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。     

黄河流域极端气候事件时空变化规律

为分析黄河流域极端气温和极端降水的变化规律特征,利用黄河流域284个气象站点1969—2018年逐日最高气温、最低气温和降水量观测数据,采用国际通用的极端气候事件指数,以水系为空间单元分析了极端气候指数的时空变化特征。结果表明:空间尺度上,最高气温、最低气温、夏天日数和生长期长度呈东南高西北低的特征,日平均温差、霜冻、结冰日数呈相反特征; 除连续无雨日数外,其余极端降水指数均呈东南高、西北低的格局。时间尺度上,表征极端高温事件的最高气温、最低气温、夏天日数、生长期长度、暖夜、暖昼日数呈上升趋势,极端低温事件指数如霜冻、结冰、冷夜、冷昼日数呈下降趋势,研究区内7个水系的极端气温指数变化趋势相一致,甘宁、内蒙和黄河上游水系趋势较显著; 极端降水指数除连续无雨日数外均呈上升趋势,显著上升的站点主要集中于陕北和黄河上游水系。黄河流域气温整体均呈上升趋势,极端降水指数变化特征空间差异性较大。     

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。     

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。     

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...     

1960-2014年福建省极端气候事件时空特征及变化趋势

为分析福建省极端气温和降水事件的时空特征及变化趋势,基于区域内23个气象站点,1960-2014年逐日降水、最高气温、最低气温和平均气温资料,采用线性倾向估计、最小二乘和Mann-Kendall非参数检验等方法进行研究.结果表明:1)在区域尺度下,冷气温指数呈降低趋势,其中冷持续指数和冷夜指数下降趋势较显著;而暖气温指数(作物生长期、暖夜天数和暖昼天数)均呈显著增加趋势;2)过去55年中,除最大持续降水时间(CWD)外,总降水量和其余极端降水指数均呈增加趋势;3)空间特征上,极端气温指数的上升或下降趋势在全省区域内基本一致,而极端降水指数区域差异明显,上升倾向率较高的站点主要分布在沿海地区.极端冷指数呈下降趋势,极端暖指数呈上升趋势;降水量和极端降水增加而CWD减少,表明强降水在时间上更集中,该区域洪涝和局部干旱的风险加大.研究结果可为区域水资源适应性管理、水土保持及农业管理提供参考依据.     

黄土高原地区年极端气温的变化特征

根据黄土高原地区58个气象站点1960-2011年年平均气温和年极端最高、最低气温数据,应用Kriging空间分析法、Mann-Kendall突变检验法对其时空分布特征进行分析.结果表明,(1)1960-2011年黄土高原地区的年平均气温和年平均极端最高、最低气温均呈升高趋势,且除年最低气温外均高于全国平均水平;三者的突变年份分别为1991、1998、1982年.(2)近52a来,该区年平均气温自西北向东南逐渐增加,气候倾向率自南向北逐渐增加,增温突变年份由西北向东南逐渐推迟;年平均极端最高气温在东北、西南部最小,中部较高,气候倾向率在西部、东北部最大,南部最小;年平均极端最低气温自西北向东南方向逐渐升高,气候倾向率北部大于南部,突变年份自西向东逐渐变早.(3)近52a来,该区经历了明显的由冷变暖的增温过程且年极端最低温度的升高对年平均气温升高的贡献最大,研究区极端气温的升高加剧了气温的极端化发展.研究结果对了解极端温度变化对农业生产带来的不利影响具有参考价值.     

