张秋良
, 边玉明
Zhang Qiuliang, Bian Yuming
中图分类号: P426.6
文献标识码: A
文章编号: 1000-0690（2017）12-1909-08
收稿日期: 2016-12-14
修回日期: 2017-03-10
网络出版日期: 2017-12-20
版权声明: 2017 《地理科学》编辑部 本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
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作者简介:
作者简介：张秋良（1960-）,男,内蒙古呼和浩特人,教授,博导,主要从事森林资源经营管理与森林生态方向。E-mail:18686028468@163.com
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摘要
利用内蒙古大兴安岭林区11个气象站1971~2014年日平均气温数据,采用线性趋势、Morlet小波分析、克里金插值法对内蒙古大兴安岭林区极端气温的年变化进行分析。研究表明：极端高温天气和生物生长季天数在20世纪80年代中期以后呈显著增多趋势,极端低温天气呈显著减少趋势;在空间分布上,所有站点极端高温天气和生物生长季天数呈上升趋势,极端低温天气呈下降趋势,但空间差异明显。极端低温天气主要受27、18、11、7 a时间尺度周期影响。极端高温天气28 a左右周期振荡最为强烈,视为第一主周期,对极端高温天气影响最为显著,在2018年以后的大约8 a间（2019~2026年）极端高温天气可能会更加频繁。生物生长季受28 a时间尺度周期影响,且在2015~2022年生物生长季天数增长处于偏大期。
关键词：
Abstract
Under global climate warming, the frequent occurrence of extreme weather events has caused great economic losses, thus, as a scientific issue, researching on regional extreme climate change has remarkable significance. In this study, based on the daily temperature data of 11 meteorological stations from 1971 to 2014 in Inner Mongolia Daxing’anling forest region, analyzed the spatio-temporal characteristics of extreme hot weather, extreme cold weather and the biological growth season in recent 50 years, using the methods of Linear trend, Morlet wavelet, Mann-Kendall and Kriging interpolation. The results are as follows: In the last 44 years, the extreme hot temperature days and biological growth season were on the rise significantly(P<0.001), the rates of change were 7.6 d/10a and 3.1 d/10a respectively, especially increased with larger scales after the middle of 1980s. However, the extreme cold temperature days showed a downward trend(-5.4 d/10a), and after the mid 1990s, the trend became weaker. From the perspective of spatial distribution, the extreme hot weather days and biological growth season showed an upward trend at all sites, while the extreme cold weather days showed a downward trend, but the spatial difference was obvious. The extreme minimum temperature has 27 a, 18 a,11 a, 7 a periodic changes, that played a major role in the extreme low temperature weather, of these, 27 a cycle time scale was considered the first main period. The extreme maximum temperature contained the cyclical in a number of different time scales, the 28 years periodic oscillation was most strongly, was considered the first main period, and played the most significant effect on the extreme maximum temperature, over the next 8 years (2019-2026) extreme hot weather may be more frequent. The growth season mainly was affected by 28 a cycle time scale, and in 2015-2022 with a higher growth period. This result will provide a powerful scientific basis for revealing extreme climatic changes in high latitudes in China, and provide reference for forestry production, agricultural production and disaster prevention and reduction in Inner Mongolia Daxing’anling forest region.
