1960-2010年克里雅河流域极端气温事件变化趋势

利用克里雅河流域于田县气象站1960-2010年逐日最高气温和最低气温资料,利用RClimDex软件计算了该流域12个极端气温指数,采用10 a滑动平均、Mann-Kendall突变检验等方法对其变化规律进行分析.结果表明:①暖昼日数(TX90)、暖夜日数(TN90)、夏日数(SU)和热夜日数(TR)等极端气温暖指数均呈显著增加趋势,变幅分别为1.45 d· (10a)-1、1.82 d·(10a)-1、3.07 d· (10a)-1、1.66 d·(10a)-1.其中,夏日数(SU)和暖夜日数(TN90)变化最显著.②在极端气温冷指数中,月最高气温极小值(TXn)和极端最低气温(TNn)上升,冷昼日数(TX10)、冷夜日数(TN10)、结冰日数(ID)和霜冻日数(FD)分别以0.61 d· (10a)-1、0.91 d·(10a)-1、1.1d·(10a)-1和0.9 d· (10a)-1下降.③各极端气温指数变化在1960-1986年与1987-2010年两个时段差异明显.在1987-2010年,极端气温暖指数明显上升,而极端气温冷指数下降趋势比较明显.     

1982—2015年中国北方生长季NDVI变化及其对气温极值的响应

基于GIMMS NDVI 3g v1. 0数据集和日值气象数据,结合极端气温指数,辅以极点对称模态分解、趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、相关分析等方法,探讨中国北方生长季植被覆盖及极端气温的变化特征,研究植被覆盖对气温极值的响应状况。结果表明:①1982-2015年中国北方生长季NDVI以0. 002·(10a)^-1的速率上升(P <0. 05),ESMD(极点对称模态分解方法)显示生长季NDVI波动上升;针叶林、灌丛、荒漠植被、草地以及栽培植被呈增长趋势,栽培植被增速最快,针阔混交林、落叶阔叶林和高山植被呈不显著减少趋势。②空间上,NDVI显著增加区域超过全区的33%,主要分布在天山、塔里木盆地北部、祁连山、陇南山区、黄土高原、河套平原、吕梁山和太行山、大别山以及辽西丘陵地区;显著下降区域仅占12%,主要分布在大兴安岭、小兴安岭和长白山区。③极端气温指数中,除TNmean(日最低气温平均值)和TNn(日最低气温极低值)呈上升趋势外,其余冷极值指数均呈下降趋势;所有暖极值指数均呈上升趋势;其他指数中,DTR(气温日较差)呈减小趋势,GSL(生长季日数)呈增加趋势。④中国北方NDVI与极端气温指数的相关性表明,冷极值指数中NDVI与FD0(霜冻日数)、TN10p(冷夜日数)、TX10p(冷昼日数)呈显著负相关(P <0.05),与TNmean呈显著正相关(P <0.01);NDVI与所有暖极值指数呈正相关,与TR20(热夜日数)、TXmean(日最高气温平均值)、TX90p(暖昼日数)以及TN90p(暖夜日数)存在显著相关性(P <0. 05);NDVI与GSL呈显著正相关(P <0.05)。⑤天山、塔里木盆地北缘、祁连山区、河套平原、黄土高原、太行山和吕梁山区等NDVI显著增加区域对极端气温指数的响应强烈。NDVI显著增加区主要对FD0、TNmean、TN90p、GSL等指数响应较强。NDVI显著减少区域对指数的响应各异,主要与SU25(夏季日数)呈显著负相关(P <0.05)。     