近56年安徽省极端气温变化及其与气候指数的关系

为了研究安徽地区对全球变暖的响应,基于1960-2016年安徽省78个气象站的月值极端气温数据,采用数理统计和GIS空间分析方法,研究多时间尺度下的极端气温时空变化特征,并探讨了极端气温与气候指数的相互关系。结果表明:(1)近56 a安徽省年极端最高、最低气温总体上均呈现上升趋势,极端最低气温的增温幅度(0.37℃/10 a)大于极端最高气温(0.12℃/10 a);(2)年极端最高气温的突变时间为2001年,比极端最低气温(1986年)晚了15 a。年极端最高、最低气温的Hurst指数都大于0.5,存在显著的Hurst现象,持续以往的升温趋势;(3)极端气温区域平均值总体呈上升趋势,但在不同地区气温变化的幅度和趋势存在一定差异;(4)极端气温与3个气候指数存在着多时间尺度的相关性,极端最高气温与ENSO,PDO,AO分别存在2.5~6 a,3~6 a,7.5~11 a的共振周期。极端最低气温与ENSO,PDO,AO分别在3~6 a,4.5~5.5 a,1~3.5 a的时间尺度上有着强凝聚性共振周期。总之,研究期间安徽省极端最低温度的上升对整个区域的变暖趋势起着重要作用,极端温度与3个气候指标具有多时间尺度遥相关现象。     

河北省主要极端气候指数的时空变化特征

根据河北省142个气象站点1961-2010年逐日平均气温、最高气温、最低气温和降水量等基础资料,采用线性倾向估计法及Kriging插值法,研究河北省极端气温事件的时空变化特征。结果表明:(1)在极端气温指数的空间分布方面,极端最高气温和夏日均呈从南至北逐渐降低的趋势,高值中心分别位于邯郸、邢台、石家庄、衡水和邯郸、邢台、石家庄、衡水、廊坊、沧州等地,而霜日则呈北高南低的空间变化规律,高值中心主要位于张家口北部地区,极端最低气温、暖日指数及持续冷期无明显的空间分布规律;从变化趋势的空间分布特征来看,全省夏日、暖日指数、极端最低气温及大部分地区的极端最高气温呈增加趋势,全省霜日则呈下降趋势,持续冷期的变化不显著。(2)极端降水指数无明显的空间分布规律。日最大降水量、强降水量、暴雨日数、连续干日及连续湿日均呈零星分布,降水强度从东南至西北大体呈降低趋势;从变化趋势的空间分布特征来看,在1961-2010年河北大部分地区的日最大降水量、强降水量、降水强度、连续湿日及暴雨日数均呈下降趋势,而连续干日呈增加趋势。从极端气温及降水指数的变化趋势可以看出,河北省具有干暖化倾向,农业生产上应采取相应的适应对策。     

近50年淮河流域气温时空变化及其与PDO的关系

气温的变化是造成自然景观和生态环境改变的主要因素之一。利用淮河流域1965-2016年67个数据序列完整的气象站日平均气温、最高气温、最低气温数据,采用线性倾向估计、Mann-Kendall检验、皮尔逊相关系数、连续小波（CWT）、交叉小波变换（XWT）和小波相干谱（WTC）等方法分析了流域气温时空变化特征以及流域年平均气温和PDO（太平洋年代际涛动）的周期特征。结果表明:在时间尺度上,淮河流域年平均气温、最高气温和最低气温在1965-2016年均存在不同程度的上升,年平均最低气温增幅最为明显;空间上流域气温从南向北呈现递减趋势,不同地区的增温趋势略有不同,东部沿海地区平均气温的升温幅度高于西部内陆地区,流域西南部年平均最高气温的升温趋势比较明显,西北部年平均最低气温升温趋势比较明显,年平均气温的突变主要发生在1996年,而年平均最高气温和年平均最低气温的突变时间则略早于年平均气温（1992年）。淮河流域年平均气温存在1.3~5.5 a尺度的年际振荡周期,与PDO指数的振荡变化相似。淮河流域气温也随着PDO冷暖相位的转变发生了相应的变化。     

1960-2009年青海省极端气温事件的变化特征

利用1960-2009年青海省26站的最高和最低气温资料,采用线性倾向估计法、反距离加权法、M-K突变检测和Morlet小波分析等方法,研究青海省50a来极端气温事件的时空变化特征。结果表明,青海省冷夜和冷日数分别以-0.80和-0.32d.a-1的趋势显著减少(P<0.01),暖夜和暖日数分别以0.66和0.47d.a-1的速度显著增加(P<0.01),但空间差异明显。研究还表明,青海省近50a来冷夜(日)和暖夜(日)数发生了明显的突变(P<0.01);冷夜(日)和暖夜(日)数在一定的时间序列中存在不同周期变化,且周期反映比较明显。随着气候变暖,青海省"暖冬"事件将继续增多,作物生长季也将随之延长,农业生产要采取相应的措施应对。     

