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2010年  第15卷  第4期

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序言
2010, 15(4): .
摘要:
中国极端气候变化观测研究回顾与展望
任国玉, 封国林, 严中伟
2010, 15(4): 337-353. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.01
摘要:
国家“十一五”科技支撑计划重点项目“我国主要极端气候事件及重大气象灾害监测、检测和预测”对相关科学问题研究工作做了部署,其中课题二“近百年来我国极端天气气候事件变化特征及其影响(2007BAC29B02)”重点探讨全球变暖背景下中国区域极端气候变化规律。经过近两年多时间的研究,课题组取得了若干可喜的成果。
综合极端气候指数的定义和趋势分析
任国玉, 陈峪, 邹旭恺, 周雅清, 王小玲, 江滢, 任福民, 张强
2010, 15(4): 354-364. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.02
摘要:
综合极端气候指数对于极端气候变化监测、整体认识区域极端气候变化趋势及其原因和影响,具有实际意义。根据中国常年极端气候特点和不同种类极端气候事件的经济社会影响,选取全国平均高温日数、低温日数、强降水日数、沙尘天气日数、大风日数、干旱面积百分率和登陆热带气旋频数等7种极端气候指标,定义两个综合极端气候指数,分别为7种极端气候指标简单(等值权重)合成的综合指数I和加权(差异权重)合成的综合指数II。综合指数II主要依据各种极端气候事件引发的灾害严重程度及其社会影响大小,分别确定其对应指标的相对重要性和权重系数。分析结果表明:1956~2008年,综合指数I序列表现出明显的下降趋势,说明中国地区常见的极端气候事件总体有不断减少、减弱的趋势;同期综合指数II序列没有表现出明显的升降趋势变化,说明对中国地区具有重大经济和社会影响的极端气候事件频率总体上没有发生明显变化。就各个单项极端气候指数变化来看,全国平均年高温日数、强降水日数和干旱面积百分率呈上升趋势,但除高温日数外,其他指数趋势变化均不显著;全国平均年低温日数、沙尘天气日数和大风日数呈下降趋势,且趋势性均很显著;登陆中国大陆的热带气旋频数有所减少,但趋势不很明显。因此,在全球气候显著变暖的半个多世纪内,中国地区多数常见的极端气候事件发生频率,或者显著减少,或者变化不明显;而对全国经济和社会具有重大影响的主要极端气候事件,其频率总体上未见明显趋势变化。
中国极端气候事件的群发性规律研究
杨萍, 侯威, 封国林
2010, 15(4): 365-370. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.03
摘要:
基于k阶最近邻距离丛集点提取算法及一系列理论研究成果,将其应用于群发性极端气候事件的研究中,定义年代际群发性指数以及群发高值区,对中国极端气候事件的群发性规律和年代际空间演变特征进行分析和探讨。研究结果表明,极端高温事件在20世纪60年代与70年代空间分布上存在较大差异;极端低温事件群发性指数70年代在南方地区的加强很可能为该年代际偏冷的气候背景贡献了主要作用;大暴雨事件的群发高值区主要集中在中国的南方地区,这和大暴雨事件的定义可能存在联系;强降水事件的高群发带与中国近50年多雨带的分布格局具有很好的一致性。
基于综合气象干旱指数的中国干旱变化趋势研究
邹旭恺, 任国玉, 张强
2010, 15(4): 371-378. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.04
摘要:
基于中国606个地面台站1951~2008年的逐日降水量和气温资料,采用综合气象干旱指数CI统计分析了中国全国及十大江河流域近60年的干旱变化趋势。结果表明,近60年来,从整体来看,中国干旱面积呈现出弱的增加趋势。干旱持续时间长的几个中心分别位于北方的辽河流域西部、黄河流域东部、海河流域、西南诸河流域东南部等地,最长持续时间可达4个月以上;北方江河流域干旱面积一般表现出增加趋势,其中松花江流域、辽河流域、海河流域干旱面积出现显著的增加趋势,辽河流域、海河流域、黄河流域在20世纪90年代中后期至21世纪前期连续数年出现大范围干旱,南方大多数江河流域干旱面积的变化趋势不明显,只有西南诸河流域有显著的减少趋势。
树轮记录的青海柴达木盆地过去2800年来的极端干旱事件
黄磊, 邵雪梅, 刘洪滨, 王树芝, 朱海峰, 徐岩, 梁尔源, 尹红