1955—2012年陕西洛川县极端气温变化研究

根据洛川县1955—2012年的日气温资料,采用线性趋势法、距平及累积距平法、Morlet复数小波、主成分分析和Mann-Kendall检验法,对世界气象组织(WMO)发布的10种极端气温指数进行计算,分析洛川县各极端气温指数随时间的变化趋势、变化周期、突变年份及各指数之间的相关性。结果表明:1年极端最高气温、年极端最低气温、夏日、热夜、暖夜、暖日6个指数均呈上升趋势,而冰日、霜日、冷夜、冷日4个指数呈下降趋势。2年极端最高气温、年极端最低气温以及变率较大的冷夜、暖夜均具有29~30 a的主周期,反映了洛川地区极端天气变化的周期规律。3主成分分析结果表明,第一主成分占方差贡献率的41.6%,高载荷的指数有暖夜、热夜和霜日,可以认为这3个指数的变化对洛川总体气温变化具有主要作用。4除年极端最低气温外,各指数间都有较好的相关性。在相对指数与绝对指数中,各冷指数、暖指数间均呈正相关,而冷指数与暖指数之间则呈负相关。5突变分析结果表明,极值指数突变发生在1994年和1965年,相对指数的突变基本发生在20世纪80年代末到90年代末,绝对指数的突变基本发生在70年代和21世纪初。总体来说,58 a来洛川县的极端最高气温以0.14℃·(10a)-1的速率增加,同时极端最低气温也以0.19℃·(10a)-1的速率增加,气温变化符合全球气候变暖的大趋势,研究结果可为洛川地区应对气候变化和防治气象灾害提供理论依据和参考。     

近30a河东地区极端气温时空变化

利用61个气象站1988—2017年逐日最高气温、最低气温和平均气温资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendal检验、滑动t以及相关分析方法,对河东地区极端气温事件的时空变化特征进行研究,结果表明:①河东地区近30 a日最高气温的极大(小)值、日最低气温的极大(小)值、年平均最高(低)气温、夏日日数、热夜日数、暖昼(夜)日数、气温日较差、暖日持续日数、生物生长季呈现增大(加)趋势,霜冻日数、冰冻日数、冷昼(夜)日数、冷日持续日数呈现减小(少)趋势;②暖指数的变暖幅度大于冷指数,昼指数的变暖幅度大于夜指数,陇东高原地区变暖幅度最大,甘南高原地区变暖幅度最小;③多数指数的突变点在20世纪90年代中后期和21世纪初期;④多数极端气温指数与经度和海拔高度显著相关,河东地区极端气温指数的变化与区域性增暖有密切联系。     

近42a珠穆朗玛峰地区极端气温事件的时空变化

选取西藏珠穆朗玛峰(珠峰)地区5个气象站点1971—2012年逐日最高、最低气温资料,采用反距离权重插值法、线性回归和Mann-Kendall检验等方法,分析珠峰地区极端气温事件的时空变化。结果表明:近42 a西藏珠峰地区极端最高气温、最高气温的极小值、极端最低气温和最低气温的极大值都呈上升趋势,为0.30~0.64℃·(10a)~(-1),以极端最低气温升幅最大。霜冻和结冰日数分别以-4.99 d·(10a)~(-1)和~(-1).24 d·(10a)~(-1)的速度显著减少,主要表现在南坡。生长季长度呈现出明显的延长趋势,为4.81 d·(10a)~(-1)。气温日较差趋于减小,平均为0.08℃·(10a)~(-1)。冷昼(夜)日数明显减少,幅度为-6.54 d·(10a)~(-1)〔-8.87 d·(10a)~(-1)〕;暖昼(夜)日数显著增加,增幅为8.17 d·(10a)~(-1)〔12.07 d·(10a)~(-1)〕。在10 a际变化尺度上,珠峰地区极端气温暖指数呈增加趋势,而极端气温冷指数趋于下降。在时间转折上,极端最高气温、生长季长度突变点,分别发生在1980年和1984年,其他指数的突变点出现在1990年代。     

