近60年中国不同气候区极端温度事件的时空变化特征

利用1956-2015年中国200个气象站点的逐日最高和最低气温资料,采用国际ETCCDI推荐的10个极端温度指标,结合Mann-Kendall非参数检验、Sen’s slope斜率估计和Pettitt突变点检验等方法,研究了中国近60a极端温度事件的变化趋势及其在中国四大气候区的空间分布特征。结果表明：（1）整体上看,暖夜日数（TN90p）、暖昼日数（TX90p）分别以2.12和1.00d10a-1（P<0.01）的速度显著增加,而冷夜日数（TN10p）、冷昼日数（TX10p）以1.44和0.70d10a-1（P<0.01）的速度显著下降;基于阈值的极端温度事件指标中,霜冻日数（FD0）显著下降（2.84d10a-1,P<0.01）,夏日日数（SU25）和热夜日数（TR20）均显著上升（分别为1.77和1.44d10a-1,P<0.01）;基于持续期的指标中,暖日持续日数（WSDI）和作物生长期（GSL）表现为显著上升趋势,而冷日持续日数（CSDI）在全国范围内变化不显著。（2）冷指标的变暖幅度大于暖指标的变暖幅度;与最低气温相关联的夜指数（如TN10p、TN90p和FD0）的变暖幅度明显大于与最高气温相关联的昼指数（如TX10p、TX90p和WSDI）的变暖幅度。（3）四个气候区极端温度事件发生突变的时间段主要集中在20世纪80年代和90年代,80年代中期以后绝大部分指标的变化幅度相对以前更为显著。（4）在空间上,极端温度指标变化幅度在各区域间差异较大;高原山地气候区冷指数减小幅度最大,部分暖指数（如SU25、TR20和WSDI）在（亚）热带季风性气候区增长幅度最大。     

黄河流域极端气温指数的气候演变特征分析

利用黄河流域1963-2013年59个站点日最高和最低气温资料,结合线性拟合、M-K检验、Morlet小波分析、主成分分析及相关性分析等方法,研究了该流域极端气温的时空变化特征。结果表明：(1)整体上看,黄河流域冷日、冷夜、冰日、霜冻、冷持续日数分别以1.06、1.93、2.40、3.36、1.12d·10a-1 (P＜0.001)的趋势减少,而暖日、暖夜、夏日、热夜、暖持续日数、生物生长季分别以1.56、2.22、2.66、1.56、1.48、3.47d·10a-1 (P＜0.001)的趋势增加,日最低气温极小（大）值、日最高气温极小（大）值及气温日较差的变化率分别为0.25(0.4)、0.18(0.27)、-0.09℃·10a-1 (P＜0.05)。(2)研究区内6个子区域的极端气温指数的变化趋势相一致,宁夏中北部、内蒙古中南部极端气温事件变化趋势最为显著。(3)夜指数（暖夜、冷夜）变化幅度大于昼指数（暖日、冷日）,冷指数（极端最低、最高温度极小值）变化幅度小于暖指数（极端最低、最高温度极大值）。(4)黄河上中游比下游地区对极端气温变化更敏感。(5)WMO发布的16个指数均有3a、7a左右的短周期和26a左右的长周期,而暖（冷）持续日数、气温日较差、生物生长季还拥有一个16a左右的中长周期。(6)除日最低气温极小值、气温日较差、冷持续日数外,其余各项指数的突变年份均发生在20世纪90年代。     

1960-2012年淮河流域极端气温变化特征

基于1960-2012年淮河流域28个气象站点的逐日最高气温和最低气温观测资料,选取12个具有代表性的极端气温指数,采用线性倾向法、Mann-Kendall法和小波分析法研究淮河流域极端气温指数的变化特征.结果表明:(1)研究区冷夜、冰冻、霜冻曰数分别以4.08、0.78、5.10d·10a-1 (P＜0.05)的速率下降,暖夜、夏季、热夜分别以1.87、2.08、2.82 d·10a-1 (P＜0.05)的速率上升,日最高(低)气温的极小值、日最低气温的极高值的变化率分别为0.34 (0.62)、1.80℃·10a-1 (P＜0.05),而冷昼、暖昼以及日最高气温极高值的变化并不显著.(2)28个气象站点极端气温指数的变化在空间分布上存在着较大的差异,冷指数中冷昼、冷夜、冰冻和霜冻曰数(日最高和最低气温的极低值)在淮河中下游地区的降幅(升幅)较大,上游地区站点的变化则相对较小.暖指数变化较大的站点主要分布在流域的东部和南部地区,西部与北部地区站点的变化不够明显.(3)冷指数的突变主要发生在20世纪80年代,而暖指数的突变则主要发生在2000年左右,与冷指数的突变相比,暖指数的变化表现出后延性、稳定性和持续性的特征.(4)冷、暖指数分别存在着4类和3类尺度的时间变化规律,暖指数的周期变化较冷指数更具稳定性,尤以10a时间尺度下的周期变化最为典型.     

