基于统计降尺度方法的长江中下游气温的模拟与预估

目前大部分全球气候模式(GCM)空间分辨率比较低,很难对区域尺度气候变化做出合理预测。降尺度方法的广泛运用弥补了GCM在这方面的不足。采用主成分分析和逐步回归相结合的统计降尺度方法对1980—2011年1月和7月长江中下游地区气温变化进行统计降尺度处理,并对该地区未来温度的变化进行预估。首先采用ECMWF的ERA-Interim再分析资料和实测资料建立逐月的统计降尺度模型,然后将建立的统计降尺度模型运用到CMIP5资料中,从而生成长江中下游地区各个测站未来气温变化序列。研究结果表明:(1)统计降尺度方法模拟1月和7月的温度与实测温度一致性都很好;(2)在21世纪末的时候气温在不同排放情景下都高于目前温度2～3℃,并且7月份的增温幅度要大于1月份。     

基于统计降尺度模型的河西走廊未来气温和降水的时空变化

【目的】预测未来大气环流模式HadCM3下,河西走廊在人口较快增长、温室气体高排放情景(A2)和区域可持续发展、温室气体低排放情景(B2)下气温和降水的变化趋势。【方法】选取河西走廊14个气象站的日平均气温、日最低气温、日最高气温和日降水量作为预报量,以全球大气NCEP再分析资料作为预报因子,采用统计降尺度模型(SDSM)预测研究区未来气温和降水的变化。【结果】SDSM对河西走廊气温和降水模拟的解释方差分别为0.54~0.85和0.09~0.64。2070-2099年A2情景下,河西走廊日平均气温、日最低气温、日最高气温分别增加4.8,2.4和5.4℃,B2情景下分别增加3.5,2.0和4.0℃;河西走廊西部部分地区2070-2099年A2情景年降水量增加20.0%,B2情景增加6.7%,而中东部地区2070-2099年A2情景年降水量减少22.0%,B2情景年降水量减少15.4%。未来河西走廊极端最低气温和极端最高气温均有所增加,极端降水事件发生的频率有所减小。【结论】SDSM对气温的模拟效果明显优于降水;河西走廊未来A2、B2情景下日最低气温、日最高气温、日平均气温总体呈上升趋势,其中日最低气温的增幅小于日最高气温和日平均气温的增幅;河西走廊未来降水量的变化趋势具有区域特征,西部部分地区呈增加趋势,而中东部地区呈减少趋势。     

1961～2014年南充市气温变化特征分析

利用南充市近54年气温资料,通过距平分析法、线性趋势分析法和30年滑动变异系数法分析气温变化趋势及特征,同时对极端冷暖天气事件进行了分析.结果表明,近54年来南充市年平均气温呈震荡上升趋势,四季气温除夏季外均表现为增暖趋势,秋季增温最为突出,对年平均气温的增温贡献最大;冬季气温波动明显高于其他季节和全年气温,不确定性较高,偏离平均值的年份最多,出现极端天气概率较大;近54年南充市出现了极端冷冬3次,热夏2次.     

气候变化条件下大伙房水库水质响应研究

结合大伙房水库集水区清源气象站的实测降水量数据,利用全球气候模式输出结果,对该地区2021～2060年的气候变化趋势进行预测,采用NCC/GU天气发生器降尺度方法对清源气象站的日最高气温、日最低气温、日降雨量进行分析,生成未来气候变化情景。进而将未来气候变化模拟结果作为SWAT模型的气象输入数据,从而预测未来年大伙房水库集水区的非点源污染负荷的变化情况。     

基于累积分布函数的统计降尺度模型校验方法适用性研究

为更精确的为区域气候模拟和预估研究提供参考,开展了基于累积分布函数的统计降尺度模型校验,在传统统计降尺度模型的基础上,使用基于累积分布函数的校验方法校正了SDSM模型预估的A2和B2情景下中国265个站点1961~2099年逐日温度数据,校正后A2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到85%,达到1的占6%;B2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到87%,达到1的占19%;斜率值接近1的站点分别增加了57%和51%;截距接近0的站点分别增加了31%和16%。校正后的模型能更好地预估出未来逐年稳定通过0℃的日期,也即生长季开始的日期。     