1982—2015年中国北方生长季NDVI变化及其对气温极值的响应

基于GIMMS NDVI 3g v1.0数据集和日值气象数据，结合极端气温指数，辅以极点对称模态分解、趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、相关分析等方法，探讨中国北方生长季植被覆盖及极端气温的变化特征，研究植被覆盖对气温极值的响应状况。结果表明：① 1982—2015年中国北方生长季NDVI以0.002·（10a）^-1的速率上升（P<0.05），ESMD（极点对称模态分解方法）显示生长季NDVI波动上升；针叶林、灌丛、荒漠植被、草地以及栽培植被呈增长趋势，栽培植被增速最快，针阔混交林、落叶阔叶林和高山植被呈不显著减少趋势。② 空间上，NDVI显著增加区域超过全区的33%，主要分布在天山、塔里木盆地北部、祁连山、陇南山区、黄土高原、河套平原、吕梁山和太行山、大别山以及辽西丘陵地区；显著下降区域仅占12%，主要分布在大兴安岭、小兴安岭和长白山区。③ 极端气温指数中，除TNmean（日最低气温平均值）和TNn（日最低气温极低值）呈上升趋势外，其余冷极值指数均呈下降趋势；所有暖极值指数均呈上升趋势；其他指数中，DTR（气温日较差）呈减小趋势，GSL（生长季日数）呈增加趋势。④ 中国北方NDVI与极端气温指数的相关性表明，冷极值指数中NDVI与FD0（霜冻日数）、TN10p（冷夜日数）、TX10p（冷昼日数）呈显著负相关（P＜0.05），与TNmean呈显著正相关（P＜0.01）；NDVI与所有暖极值指数呈正相关，与TR20（热夜日数）、TXmean（日最高气温平均值）、TX90p（暖昼日数）以及TN90p（暖夜日数）存在显著相关性（P＜0.05）；NDVI与GSL呈显著正相关（P＜0.05）。⑤ 天山、塔里木盆地北缘、祁连山区、河套平原、黄土高原、太行山和吕梁山区等NDVI显著增加区域对极端气温指数的响应强烈。NDVI显著增加区主要对FD0、TNmean、TN90p、GSL等指数响应较强。NDVI显著减少区域对指数的响应各异，主要与SU25（夏季日数）呈显著负相关（P＜0.05）。     

1951-2014年内蒙古自治区极端气温事件时空变化特征

文中以1951-2014年内蒙古自治区34个站点日最高气温和日最低气温数据为研究对象,运用线性倾向估计、距平、累积距平、Mann-Kendall突变检验和空间分析等方法,分析内蒙古极端气温事件时间和空间变化特征。结果显示:(1)近64年,霜冻、结冰、冷昼日数具有显著降低趋势,其变化速率分别为:3.3d/10a、1.5d/10a、1.6d/10a;暖昼日数具有显著增加趋势,变化速率为1.7d/10a。(2)约以1980s中期为界,霜冻、结冰、冷昼日数距平和累计距平分为两段:前期大多数为正距平,累计距平具有升高趋势;后期变化特征与前期相反。约以1990s中期为界,暖昼日数距平和累计距平变化特征与霜冻日数相反。意味着极端低温事件指标(霜冻、结冰和冷昼日数)响应全球变暖时间早于极端高温事件指标(暖昼日数)。(3)结冰、冷昼和暖昼日数分别在1988年、1992年和1991年发生突变。(4)空间上,霜冻和结冰日数分布随纬度和海拔升高逐渐增多,体现地域分异规律。(5)冷昼和暖昼日数较大值主要集中于内蒙古自治区中间地带。(6)全区各地霜冻、结冰和冷昼日数均具有减少趋势,暖昼日数具有增加趋势,与时间序列变化趋势一致。其中,人类活动程度较高地区,霜冻和结冰日数减少最显著,故人类活动对气温变化具有一定影响。     