1970—2019年济南市极端降水事件时空变化特征

为了研究济南市极端降水事件时空变化特征,采用线性趋势、Mann-Kendall突变分析、小波分析等方法,基于济南市1970—2019年49个雨量站50 a的逐日降水资料,选用12个极端降水指数进行研究。结果表明:年降水量(PRCRTOT)呈显著增加趋势(p<0.05),增加速率为31.04 mm/10 a; 连续干旱日数(CDD)呈大幅下降趋势(p<0.05),下降速率为16.51 d/10 a,雨日日数(RD)、极端降水日数(R95)、极端降水总量(R95P)呈明显上升趋势(p<0.05),年降水强度呈下降趋势(p<0.05),其余指数呈不显著增加趋势; 研究区雨日日数、极端降水日数、极端降水总量、连续干旱日数及年降水量发生明显突变,其他指数突变不明显; 在周期变化上,多数指数存在22～27 a,17～17 a,7～10 a,4～5 a的主振荡周期; 从空间分布看,极端降水指数的空间差异明显,大雨日数、1日最大降雨量、5日最大降雨量及年降水量高值区基本集中在原济南市中心城区、东南部山区和莱芜附近,低值区集中在北部郊区。总体而言,济南市极端降水事件频发,应重视城市排水,减少内涝风险。     

近50年黑龙江省作物生长季农业气候资源的变化分析

利用1961-2010年黑龙江省28个站点逐日气象资料,应用Mann-Kendall突变检测和线性趋势系数方法分析作物生长季(5-9月)农业气候资源的变化特征,并运用降水集中度和集中期对降水条件进行分析。结果表明,研究区近50a来日照时数平均每10a减少8.8h,稳定突变点在1980年;农业热量资源显著增加,平均气温增加趋势极显著(P<0.01),最低气温升高是增温的主要贡献者,作物生长季气温突变点在1996年,比全年平均气温突变点晚了10a左右,≥10℃积温和积温日数增加也极显著(P<0.01),但积温的初、终日年际间变化较大;农业水资源减少,总降水量平均每10a减少4mm,降水量级越大,降水分配的不均匀性越突出,中雨以下降水日数显著减少(P<0.01),而大雨和暴雨降水日数增加,平均增速分别为0.5和0.45d.10a-1;降水集中期在7月下旬,且降水量级越大,其集中度越大,大雨和暴雨以上降水的集中度分别为57.7%和68.7%,极端降雨过于集中,不利于被农作物有效利用,且容易出现局地洪涝。     

1960-2012年中国天山山区极端气温的变化特征

根据1960—2012年天山山区海拔1 500 m以上的8个气象站点逐日最高、最低气温资料,利用线性倾向估计法、Morlet小波分析、主成分分析法和相关分析等方法研究了该地区9个极端气温指标的时间变化趋势和空间分布规律。结果表明:（1）冷昼日数、冷夜日数、冰冻日数、霜冻日数、冷持续日数分别以-0.70,-2.36,-1.00,-5.14,-1.12 d/10 a的趋势减小,而暖昼日数、暖夜日数、生物生长季分别以0.87,2.70,4.03 d/10 a的趋势增加,气温日较差的年际倾向率为-0.34 d/10 a;（2）暖昼（夜）日数的变暖幅度大于冷昼（夜）日数;（3）从空间分布来看,极端气温增加或减少的趋势表现出明显空间差异;（4）天山山区近53 a来各极端气温指数都在一定的时间序列中存在不同的周期变化,周期变化明显;（5）因子分析的结果表明,除了气温日较差外,各极端气温指数之间均呈现出很好的相关性。     