Keywords：
全球气候变化是人类在新世纪面临的最大挑战之一,因全球气候变化带来的极端天气现象如高温、干旱、洪涝、雪灾等灾害的发生更加频繁,极端天气现象造成的经济损失和社会不稳定也在逐渐加剧[1]。极端气温是很少或不常发生的气候事件,具有不确定性和破坏性,难以预测,IPCC第五次报告指出,自1961年以来中国区域性的高温事件、气象干旱事件等明显增多,持续时间更长[2]。而极端气候变化对社会造成的损害往往比一般均性天气因子（如平均气温,年降水等）更大,更明显[3]。因此,极端气温的研究愈来愈受更多专家学者重视,对极端事件及其机理的研究越来越多[4]。如Frich等[5]发现20世纪后半叶逐年的极端最高温度与极端最低温度的差异在显著减小。张宁等[6]研究了中国年、季极端气温变化趋势的时空特征,得出在空间分布上,中国年和四季的极端低温均表现出稳定的上升趋势;张延伟[7]等分析了北疆地区极端气温事件,研究表明：该地区的高温阈值空间分布变化特征呈现从东南向西北规律变化趋势;任朝霞等[8]研究表明,1961~2000年中国西北干旱区年最高温度有减少趋势,年最低温度有增加趋势;李双双等[9]发现北京气温暖化趋势明显,最低温增温速率远快于最高温;总之,揭示区域极端气温变化规律有助于更好地了解极端气温变化对人类的影响,可为应对策略提供有效的科学依据。
内蒙古大兴安岭林区位于内蒙古自治区东北部,具有典型的区域气候条件,是亚欧大陆北方森林带的重要组成部分,大兴安岭山脉贯穿整个林区,其森林生态系统在涵养水源、保持水土、保护生物多样性等方面发挥着不可替代的重要作用,被誉为“祖国北方的重要生态屏障”,其天然屏障阻隔了太平洋暖流和控制西伯利亚寒流、蒙古干旱季风,保障了呼伦贝尔大草原和东北平原粮食主产区的生态安全;在森林总量上,森林面积8万km2,森林蓄积7.47亿m3,均居全国国有林区之首;同时,这里也是中国“气候脆弱区”和气候变化响应最为敏感区之一[10]。近年来,该地区由于气象灾害（干旱、高温、冻害等）带来的损失愈加严重,极端气温的变化对林业、农业、生态环境等影响更为显著。目前,已有涉及内蒙大兴安岭林区相关极端气温事件的研究,如杨方兴[3]、白美兰等[11]选取内蒙古地区多个气象站对整个内蒙古极端气温事件进行了研究,而本文所选取的气象站点完全位于林区,可以体现林区独特的区域气候特征。本文从极端低温、高温和生物生长季3个方面来研究林区极端气温的年变化规律,对揭示中国高纬度林区气候变化提供有力的科学依据,为该地区林业农业生产、防灾减灾提供参考,促进该地区社会经济的可持续发展和保护中国北方生态屏障及该地区生态修复都具有一定的科学意义。
内蒙古大兴安岭林区位于中国东北地区（图1）,地理坐标119°36′20″~125°20′50″E,46°08′40″~53°20′00″N,地处中国高纬地带,南北跨7个纬度,地域辽阔,东部与黑龙江省接壤,南至洮儿河,西部与呼伦贝尔大草原相连,西北部与俄罗斯毗邻,地跨呼伦贝尔市、兴安盟等9个旗市,是中国最大的集中连片的国有林区,森林覆盖率平均为80.5%,部分地区达91%。林区属寒温带大陆性季风气候,冬季漫长而寒冷,夏季短暂而炎热;年平均气温为-3.2℃,极端低温达-50.2℃。
选取内蒙古大兴安岭林区11个（图1）气象站点（呼伦贝尔市9个,兴安盟2个）逐日平均气温观测数据,数据资料由内蒙古自治区气象局提供。11个站点城市人口均在20万以下,城市化进程较小,受城市热岛效应较小。分析时间定在1971~2014年,这一时间内数据较为完整,缺失值没有连续超过3 d的,对于小于3 d的缺失值采用简单的线性插值法进行插补,缺失值总数未超过总数据量的0.01%,可以忽略其影响。借用VisualFoxpro6.0软件建立林区日平均气温因子的时间序列资料,并进行时间一致性检验。对于极端天气事件的描述就是发生概率极小的事件,通常发生概率只占该类天气现象的10%或者更低[12]。目前,对极端气温事件的定义也不同[13,14],本文对极端气温事件的定义方法主要参照贾文雄、杨志刚等人文献[15,16]。