1952—2013年吐鲁番市极端气温变化规律研究北大核心CSCD

根据吐鲁番国家地面气象基准站1952—2013年逐日最高、最低气温气象资料,利用线性拟合、滑动平均、Mann-Kendall突变检验、滑动t检验、Morlet复小波和主成分分析等方法分析该地区极端气温变化特征,为当地农业的可持续发展与预防气象灾害提供参考。结果表明：（1）极端最高气温、极端最低气温、夏日、热夜、暖夜、暖昼均呈上升趋势;冰日、霜日、冷夜、冷昼均呈下降趋势。（2）极端最高气温无突变,极端最低气温突变年份为1984年;绝对指数的突变发生在20世纪80年代末90年代初和21世纪初;相对指数的突变发生在90年代末和21世纪初。（3）极端最高气温、极端最低气温的主周期为28～29 a,线性倾向率变化最大冷夜和暖夜具有12～29 a的主周期。（4）第一主成分占方差贡献率的50.63%,极端最低气温、热夜、霜日、冷夜、暖夜、冷昼、暖昼具有高载荷,表明这7个主成分对吐鲁番气温的升高起主要作用。总的来说,极端最高气温和极端最低气温都呈上升趋势,后者比前者的上升幅度更大,这对吐鲁番市在预防气象灾害方面具有实际意义。     

1960-2009年甘肃省极端气温的变化

利用1960-2009年甘肃省26个气象站的气温资料,采用线性倾向估计法、反距离加权法、Mann-Kendall突变检测法,分析甘肃省50 a来极端气温事件的时空间变化。结果表明：甘肃省极端气温的年代变化趋势基本一致;年际变化极端高温呈增加(上升)趋势,极端低温呈减少（下降）趋势;在空间分布上大部分地区极端高温呈增加(上升)趋势,极端低温呈减少（下降）趋势,但空间差异明显。另外,甘肃省近50 a来极端气温指数发生了明显的突变（通过0.05的置信度检验）。     

中国西北地区气温异常的特征分析

根据1960-1999年中国西北地区114个观测站的季、年平均气温资料,分析了气温的空间分布特征.使用EOF,REOF分析方法和小波分析方法,讨论了西北地区年平均气温异常的空间分布特征,并分析了不同区域年平均气温变化、冬半年(1月)和夏半年(7月)极端气温变化及周期变化的特点.结果表明:西北地区年平均气温异常的一致性是主要特点,也存在南北差异和高大地形与沙漠盆地、河流、草原的差异;除陕西外西北其他地区年平均气温普遍呈上升趋势;冬季极端最低气温有明显上升趋势,冬半年极端最低气温在整个气温上升趋势中起主要作用;西北地区不同区域的年平均气温变化有各自不同的周期性.     

中国北方冬季极端温度的变化及其与AO相关分析

依据1951-2005年中国北方地区297站冬季(12月～次年2月)的逐日最高温度和最低温度,分析计算出1951-2004年该区域内4种冬季极端温度指数(暖日、冷日、暖夜和冷夜)及其分布,并研究了其与同期北极涛动(AO)的关系。结果表明:在中国北方东部地区,冬季暖日天数的分布从南向北增加;在北方西部地区青藏高原和新疆北部较小,南疆较高。冬季冷日天数的分布总体上在北方东部从南向北递减;在西北地区比较复杂,在青藏高原较高,在南疆比较小。冬季暖夜天数的分布复杂,形成几个高值中心,分别在华北地区的河北、西北地区的新疆中部以及东北中部,其它地区较小,如青藏高原和北疆。冬季冷夜天数的分布,高值分布在辽宁北部、内蒙古的中东部、新疆北部和青海东南部;低值分布在华北地区的河北和西北地区的新疆南部。在气候变暖背景下中国北方地区冬季暖日天数和暖夜天数显著增加,而冬季冷日天数和冷夜天数显著减少。冬季暖日天数和暖夜天数在天数高值区发生的概率增加了,而冬季冷日天数和冷夜天数在天数高值区发生的概率减少了。在中国北方大部分地区,当冬季AO指数偏强时,冬季暖日天数和暖夜天数偏多,冬季冷日天数和冷夜天数偏少;反之,冬季AO指数偏弱时,冬季暖日天数和暖夜天数偏少,冬季冷日天数和冷夜天数偏多。其中显著相关的地区表明了冬季AO对这些地区的极端温度指标有显著的影响,反映出在显著相关的地区两者联系更为紧密。     