辽宁地区近50年无霜期时空演变特征

结合GIS技术、气候倾向率以及突变分析方法,利用近50a辽宁省52个气象观测站的逐日气温资料对无霜期初日、终日以及持续日数的时空演变特征进行分析。结果表明:(1)区域平均无霜期初日以2.2d/10a的速率提前(P0.01),在1989年前后发生突变;终日和持续日数分别以1.9d/10a和3.9d/10a的速率延后和增多(P0.01),终日在1975年前后发生突变。辽宁大部地区无霜期日数以3～4d/10a速率增加(P0.01)。(2)不同基准年的气候平均值(A时段:1961-1990年,B时段:1971-2000年)有明显差异,B时段较A时段初日提前、终日延后、无霜期日数延长。(3)从年代际变化来看,无霜期日数在20世纪70年代的高值和低值区域较60年代有所扩大,80年代高值区再次扩大,低值区缩小,90年代较前者空间格局变化不大,2000年以后高值区已覆盖辽宁大部地区,低值区明显缩小。     

近20年黄河流域植被净初级生产力时空分布及其对极端天气变化的时空响应

为探究黄河流域植被净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP)变化及对极端天气指数的响应情况,利用MODIS NPP数据和极端气候数据,辅以斜率法和偏相关分析法分析了2000—2019年黄河流域植被NPP时空动态及其对极端降水指数和极端温度指数的响应情况。结果表明：(1)近20 a黄河流域植被NPP呈从北向南增加的趋势,大面积上表现为增加趋势。(2) NPP与极端降水指标以显著和极显著正相关为主。其中,除最长连续湿润天数呈显著正相关和极显著正相关的像元占比为16.5%,其他几种指标均在25%以上。(3)极端降水事件的水量和强度呈显著增加趋势,极端温度事件中与偏冷相关指标总体呈下降趋势,与变暖有关的事件呈明显上升趋势,其变化存在显著空间异质性,年际差异大。(4)日最高气温的最大值、日最低气温的最大值、冷夜日数、冷昼日数、冰冻天数和霜冻天与植被NPP以负相关为主,日最高气温的最小值、日最低气温的最小值、暖夜日数、暖昼日数、气温日较差和暖期与植被NPP以正相关为主。近20 a黄河流域植被NPP时空变化存在显著地域性差异,其中在干旱和半干旱地区极端降水增多在一定程...     

海河流域不同等级降水强度和雨日的时空变化特征

利用1960-2013年海河流域30个气象站点的日降水量资料,采用一元线性趋势、5a滑动趋势、MannKendall检验、Morlet小波分析、反距离空间插值(IDW)等方法,对海河流域不同等级降水强度和雨日的时空变化特征进行研究。结果表明,(1)与东南部地区相比,海河流域西北部地区大雨以上级别雨日少,强度小,而小雨雨日相对更多,强度相对更大,暴雨以上级别雨日表现出由东南向西北递减的趋势。(2)小雨是海河流域主要降水形式,近54a来小雨日数呈极显著减少趋势(P0.01),小雨强度呈极显著增大趋势(P0.01),其它量级雨日和强度的线性变化趋势均不显著;不同等级降水强度和雨日的M-K检验结果显示,小雨日数发生减少突变,小雨强度发生由弱向强的转折变化,但未出现突变,其它雨量等级未发生突变。(3)不同等级降水日数的变化周期集中在10a、17a左右,各等级降水强度的变化周期均集中在17a左右。     

1960-2009年青海省极端降水事件的变化特征

利用1960-2009年青海省26个气象台站的降水资料,采用线性倾向估计法、反距离加权法、M—K突变检测等方法,研究了青海省50a来极端降水事件变化的空间分布以及时间变化特征。结果发现,近50a来,青海省极端降水天数、最大的1d和5d降水总量、中雨天数和逐年平均降水强度均表现为增加(强)趋势,只有极端降水天数通过了0.05的置信度检验;各极端降水指数变化趋势存在空间差异,祁连山地区极端降水天数、最大的1d和5d降水总量、中雨天数和逐年平均降水强度增加趋势明显,青海省东部地区增加不明显或呈微弱减少趋势;青海省极端降水事件在0.05的置信度下发生了明显的突变现象,且各极端降水指标与年降水总量有很好的相关性。     

