,这可能与全球气候变暖减缓有关。     

蚂蚁森林种植地鄂尔多斯市1959-2018年气温及降水变化特征研究

基于鄂尔多斯市3个气象站点1959-2018年逐月降水及气温数据,使用M-K检验法、滑动平均、Morlet小波分析法、线性回归及R/S分析法,对蚂蚁森林种植地鄂尔多斯市1959-2018年气温及降水特征进行分析。结果表明:近60年鄂尔多斯市年平均气温、年降水量和年极端气温呈上升趋势,气候正向暖湿化发展; 1993、1970、1987和1961年分别为年平均气温和年极端最高、最低气温以及年降水量的突变时间;年极端最低、最高气温和年降水量以及年平均气温的共振周期为28 a;在鄂尔多斯市未来气候变化特征分析的Hurst指数中,年降水量小于0. 5,年极端最低气温、最高气温和年平均气温均高于0. 5,表明气温在未来一段时期还会呈上升趋势,降水则呈下降趋势。     

滇中地区极端降水事件的时空变化特征分析

近年来,极端降水事件频发,对社会经济发展带来一定损失。为探讨云南省滇中地区极端降水事件的变化规律,根据1964~2013年滇中地区49个气象站点逐日的降水数据,采用M-K秩次检验方法,结合线性趋势和5 a滑动平均法,分析滇中地区极端降水事件的时空变化特征。结果表明:(1)在时间尺度上,强降水日数和最多连续雨日天数呈显著减少趋势,普通日降水强度呈弱减少趋势,最多连续无雨日天数呈显著上升趋势,极端降水事件突变多发生在2002~2008年间;(2)在空间尺度上,普通日降水强度整体上表现出中部高,东北和西北部低的趋势;强降水日数和最多连续无雨日天数整体呈现出中西部低,东南和西北部高的趋势,并出现了明显的低值区,而最多连续雨日天数基本呈现出相反的空间分布特征;(3)在空间变化趋势方面,近50 a滇中地区降水呈减少的趋势,中东部地区降水减少趋势最为显著,且普通日降水强度呈显著减少趋势,而西南部最多连续无雨日数则呈现显著上升趋势。由分析结果可知,滇中地区干旱趋势明显加剧,尤其是中东部。