近60 a来内蒙古极端降水时空变化及其影响

基于内蒙古地区41个气象站点1958-2017年的逐日降水数据,采用世界气象组织等推荐的9个极端降水指数,运用线性趋势分析、克里金插值法、Mann-Kendall检验、Morlet小波分析和主成分分析等方法研究了内蒙古地区近60a来极端降水时空变化、周期规律和气象灾害效应。结果表明:内蒙古地区近60a来出现了干燥化趋势,即伴随着降水量的减少,各极端降水指数出现不同程度的下降趋势,以20世纪60年代和21世纪初下降最为明显。各极端降水指数倾向率在空间上大体呈现出从东西部向中部递减的规律,大都以集宁、呼和浩特、通辽和新巴尔虎右旗为低值中心。各极端降水指数的最大概率突变年为1995年,此后出现了不显著下降的趋势。各极端降水指数均存在3~5 a、14~17 a、20 a左右的周期变化。除连续无雨日数外,各极端降水指数与年降水量之间均存在较好的相关性。内蒙古极端降水变化导致该区旱灾与风灾增多加重,草原沙漠化加强,洪灾与低温冻害减少减轻,应有针对性地采取措施加强旱灾与风灾预防。     

石家庄地区极端寒热和强降水的观测事实

利用石家庄地区17个观测站1972-2009年的气温和降水资料,选取8个极端气温指数和5个极端降水指数,分析气温和降水极端事件的变化规律。结果表明：近38 ａ,炎热日数呈增加趋势,寒冷日数、霜冻日数和结冰日数呈减少趋势,其中寒冷日数和霜冻日数呈显著减少趋势。中东部县市热指数的增加趋势和冷指数的减少趋势最明显。极端最高气温和极端最低气温呈弱的升高趋势;最高气温极小值和最低气温极大值则呈显著升高趋势。4个气温极值指数趋势变化的空间分布差异较大。大雨日数和暴雨日数均呈弱的增加趋势,各站的大雨日数和暴雨日数增加或减少的趋势不明显。1日和3日最大降水量均呈弱的上升趋势,但绝大部分站上升或下降的变化趋势不明显。强降水强度呈弱的增强趋势,暴雨强度的线性趋势为0.83 mm/（d·10 a）。大部分站大雨以上强度的增强或减弱趋势与暴雨强度一致。     

近54年来晋陕蒙地区降水变化特征

以晋陕蒙地区60个气象站点1960—2013年逐日降水观测资料为基础,分析了晋陕蒙地区近54年来年均降水量和极端降水量的时空变化。研究发现,近54年来,晋陕蒙3个省(区):(1)年均降水量都在波动中呈缓慢的减少趋势,减少趋势均不显著,晋陕蒙三省(区)减少趋势分别为14.014、10.706 mm·10a-1和0.76 mm·10a-1;空间上内蒙古年均降水量呈现出明显的东西差异,由东部400~500 mm向西减少到200 mm以下,山西年均降水量由东南向西北递减,晋东南在500~800 mm,而晋西北在400~500 mm,陕西年均降水量表现为南多北少的特点,陕南地区大于800 mm,陕北下降到400~500 mm。(2)从变化趋势上来看,从东南向西北,降水出现由减少到增多的变化趋势,原来降水多的地区趋于减少,降水少的区域趋于增多,晋陕蒙地区内部降水量差异趋于减小。内蒙古东部减幅为0~1 mm·a-1,而西部增幅为0~1 mm·a-1。山西省南部最大减幅1~3 mm·a-1,而在晋东北减幅在3 mm·a-1以上。陕北和陕南地区减幅较小为0~1 mm·a-1,陕西中部大部分地区减幅较大为1~3 mm·a-1。(3)200 mm和400 mm降水等值线呈明显年代际波动,1970年代和1990年代偏西偏北,1980年代和2000年代偏东偏南。近年来夏季风影响范围缩小,内蒙古降水趋于减少,晋陕南部略有增加。(4)年均极端降水量呈不显著增加趋势,变化幅度大部分在0~1 mm·a-1,此时段内极端降水量未发生突变,极端降水量的增加,使本地区降水处于不稳定状态;极端降水强度方面,山西和陕西的极端降水强度明显大于内蒙古,山西和陕西极端降水强度由南向北依次递减,陕西南部大于50 mm·a-1,而北部降低到30~40 mm·a-1,山西省大部分地区在40~50mm·a-1,只有在北部为30~40 mm·a-1,内蒙古极端降水强度由东向西逐步减少,东部为30~40 mm·a-1,西部在20 mm·a-1以下,极端降水强度的变化趋势内部差异不大;极端降水日数呈弱增长,增长水平不显著,此时段内极端降水日数没有出现剧烈变化。     