运用简单的一元线性回归分析和5 a趋势滑动对年极端气温天气的年际变化进行趋势分析详见参考文献[17],并借助Spss19.0软件进行变化趋势的显著性检验;小波分析方法在时域和频域上同时具有良好的局部性质,可以分析出时间序列周期变化的局部特征,在MATLAB7.0软件平台的支持下,利用Morlet小波分析对年极端气温天气的周期变化进行分析,用小波方差来确定主周期,并绘制小波变换系数实部图及小波方差图[18];运用地理信息系统软件ArcGIS10.2采用克里金插值法生成研究区极端气温事件变化的空间分布。
内蒙古大兴安岭林区（以下简称林区）极端高温天数年际变化曲线如图2 a,其整体在波动中呈上升趋势,这与中国北方整体变化趋势一致[19],年际变化倾斜率为7.6 d/10a,通过了0.001的显著性水平检验,最大值为69 d出现在2007年,最小值为14 d出现在1985年,多年均值为33 d,并且在1997年之后的所有年份出现极端高温天数都大于多年均值,处于偏高状态。从5 a滑动平均曲线来看,20世纪70年代初至80年代中期极端高温天数变化比较平缓,而在80年代中期以后,曲线虽有小的波动,但上升趋势比较明显,说明极端高温天气事件更加频繁。
图2b为极端低温天数变化曲线。可以看出,在1971~2014年林区极端低温天数呈下降趋势,年际变化倾斜率为-5.4 d/10a,与年份的相关系数为0.601 5,通过了0.001的显著性水平检验。其多年均值为25 d,在1987年以后大多数年份极端低温天数是低于多年均值的。从5 a滑动平均曲线来看,整体呈下降趋势,且在20世纪70年代中期至90年代中期下降趋势比较明显,在90年代中期以后波动幅度很大,变化幅度比较平缓,说明在90年代中期以后极端低温天数减小趋势变弱。
生物生长季天数变化曲线如图2c所示。可以看出林区生物生长季天数整体呈上升趋势,这与整个内蒙地区0℃生长季变[20]化趋势相似的,其年际变化倾斜率为3.1 d/10a,与年份的相关系数为0.622 1,通过了0.001的显著性水平检验。从5 a滑动平均曲线来看,20世纪70年代初至80年代中期变化幅度较小,而在80年代中期以后波动幅度较小上升幅度较大,表明其上升趋势还会继续增大。
图2 极端高温天气（a）、极端低温天气（b）、生物生长季天数（c）趋势变化线
Fig. 2 The trend line of days of extreme hot weather(a), extreme cold weather(b) and the biological growth season(c)
图3a是林区极端低温天数年际变化的空间分布。从图中可以看出林区极端低温天气所有站点表现明显的下降趋势,下降幅度在3.8~8.0 d/10a之间,除图里河站点外,其余站点下降趋势均通过了0.001的显著性水平检验,其中以根河、鄂伦春、小二沟、阿荣旗为代表站表现下降幅度较大,主要位于林区北部及东北部,而林区中部以及南部下降幅度相对较小,部分站点下降趋势仅为3.8 d/10a。
极端高温天数年际变化的空间分布如图3b。林区极端高温天数整体呈上升趋势,上升幅度在4.5~11.5 d/10a,且所有站点均通过了0.001的显著性水平检验,说明该区域发生极端高温事件更加频繁。其中增幅最大的区域主要位于林区北部以及东北部,林区中部以及南部下降幅度表现不太明显,其中阿尔山站表现得最低,增幅为4.5 d/10a。极端高温天气增幅较大代表站点有根河、鄂伦春、小二沟、阿荣旗,这与极端低温天气下降幅度较大的站点相吻合,证明该区域存在着明显的极端高温天气增加极端低温天气反而减少的变化规律。
生物生长季天数年际变化从空间来看（图3c）,林区所有站点均呈上升趋势,其中以根河、图里河、博克图3个站点表现增幅不明显,增幅仅为2.2 d/10a,3个站点均位于林区中部,地处森林腹地,而其他站点位于林区边缘,林区中部生长季天数增幅趋势是否受林区典型区域气候条件的影响还有待我们进一步研究。
图3 极端低温天气（a）、极端高温天气（b）和生物生长季（c）气候倾向率空间分布
Fig. 3 The spatial distribution of climate trend rate of extreme cold temperature(a), extreme hot temperature(b)and biological growth season(c)