2010, 15(4): 379-387. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.05
摘要:
利用在青海柴达木盆地建立的祁连圆柏树轮宽度指数年表,分析了自公元前800年以来树轮所记录的该地区2800年来极端干旱事件的变化。研究发现,过去2800年来极端干旱事件的出现存在群发性和间歇性的特点,其中魏晋南北朝时期(公元3世纪至4世纪)和明清时期(15世纪中叶至19世纪)是极端干旱事件的群发期,公元5世纪至12世纪的800年内极端干旱事件的出现频率较低。出现在西汉末年、东汉初年前后的持续性干旱是柴达木盆地过去2800年内最严重的极端干旱事件。
过去2000年中国东部地区的极端旱涝事件变化
郝志新, 葛全胜, 郑景云
2010, 15(4): 388-394. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.06
摘要:
利用据历史文献中汉代以来的旱涝灾害记载重建的逐年旱涝等级,结合已重建的东部地区干湿指数序列,通过定义判别历史时期极端旱涝事件的标准,分华北、江淮和江南3个区域辨识了过去2000年的重大旱涝事件。结果表明,各个区域的重大旱、涝多发时段分别是:华北地区出现在100~150年、550~650年、1050~1100年与1850~1900年;江淮地区出现在250~450年与1600~1850年;江南出现在350~400年、1100~1200年与1900~1950年。整个东部地区则出现在100~150年、250~350年、750~850年、950~1000年、1050~1150年、1400~1450年、1550~1650年及1800~1950年。20世纪后50年极端旱涝事件的发生频率和强度仅处于过去2000年的平均水平。过去2000年中国东部温度与旱涝关系的对比分析还表明,20世纪后半叶的气候变暖并未导致极端旱涝事件的发生频率明显增加。
2009年11月北京极端低温和强降水事件分析
丁德平, 张爱英, 韩超, 任国玉, 谢庄
2010, 15(4): 395-404. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.07
摘要:
2009年10月底到11月底,包括北京在内的华北地区连续出现2次较强冷空气过程,造成大范围的低温、雨雪天气。利用北京地区11个气象站近50年逐日气温、降水资料,对全市历年11月低温雨雪事件的演变特征进行了分析。结果表明,2009年11月全市月平均气温、月平均最低气温均突破了50年的最低记录,月平均最高气温位列1981年11月之后,接近历史极值;2009年11月降雪量也位列有记录以来第一位,冰冻日数历史排位第三;从气温和降水极端事件发生的频次来看,2009年11月日平均气温、日最高气温和日最低气温通过5%分位值标准的极端低温事件频次都明显偏多,在50年中居于第2位,降水量通过95%分位值标准的极端强事件频次在50年中居于第四位。2009年11月的严重低温雨雪事件出现在区域气温总体变暖、低温事件频率总体下降的气候趋势背景下,在一定程度上放大了负面影响。亚洲中高纬地区500 hPa高度场经向度异常加大、冷暖气流交换活跃,是造成2009年11月极端低温和大雪的直接环流因子。
中国大陆1956~2008年极端气温事件变化特征分析
周雅清, 任国玉
2010, 15(4): 406-417. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.08
摘要:
利用446个国家级气象站1956~2008年共53年的日最高、最低气温资料,分析了我国大陆地区气温极端事件的变化规律。结果表明,中国大陆地区霜冻日数和结冰日数明显减少,减少显著的区域集中在北方,夏季日数和炎热夜数明显增多,增多显著的区域主要在中东部。日最高(低)气温的极大(小)值整体都有上升趋势,最高(低)气温的极大值在北方上升较明显,而在长江中下游和西南地区有下降的趋势;最高(低)气温的极小值则在全国范围都呈明显上升,极端最低气温上升尤为显著,在北方大部分地区升温速率达1.0 ℃·(10 a)-1以上。冷夜 (昼)日数普遍明显减少,53年中减少趋势为7.9 d·(10 a)-1[2.8 d·(10 a)-1];暖夜(昼)日数明显增加,增加趋势为7.0 d·(10 a)-1[4.1 d·(10 a)-1]。冷夜(昼)日数减少主要发生在冬季,其次是春、秋季,而暖昼和暖夜日数增加最显著的季节分别出现在秋季和夏季。从转折时间上看,绝对指数和极值指数的冷指数是从20世纪80年代中后期开始显著减少的,暖指数显著增加的时间则推迟到20世纪90年代中期。但相对指数的冷指和暖指都是在20世纪80年代中后期开始显著变化的。