基于累积分布函数的统计降尺度模型校验方法适用性研究

为更精确的为区域气候模拟和预估研究提供参考,开展了基于累积分布函数的统计降尺度模型校验,在传统统计降尺度模型的基础上,使用基于累积分布函数的校验方法校正了SDSM模型预估的A2和B2情景下中国265个站点1961²099年逐日温度数据,校正后A2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到85%,达到1的占6%;B2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到87%,达到1的占19%;斜率值接近1的站点分别增加了57%和51%;截距接近0的站点分别增加了31%和16%。校正后的模型能更好地预估出未来逐年稳定通过0℃的日期,也即生长季开始的日期。     

宁波市梅山湾海洋生态旅游资源特征

利用宁波市2007—2017年梅山气象资料和2017年负氧离子资料,统计分析梅山气候生态环境变化特征。结果表明,梅山湾全年气温变化幅度偏小,夏季偏凉,6—8月平均极端最高气温27.1 ℃,年均高温日仅3.2 d。6—9月雨量、雨日、暴雨日均少于宁波市区,暴雨日年均仅2.5 d,8:00—15:00是一天中下雨概率最低的时间段。梅山是夏季避暑胜地之一,梅山湾适宜和基本适宜旅游的天气共占全年的91.6%,人体舒适度表现为以清凉和最为舒适天气最多,极少炎热,没有寒冷、暑热和酷热天气。梅山气候特征适宜旅游。梅山湾负氧离子年平均值为2 276 cm^-3,超过世界卫生组织界定的清新空气的标准,全年无不利健康天气。有利健康的天气可达93%,一般天气占7%。6—8月负氧离子浓度呈跳跃性降低,平均浓度可达5 511 cm^-3,6月最大,为8 538 cm^-3。     

1960～2010年濮阳气温日较差的多时间尺度特征及其与气象因子的相关性分析

利用数理统计的方法研究了1960～2010年濮阳市气温日较差的多时间尺度特征,分析了影响气温日较差呈减少趋势的气象因子。结果表明:全年、春季、夏季和冬季的气温日较差均呈显著的减少趋势,减少速率分别为-0.181、-0.231、-0.247和-0.258℃/10a。春季和冬季气温日较差减少主要是由平均最低气温显著升高引起的,夏季则主要是由平均最低气温升高和平均最高气温下降共同引起的。影响年均气温日较差的极显著因子有平均最高气温、平均最低气温、降水量、日照时数、相对湿度和水汽压,显著因子是总云量。     

基于数值预报产品的本溪地区温度客观预报方法

利用2013—2015年本溪区域自动站温度资料与中央台指导预报、T639 2 m气温、欧洲中心2 m气温、天气在线气温预报和本溪市气象台24 h气温预报等数值预报产品进行比较。结果表明,各数值预报产品的最低气温预报好于最高气温预报,天气在线和中央台预报效果更好;建立温度订正指标为T639和欧洲中心最低气温预报加1℃,中央台、T639、欧洲中心最高气温预报分别加1、3、2℃;对数值预报产品进行回归分析,得到最低、最高气温客观预报方程,拟合效果较好,可作为日常温度预报参考依据。     

IPCC AR5全球模式对华北地区未来气候的预估

基于CMIP5中的19个全球海气耦合模式结果,在对模式模拟能力进行检验的基础上,分析了华北地区未来气候变化,结果表明,全球模式对华北地区气候有一定的模拟能力,对气温空间分布模拟效果较好,对降水的模拟效果与气温相比相对较差。多模式集合平均值能较好地给出华北区域当代气候变化特征,较大多数单个模式模拟效果好,与观测的空间相关系数有所提高,尤其是降水;对未来集合预估的结果表明,21世纪末期不同排放情景下,华北地区年、冬季和夏季气温均将升高,降水也以增加为主,且RCP8.5情景下升温和降水增加幅度较RCP2.6和RCP4.5情景更为显著。     