近50年华东地区热量资源变化特征分析

利用1961-2010年华东地区87个气象站日平均气温资料,运用线性倾向估计等方法,对华东地区近50a来≥0℃和≥10℃积温及其持续天数和起止日期的时空分布特征进行分析,以了解气候变暖对该地区热量资源分布的影响。结果表明,1961-2010年华东地区气温持续增高,回归系数达0.24℃/10a,趋势系数为0.68(P<0.01),各项热量资源指标与气温呈显著正相关(P<0.05)。随着气候变暖,≥0℃和≥10℃的积温及持续天数普遍显著增加;≥0℃积温为5000、6000℃.d和≥10℃积温为4500、5500℃.d,以及≥0℃持续天数为300、340d和≥10℃持续天数为220、240d的等值线从华北平原南部和长江下游地区向北大幅推进,长江下游地区北移幅度较大,≥0℃和≥10℃积温及持续天数明显北移的起始年代分别为20世纪90年代和21世纪前10a。≥0℃和≥10℃积温及持续天数普遍增加是受起始日期提前和终止日期延后的共同影响,而前者的影响更明显。     

气候变暖背景下宿州冬小麦适播期的确定

利用1954-2007年气候监测资料,采用线性变化倾向率、滑动平均等数理统计方法,研究分析宿州市冬小麦播种-越冬期的气候变化趋势,并提出气候变暖背景下冬小麦的适播期。结果表明,当地传统播种期内(10月5-20日)日平均气温以0.4℃.10a-1的速率显著升高(P<0.01),秋季适宜冬小麦播种的日平均气温16℃的指标推迟出现。按传统播期上、下限播种至小麦越冬时的活动积温呈显著增加趋势(P<0.01)。因此在气候变暖背景下,冬小麦适播期比传统播期推迟7～8d,即在10月15-25日播种,更利于防止小麦冬前旺长、徒长和生育进程提前,实现壮苗越冬。     

南北样带落叶乔木功能性状及其与气象因子的关系

基于南北样带温带区11个地点55种落叶乔木功能性状的采集数据,分析了植物功能性状及其与气象因子间的关系。结果表明：叶片干物质含量、比叶重及树皮胸径比等功能性状间均呈现不同程度的正相关关系（比叶重与叶片干物质含量间,r=0．367,P〈0．001;比叶重与树皮胸径比间,r=0．363,P〈0．001;叶片干物质含量与树皮胸径比间,r=0．208,P〈0．001）。温度和降水对植物功能性状起主导作用,随着年平均温度的升高,树皮胸径比呈下降趋势（r=-0．194,P=0．043）,而随着1月、7月平均温度的升高,叶片干物质含量呈下降趋势（r=-0．480,P〈0．001;r=-0．483,P〈0．001）;随着年均降水量的增加,叶片干物质含量（r=-0．391,P〈0．001）、比叶重（r=-0．192,P=0．036）均呈现下降趋势。随着环境条件的变化,植物通过调节自身的功能性状来适应所处的环境,不同环境条件下的植物通过形成不同的功能性状组合来适应各自的生境。     

基于特定时期温度因子的小麦成熟期预测

对河南北部地区近10a(2000-2009年)小麦全生育期及不同生长阶段的积温和特定温度累积天数等温度因子与成熟期进行相关分析,结果表明,11月-翌年4月日平均气温≥15℃的累积天数(AD15)和日最高气温≥20℃的累积天数(HD20)与3种熟性小麦的生育期长度均达极显著水平(P<0.01)。用基于日平均气温≥15℃累积天数的回归方程回代模拟历年成熟期,模拟结果与实际日期吻合,表明特定时期特定温度是影响该生态类型区小麦生长发育进程的一个重要气象因子,用日平均气温≥15℃的累积天数的观测值可有效预测小麦成熟期和收获期,在小麦安全收获中有重要的指导价值。     

新疆意大利蝗适生区的气候变化特征分析

选取新疆境内意大利蝗（Calliptamus italicus L.）适生区14个气象站1961-2013年月降水量及平均气温资料,采用线性回归和趋势分析方法,分南疆地区、天山山区和北疆地区3个气候区对近53a（1961-2013）降水量和气温变化特征进行分析.结果表明,（1）南、北疆地区年平均降水量均显著增加（P＜0.05）,南疆以夏季增加为主,北疆以冬季增加为主,天山山区年平均降水量高于南、北疆地区,但其53a来变化不显著;（2）3个区域年平均气温均极显著升高（P＜0.01）,南、北疆地区以冬季增温幅度最大,天山山区秋季增幅最大;（3）3个区域年平均最高气温均极显著升高（P＜0.01）,且均以秋季升幅最大;各区年平均最低气温均极显著升高（P＜0.01）,南北疆地区冬季增幅最大,天山山区夏季增幅最大,其最低气温增幅高于最高气温.在全球气候变暖背景下,意大利蝗适生区近53a气候总体呈暖湿趋势,气候格局的显著变化,会导致蝗虫地理分布格局及灾变规律的重大改变.