华中区域1960~2005年平均最高、最低气温及气温日较差的变化特征
王凯, 陈正洪, 刘可群, 孙杰
2010, 15(4): 418-424. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.09
摘要:
利用华中区域(河南、湖北、湖南3省)42站1960~2005年逐月平均最高、最低气温资料,计算并详细分析了该区域年(季、月)平均最高、最低气温和气温日较差的线性变化趋势、突变性及周期性特征。结果发现:1)华中区域年平均最高、最低气温均呈现上升趋势,年平均气温日较差呈减小趋势,其中年平均最低气温变化最显著。2)平均最高气温在春、秋、冬均呈上升趋势;平均最低气温四季均呈上升趋势,其中春、冬季变化显著;平均气温日较差在夏、冬季下降趋势较为明显,其中以冬季降幅最大。3)全年有4个月平均最高气温呈下降趋势,其中8月最为显著;平均最低气温在冬、春季为明显上升趋势,其他月变化趋势不显著;平均气温日较差在冬、夏季呈明显下降趋势,其中1月最为显著。4)年平均最高、最低气温在20世纪90年代经历了一次由冷变暖的明显突变;四季中,平均最高气温春、冬季突变显著,平均最低气温春、夏季突变显著。5)年平均最高、最低气温存在显著的2~4 a周期变化。
环渤海地区极端降水事件概率分布特征
郭军, 任国玉, 李明财
2010, 15(4): 425-432. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.10
摘要:
利用环渤海地区60个测站1961~2008年逐日降水资料,采用L矩参数估计方法对各站超临界值日极端降水拟合广义帕雷托分布。结果表明,广义帕雷托分布能够很好地拟合环渤海地区日极端降水的概率分布,其尺度参数、形状参数与极端降水重现期的地理空间分布密切相关,重现期50、100年一遇的日极端降水空间分布基本一致,山东南部、河北西南部、辽宁西部与河北东北部等区域具有较高极端降水值。
山西省主汛期极端变化降水特征
李智才, 宋燕, 丁德平
2010, 15(4): 425-432. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.11
摘要:
利用NCAR/NCEP再分析日资料计算了影响山西省区域的季风强度指数,并以山西省1960~2005年逐日降水资料为基础,采用线性趋势分析、小波分析等数理统计方法,分析了46年来山西省主汛期极端降水的变化特征。结果表明: 考虑到季风在山西建立和撤退的多年平均日期,山西省的主汛期定为7月上旬到8月中旬更为恰当;山西省大部分地区主汛期降水量均呈下降趋势,但日降水大于30 mm和50 mm降水量却有所增加,尤以中部地区增多为主;20世纪60年代以来全山西省主汛期小雨日数明显减少;进入21世纪后,山西省主汛期降水虽然在减少,但极端强降水的次数有所增加,主要表现在中部地区大于30 mm、大于50 mm降水的日数和强度均有增加或增强的趋势。在多暴雨年份,500 hPa位势高度异常场上在乌拉尔山附近地区易产生稳定的、强大的高压形势或阻塞形势,贝加尔湖至巴尔咯什湖一带有强低压槽,西太平洋副热带高压加强且北抬西伸,山西处于强低压槽的东南侧与副高西北侧的交汇带,且850 hPa风场异常显示华北地区被一致的偏南气流控制,且与蒙古异常气旋南部的异常西风相遇,极有利于山西产生极端强降水。
近40年华南前汛期极端降水时空演变特征
李丽平, 章开美, 王超, 朱界平
2010, 15(4): 443-450. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.12
摘要(4021) PDF (5547KB)(12287)
摘要:
利用国家气象信息中心提供的华南89个代表站1969~2008年逐日降水资料, 研究了近40年我国华南前汛期(4~6月)极端降水时空演变特征,主要结论是:(1)华南前汛期降水强度、强降水量和暴雨日数的空间分布与总降水量的空间分布基本一致;(2)极端降水指数随时间的变化对华南整个区域前汛期总降水量的变化有很好的指示意义, 特别是强降水量、强降水频率和暴雨日数;90年代以来华南前汛期总降水量的显著增加与强降水量、强降水频率以及暴雨日数显著增加密切相关,且极端强降水量异常程度明显增强。
海河流域降水极值的时空演变特征
刘学锋, 向亮, 于长文
2010, 15(4): 451-461. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.13
摘要:
利用海河流域104个测站逐日降水资料, 研究了海河流域过去47年中降水极值时空变化趋势,从降水极值变化的角度解释了海河流域旱涝的演变特征。结果表明:近47年来,海河流域的降雨量、小雨日数、暴雨日数、湿涝事件、日最大降水量均表现出明显减少趋势,干旱事件表现出显著增加趋势,加剧了海河流域干旱化程度。海河流域降水极值空间变化趋势在大部分区域表现为干旱化倾向,尤其是在海河流域东南部区域干旱化程度最为显著。降水的极值变化致使降水时空分布变得更加不均匀,使得海河流域干旱事件发生频率和强度增加,从而对流域内生态、环境和社会经济系统产生深远的影响。
1960~2008年江西省极端降水变化趋势
任玉玉, 任国玉
2010, 15(4): 462-469. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.14
摘要(3166) PDF (8166KB)(11478)
摘要:
利用江西省17个国家级台站1960~2008年逐日降水量资料,对日降水量超过绝对阈值(25 mm和50 mm)和百分位数阈值(95%和99%)的极端降水变化情况进行了分析。结果表明,江西省近50年极端降水频率和强度均呈波动上升趋势,大雨和强降水频率的增加最为迅速,暴雨和极端强降水事件强度增加最大;夏季各种极端降水事件频率均有明显升高;冬季大雨和强降水事件频率也有显著增加;春季和秋季极端降水强度有明显增加,特别是暴雨和极端强降水事件强度增加迅速;夏季暴雨和极端强降水强度有所降低或略有增加;江西省极端降水的频率和强度变化趋势较为一致,特别是1990年代;极端降水的增加以发生频数的增加为主,降水强度的增加并不显著;近50年江西省大部分地区的极端降水事件频率和强度均有增加,但高值区的分布有较大的差异。极端强降水事件强度在鄱阳湖平原附近减小,而在周边的大部分地区呈增长趋势。进一步的分析发现,极端降水强度的变化与地形有显著的正相关关系。
1961~2006年黑龙江省暴雪气候时空变化特征
刘玉莲, 于宏敏, 任国玉, 周江兴
2010, 15(4): 470-478. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.15
摘要:
利用1961~2006年逐日降雪资料,分析了黑龙江省暴雪的时空特征及其变化趋势。结果表明:黑龙江省年暴雪分布具有东多西少、山地多平原少的特点;暴雪量和暴雪日数最多发生在季节转换的10月和次年3月,不在隆冬季节;暴雪强度5月和10月最大;全省平均暴雪量和暴雪日数存在不明显的上升趋势,上升主要发生在春季暴雪多发的东部山地;20世纪70年代末以来暴雪量和暴雪日数年际波动有所增大,进入21世纪以来暴雪发生频率和强度呈现明显增加的趋势。
新疆多风区极值风速与大风日数的变化趋势
陈洪武, 辛渝, 陈鹏翔, 李元鹏, 余行杰, 白素琴, 王胜利
2010, 15(4): 479-490. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.16
摘要(4051) PDF (7KB)(3605)
摘要:
在新疆5大风区代表气象站历史风况资料均一化处理基础上,从平均风速、极端风速强度、极端风速频次、大风持续时间等4个方面分析了极端风气候特征的演变趋势。结果表明:1)达坂城风区瞬间风速≥170 m·s-1的年大风日数以及极端弱风频次没有显著的变化趋势,但极端强风的强度显著减弱,发生频次显著减少,大风年时数与最长持续时间仅从20世纪90年代中期显著减少,风力可利用时间增加。2)阿拉山口风区极端强风的强度显著减弱,极端强风频次与极端弱风频次均显著减少,大风日数、大风年时数、大风年最长持续时间均从20世纪90年代中期显著减少,风力可利用时间增加。3)十三间房风区仅极端弱风的频次显著增加、平均风速显著减小,其余变化均不明显。4)淖毛湖与哈巴河呈现出对称的极端强风强度显著减弱、极端强风频次显著减少、极端弱风频次显著增加趋势,大风日数、大风年时数、大风年最长持续时间等虽呈显著的减小趋势,但具有很大不确定性。5)十三间房风区平均风速的显著减小主要是弱风天数增加引起的,而其余风区则主要是由极端强风的强度减弱引起,极端风力频率和持续时间的影响作用相对略小。
中国东部夏季气压气候变率:测站资料与再分析资料的比较
高庆九, 管兆勇, 蔡佳熙
2010, 15(4): 491-503. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.17
摘要(3893) PDF (62KB)(4155)
摘要:
应用中国194 站地表气压(OP)、NCEP/NCAR再分析月平均地表气压(NP)和海平面气压(NS)及 ERA40再分析月平均海平面气压(ES)资料,分析了中国区域夏季气压的气候变率,特别是再分析资料集中地表气压和海平面气压的再现能力。分析发现:1)3种资料均显示我国东部气压升高,NP(NS)中1976年前后的年代际突变特征显著,ES的变化量与OP相当,NP(NS)远高于其他两种资料;1965年以前NP、NS与OP、ES差异较大,NP(NS)显著偏低。2)OP和ES在20世纪70年代中期到90年代初期具有较为相似的3~4年的周期变化,而NP周期特征与OP、ES有显著差异,存在虚假的14年左右的周期特征;3)3种气压资料为一致的线性增高趋势,NP线性变化趋势最大,OP最小,北方大于南方,但再分析资料在对气压变化长期趋势的研究中,不确定性较大;4)OP显示气压变化不大,而ES、NP(NS)反映气压变化较大,以我国北方变化最为明显,从北向南逐渐降低,中心均在内蒙古中部一带。NP对我国北方地区气压变化估计偏高,对我国长江中下游地区、华南和山东半岛气压变化的反映略有不足;5)再分析资料可以再现我国气压年际变化特征,对我国气压的再现能力在东部优于西部,低纬度地区优于高纬度地区, 并且ES的再现能力要优于NP(NS)。
南海和西北太平洋热带气旋活动的区域性差异分析
李雪, 任福民, 杨修群, 王长金
2010, 15(4): 504-510. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.18
摘要:
利用近58年(1950~2007年)热带气旋资料,研究了南海(5°N ~25°N, 110°E ~120°E)和西北太平洋 (5°N ~25°N, 120°E ~180°)两个区域热带气旋生成频数的年际变化和季节变化特征,结果表明西北太平洋热带气旋生成频数明显多于南海,且两区域的热带气旋活动表现出明显的区域性差异。在年际变化上,两者之间相关系数仅为-009,即南海和西北太平洋热带气旋生成频数在变化上相对独立。在季节变化上,西北太平洋热带气旋生成频数主要决定了整个西北太平洋明显的季节变化特征,而南海热带气旋生成频数在活跃期5~11月内季节差异不够明显,8~9月为相对盛期;特别地,从热带气旋频数相对于整个西北太平洋所占比率来看,5~6月南海区域由前期的寂静期骤然上升至317%~338%,使得5~6月成为全年比率中最突出的2个月份。对上述热带气旋活动区域性差异的可能原因进行了分析,初步显示在年际变化上ENSO对南海热带气旋生成频数的影响是显著的;在季节变化上,5~6月南海出现了较之西北太平洋更加有利于热带气旋生成的动力条件(季风槽)和热力条件(高海温),这可能是南海热带气旋生成频数相对于整个西北太平洋所占比率在5~6月成为全年最突出的两个月份的主要原因。
台风“榴莲”陆上维持及暴雨增幅的大尺度环流特征
王黎娟, 卢珊, 管兆勇, 何洁琳
2010, 15(4): 511-521. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.19
摘要:
利用“CMASTI热带气旋最佳路径集”、NCEP/NCAR再分析资料及地面加密观测资料,分析了2001年0103号台风“榴莲”陆上维持及暴雨增幅的大尺度环流特征。结果表明,“榴莲”登陆后正好位于低压带中,中纬度西风槽加强南伸,构成典型的“北槽南涡”,阻碍西太平洋副热带高压西伸,使得“榴莲”陆上长时间维持。西风槽后的西北气流将中纬度冷空气输送至低纬,在“榴莲”环流北部外围与东南风暖湿气流汇合,有利于强降水发生。此外,索马里和100°E越赤道气流增强显著,加强西南季风,从阿拉伯海东部,经孟加拉湾和中南半岛中南部,直至南海北部到广西大部形成一条完整的水汽输送带,充沛的水汽直达“榴莲”东北侧,有利于该时段暴雨增幅。低纬夏季风10~20天低频振荡处于极端活跃位相时,低纬低频西风偏北及低频水汽向北输送至广西南部,有利于低层辐合并提供充足水汽,对“榴莲”暴雨增幅有重要作用。
河南省月和年降水量正态性分析
王纪军, 任国玉, 匡晓燕, 汪方
2010, 15(4): 522-528. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.20
摘要:
利用1957~2008年(共52年)河南省48个气象站月、年降水量资料,利用标准偏态系数和峰度系数检验方法,对降水量的正态性进行了分析。结果表明,河南省大多数气象站的月和年降水量不服从正态分布,但对降水量序列进行开平方或开立方处理后,降水量序列的正态性得到明显的改善。半数台站的年降水量原始序列服从正态分布。对各站偏态系数进行平均,可以发现,所有站月序列的偏态系数均为原序列的最大,立方根序列的偏态系数最小。原序列均为正偏,平方根序列以正偏为主,立方根序列则以负偏为主。所有站月原序列的峰度系数均为正数,平方根或立方根的峰度系数则正负相间。