四川盆地极端气温事件时空变化特征及未来趋势

极端气温事件是全球变暖的主要表现之一,其发生不仅制约着国民经济的发展,而且会对人民生命财产安全造成严重威胁。为了了解四川盆地极端气温事件的过去时空变化特征和未来变化趋势,利用1970—2019年四川盆地内14个气象站点的逐日气温资料,通过选用和计算10个极端气温指数,并对这些指数进行线性回归分析、Mann-Kendall趋势检验、滑动T检验、与地理因子的相关分析和R/S预测等,主要对四川盆地近50年来极端气温事件的时空变化特征和未来趋势进行了分析。结果表明：(1)近50年内,四川盆地的极端气温指数都呈暖化趋势,是全球变暖的正响应区;(2) 5个极端冷指数表现为盆地的北部和西部高于南部和中东部地区,其中四川的温江和都江堰地区普遍较低,5个极端暖指数表现为盆地的中东部高于西部和北部地区,其中重庆市的万州和沙坪坝地区普遍较高;(3)近50年里四川盆地的极端气温并无明显突变;(4)极端气温指数与地理因子有关,经度越大,纬度越低,海拔高度越低,极端气温指数值变化越大,体现为盆地的东南部地区极端气温事件变化最大;(5)由R/S分析可知在未来四川盆地内的冷事件减少,暖事件增加,极端气温事件将继续呈现...     

淮河流域不同量级降雨时空分布特征及其影响因素

采用淮河流域1965—2016年67个气象站点52 a的逐日降水资料,应用Mann-Kendall趋势检验法、反距离权重插值法和Morlet小波分析法,研究了不同量级降雨时空分布特征及其影响因素。结果表明:（1）淮河流域各量级降雨的年降水量均呈增大趋势,其中暴雨的年降水量年际变化波动相对较大。（2）整个淮河流域的降雨以中、大和暴雨为主,且比较集中。（3）淮河流域小雨和中雨的年降水量由南向北的递减较为平均,各级雨量带呈条带状分布,而大雨和暴雨的各级雨量带无条带状分布的规律。此外,不同量级降雨的降水日数和降水量空间分布一致,均具有“由南向北,依次递减”的特点。（4）1965—2016年,太阳黑子出现极值的年份与淮河流域各量级降雨的降水量极值年份并不完全对应。淮河流域暴雨的年降水量和太阳黑子数都在15 a左右尺度上震荡明显,虽然尺度上不能完全对应,但有交叉,说明暴雨的年降水量和太阳黑子数存在相似的振荡周期变化。     

1960-2015年淮河流域初终霜日时空变化分析

基于淮河流域1960-2015年61个气象站点地面0cm日最低气温资料,采用线性倾向估计、反距离加权、Mann-Kendall突变检验、滑动T检验方法,分析近56a淮河流域初霜日、终霜日和无霜期的时空变化特征及突变年份。结果显示：（1）研究期内,淮河流域平均初霜日期 、终霜日期和无霜期分别以2.15、2.49、4.38d·10a-1的速率呈推迟、提前、延长的趋势（P＜0.01）,其中,在20世纪90年代的变化最为显著（P＜0.01）,速率分别为16.38、5.34、20.6d·10a-1。（2）平均初霜日期在空间上呈北早、南迟,山区早、平原迟的分布;86.9%的站点初霜日期呈显著推迟趋势（P＜0.05）。终霜日期呈西南早、东北迟,平原早、山区迟的分布;83.6%的站点通过0.05水平的显著性检验,以3.44～5.92d·10a-1的速率呈提早趋势。无霜期随纬度和海拔升高而缩短;93.4%的站点通过0.05水平的显著性检验,变化率为3.56～7.59d·10a-1,无霜期整体延长。（3）11月8日线、4月1日线、220d等值线位置较其它各气候基准期和各年代分别偏北约1个和2个纬距,在32°N和34°N附近的偏北趋势最为明显,佐证了该区初霜日期整体推迟、终霜日期整体提前、无霜期整体延长的趋势。（4）初霜日期、终霜日期和无霜期分别在2002年、1995年和1998年发生突变。