近50 a内蒙古冬季冷暖事件变化和大气环流异常分析

采用三分位方法,对内蒙古100个站1961-2010年冬季（11月至次年2月）和季内各月平均气温序列进行分析,确定了单站冷暖事件阈值,并将单站冷暖事件分为弱和强两个等级。以此为基础,采用相对比例,确定内蒙古全区和东、西部区域冷暖事件的界定方法及等级划分标准。结果表明：前期（1961-1987年）内蒙古只有强冷事件而未出现全区性强暖事件,后期（1988-2010年）则以强暖事件为主,但2000年以来强冷事件时有发生。针对内蒙古强冷暖事件,分析了同期北半球对流层大气环流的分布特征,结果表明：在强冷事件期间,北半球对流层中上部,乌拉尔山阻高和鄂霍次克海阻高异常,并伸向极区,使得亚洲区极涡明显偏南、偏强,地面西伯利亚高压异常强大;在强暖事件期间,乌拉尔山阻高和鄂霍次克海阻高偏弱,亚洲区极涡明显偏弱并向西向北收缩,地面西伯利亚高压明显偏弱。     

2009/2010年内蒙古冬季低温特征及成因分析

利用常规观测资料,分析2009/2010年内蒙古冬季低温的特征。并通过对欧亚地区大气环流、影响我国的冷空气活动、北极涛动指数和EI Nino年内蒙古冬季气温的分析,探讨此次低温的气候成因。结果表明：此次冬季低温是内蒙古自1986年以来范围最广、时间最长、强度最大的一次冬季低温。强降温的同时,还伴随着强降雪和大风沙尘天气。地面西伯利亚高压偏强、850 hPa内蒙古北侧偏北气流偏强、500 hPa位势高度场偏低、东亚大槽位置偏西偏强以及强冷空气活动频繁是造成此次低温的主要原因。此次低温还与北极涛动指数负异常和EI Nino事件有关。     

近52 a长白山苔原带生长季气候变化特征

利用长白山苔原带天池站1959-2010年6-9月气象数据,进行生长季气候变化分析。采用距平值、小波分析、Mann Kendall检验相结合的方法,进行温度、降水周期性变化与突变点的检验;采用线性倾向估计法,分析未来气候变化的趋势;并通过气候变化指数,反映其气候变化情况。结果显示：52 a来,长白山苔原带生长季经历了暖湿-冷干-暖湿-冷干-冷湿-冷干-暖干几个主要阶段,温度变化周期为5～10 a,降水变化周期为5 a和20 a.。温度变化的突变年份发生在1998年,降水变化较之温度变化复杂,其存在多个突变年份;各气象要素的变化趋势大都表现为显著的升高,其中温度的变化最为明显,风速、日照时数的变化甚微;霜冻日数与冰点日数均显著减少,极端温度大多出现在21世纪;伴随着>0.1 mm降雨日数的显著减小,长白山苔原带降水强度不断增加;与植物生长相关的生长季≥0 ℃积温、≥3 ℃积温和≥5 ℃积温在52 a间呈显著增加趋势,积温的增加将会对生长季的延长及植物生长起到显著的促进作用。