河西走廊东部地面温度的变化特征及影响因子分析

利用河西走廊东部4个气象站近50 a地面0 cm温度及年气温、蒸发、降水、相对湿度和风速等观测资料,运用线性趋势系数法系统分析了河西走廊东部近50 a地面温度的空间分布、时间变化趋势及极值变化等特征,采用多元线性回归中的标准化回归系数分析了影响地面温度的气象因子。结果表明：受天气系统、地形地貌以及海拔高度等影响,河西走廊东部地面温度低海拔平原区大于高海拔山区。各地年、年代地面温度呈很显著上升趋势,年地面温度的时间序列存在着6～9 a的准周期变化;月地面温度变化比较一致;各地各季节地面温度也呈上升趋势,春、夏季上升率大于秋、冬季;各地年极端最高和最低地面温度也均呈上升趋势,极端最低地面温度的上升率大于极端最高地面温度的上升率,因此冬季增温对年地面温度升高贡献大于夏季。河西走廊东部地面温度的主要影响因子是最低气温和平均气温,其次是降水、平均风速和相对湿度,最高气温的影响较弱,蒸发的影响最弱。地面温度与平均、最高、最低气温呈正相关,与降水、相对湿度以及平均风速呈负相关,与蒸发无相关性。影响各地地面温度的主要因子有所不同。     

近50年来天水市温度极值及相关天气现象对气候变化的响应

运用天水市7个国家气象站1961—2008年温度极值及相关天气现象资料,分析了其对气候变化的响应。结果表明,自1961年以来,该地年平均最高气温以0．36℃／10年的速度升高;年平均最低气温以0．40℃／10年的速度升高。增温幅度最大的时期出现在20世纪80年代以后。年最低气温≤0℃的日数以0．33d／年的速度递减;年平均最低地表温度以0．44℃／10年的速度增加;年极端最低地表温度以1．40℃／10年的速度增加;年结冰日数以0．33el／年的速度减少。温度极值及相关天气现象的变化必然会影响到种植业的布局及社会生活的许多方面。     

本溪地区气温降水空间分布特征分析

利用本溪地区2006～2007年区域自动气象站气温及降水资料,从年、季平均气温、平均最高气温、平均最低气温及降水量对其空间分布进行了较为全面的分析。结果表明:气温空间分布特征总体为西部地区呈自西向东递减,东部地区呈自南向北递减的分布规律。春、冬季平均气温和年平均最低气温大体与年平均气温分布一致,夏、秋季平均气温略有差异,年平均最高气温分布不太明显。降水空间分布特征总体上呈由东南向西北方向递减趋势,东部地区降水明显多于西部地区。     

2010年大同市主要天气气候事件及特征

2010年,大同市年平均气温较常年偏高0.2℃,春季气温为1971年以来历史同期次低值,夏季气温为次高值;年降水量418.9mm,比常年偏多5%,秋季降水量为1971年以来历史同期第二多。年内,极端天气气候事件频发,多项气象要素突破极值。冬春季持续低温致春播延期、作物发育推迟;夏季全市高温破历史纪录,阶段性干旱明显,局地冰雹及洪涝灾害偏多;秋季连阴雨天气造成涝灾及作物贪青晚熟,春季全市出现大范围大风沙尘天气,给社会经济和人民生活带来较大的损失和影响,其中干旱、冰雹及洪涝造成的损失较为严重。     

作物模拟中的常年气候数据生成子系统

以前人工作为基础，建立了常年逐日气温（包括平均，极端最高和最低气温），日照时数，降雨量，太阳辐射等气象要素的生成模型。并对降雨量和太阳辐射模型进行了改进，取得满意效果。采用VB6.0作为系统开发工具，研制成基于Windows操作平台的作物模拟中的常年气候数据生成了系统，利用南京40年和郑州30年的历史气候资料，分别对该系统进行检验。模拟值与实际情况相符，相关系数分别为0.93和0.89。     

西秦岭及周边地区1951～2010年气温变化的时空分布特征

以西秦岭及周边地区12个气象站点的1951～2010年气温序列为研究对象,采用5年滑动平均、线性回归、Mann-Kendall非参数统计检验、经验正交函数等方法,分析西秦岭及周边地区1951年以来的年平均气温距平、年平均最高气温及年平均最低气温变化的时空分布特征,并用小波变换分析其长期变化特性,揭示其变化规律。结果表明,西秦岭及周边地区近60年升温速率为0.18℃/10a,低于同期全国0.22℃/10a的速率,但升温趋势明显,尤其是年平均最低气温,其升温趋势系数达0.55,且通过信度为0.001的显著性检验。EOF分解发现,年平均气温距平场和年平均最高、年平均最低气温场的的第1特征向量的方差贡献均在90%左右,在整个区域上均表现出一致的特征,均为正值或均为负值,即在整个区域气温变化格局一致,但年平均最高气温呈反向分布;年平均气温距平及年平均最高气温的第2模态表现出正负相间的分布,而年平均最低气温的第2模态以天水-岷县-若尔盖为界西北、东南呈反向分布,同时3个要素的低值中心均在宝鸡附近。小波变换分析表明年平均最低气温有6年的准周期振荡,在1990年以前振荡最突出,1990年之后以36年的长期振荡为主。     

黄河上游尖扎地区最高·最低气温及日较差变化

利用1960~2007年尖扎气温资料,对尖扎年、季平均气温、平均最高、最低气温及日较差变化趋势进行了分析。结果表明,近48年尖扎年平均气温与全省基本一致,呈现出显著的上升趋势,气候倾向率为0.24℃/10a,其中冬季气温变暖最明显,秋季次之;平均最高气温较最低气温升幅大,这种特点在秋季和夏季最为明显;日较差也呈上升趋势,尤其是秋季最为显著。最高气温的升高是年平均日较差变化呈增加趋势最主要的原因,即年平均日较差变大是以最高温度增加幅度大于最低温度变暖为特征。     

青县气象站迁站对比观测数据分析

利用2011年青县国家一般气象站新旧站的气温、相对湿度、风、深层地温等资料,对青县气象站迁站观测资料进行统计对比分析。结果表明,由于新旧站址周围环境不同、下垫面性质不同,造成观测数据有一定差异。新旧站月平均气温差值为-0.2～0.2℃,月平均最高气温差值为-0.4～0.4℃,月平均最低气温差值为-0.4～0℃,月极端最高气温差值为-0.6～0.9℃,月极端最低气温差值为-1.9～0.9℃,年平均气温、年平均最高气温新旧站均相同,年平均最低气温新站略低于旧站;年极端最高气温新站高于旧站,年极端最低气温新站明显低于旧站。新旧站月平均相对湿度差值为-1%～5%,月最小相对湿度差值为-3%～3%,年最小相对湿度新站高于旧站。新旧站月2 min平均风速差值为0.5～1.2 m/s,月最大风速差值为2.5～3.7 m/s,月极大风速差值为1.3～5.1 m/s,年最大风速、年极大风速新站均比旧站偏大;年最多风向新站为SSW,而旧站为SW且年风向频率新站小于旧站。新旧站40 cm地温月平均差值为-1.3～1.9℃,80 cm地温月平均差值为-1.2～1.9℃,160 cm地温月平均差值为-2.0～1.8℃,320 cm地温月平均差值为-0.5～0.8℃,各深层地温年平均温度新站均高于旧站。     

三峡气候梯度观测塔气候要素特征分析

根据2010年12月～2012年5月三峡气候梯度塔气温、风速、风向、相对湿度和气压的观测数据,分析其月、季、年变化特征,结果表明,三峡气候梯度塔10～100m各层平均风速逐月变化基本一致,呈“W”型,且各层年平均风速相差不大;各层年平均最大风速与极大风速变化趋势相一致,7月最大,11月最小;各层全年及各个季节ESE为主导风向,全年及各个季节无正南风;各层年平均气温随高度升高而降低,各层气温逐月变化呈单峰值,1月气温最低,7月最高,就季节而言,夏季最高、冬季最低;各层年平均相对湿度8．5～50．0m随高度升高而降低,50～100m则随高度升高而上升;8．5m高度气压曲线逐月变化呈“u”型变化,1月最高、7月最低,冬季最高、夏季最小。     

近50年晋中市气候变化及对农作物的影响

根据晋中市11个气象观测站1960～2009年气温及降水资料,从年和季的平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量趋势变化角度对晋中市近50年来气候变化做了较全面分析。对晋中市其它气候要素如日照时数、蒸发量、无霜期、积温等的变化特征进行了简单分析。同时对晋中市极端气候事件变化分布进行分析。最后根据晋中市气候变化情况,简单分析了当地气候变化对主要农作物的影响,研究结果将在农业气象服务中得到应用。为晋中市适应气候变化、趋利避害、防灾减灾提供重要参考。