图4分别给出了极端低温、极端高温、生长季生长天数的Morlet小波变换系数实部图和小波方差图。实部图中信号的强弱通过色泽深浅来表示,颜色越浅表示信号越弱,颜色越深表示信号越强。颜色由黑变白或由白变黑所对应的时刻即为由少变多或由多变少的突变点。
图4a可以看出,1971~2014年内林区极端低温天气包含了多个不同尺度的周期性变化,形成各种尺度正负相间的振荡中心,存在明显的年代和年际变化。年际变化中具有4个明显的7、11、18、27 a尺度周期的嵌套结构,其中只有8 a和27 a尺度周期具有全域性,贯穿整个时间序列,18 a和27 a尺度周期分别发生了由少变多或由多变少8次和4次突变;小波方差图（图4b）显示小波方差共出现4个峰值,对应时间尺度从小到大分别为7、11、18、27 a,表明这4个周期对林区极端低温天气起主要作用。其中最大峰值对应着27 a的时间尺度,可视为第一主周期,说明对林区极端低温天气影响最为显著,18 a时间尺度对应第二峰值,可视为第二主周期,7、11 a时间尺度分别为第三、四主周期对林区极端低温天气影响较小。
林区极端高温天气存在4个明显的6、12、22、28 a尺度周期的嵌套结构（图4c）,其中只有28 a尺度周期具有全域性,1971~2014年间分别在1978、1988、1997、2004年共发生了由少变多或由多变少的4次突变。小波方差（图4d）显示最大峰值对应着28 a的时间尺度,可视为第一主周期,说明对林区极端高温天气影响最为显著,判读其颜色变化情况可知2018年左右为由少变多的突变点,说明在2018年以后的大约8 a间（2019~2026年）极端高温天气可能会更加频繁。
综合判读图4e、f可知生长季天数年际变化中只有1个明显的28 a尺度周期的嵌套结构,且具有全域性,贯穿整个时间序列,表明这个周期对林区生长季天数起主要作用。28 a尺度周期发生了由少变多或由多变少的5次突变,分别发生在1971、1978、1987、1997、和2007年。判读其颜色变化情况可知2014年左右为由少变多的突变点,说明在2014以后的大约8 a间（2015~2022年）生物生长季天数增加趋势处于偏大期。
图4 极端低温（a、b）、极端高温（c、d）、生长季生长天数（e、f）的Morlet小波变换系数实部和小波方差
Fig.4 The time-frequency distribution for real part of the Morlet wavelet transform coefficients and Morlet wavelet transform variance of extreme hot weather(a,b), extreme cold weather(c,d) and biological growth season(e,f)
基于内蒙古大兴安岭林区11个气象站1971~2014年日平均气温数据对内蒙古大兴安岭林区极端气温事件的年变化进行了分析,得出以下结论：
1） 内蒙古大兴安岭林区1971~2014年间极端低温天气呈明显下降趋势,并且在20世纪90年代中期以后极端低温天数减小趋势变弱。极端高温天气和生物生长季整体呈明显的上升趋势,达到了0.001的显著性水平检验,且在80年代中期以后上升趋势更加明显。
2） 林区极端低温天气、极端高温天气和生物生长季变化的空间分布表现出明显的区域性。极端低温天气所有站点表现明显的下降趋势,极端高温天气呈上升趋势,并且都位于林区北部及东北部地区;生物生长季天数年际变化从空间来看,林区中部增幅相对较小。
3） 极端低温天气包含了多个不同尺度的周期性变化,其中27 a的时间尺度周期,可视为第一主周期,对林区极端低温天气影响最为显著,其他时间尺度周期对林区极端低温天气影响较小;极端高温天气存在4个明显的6、12、22、28 a尺度周期的嵌套结构,其中只有28 a尺度周期具有全域性,分别在1978、1988、1997、2004年共发生4次突变;生长季天数年际变化中只有1个明显的28 a尺度周期变化,且具有全域性。
内蒙古大兴安岭林区作为中国东北地区一个特殊单元,林业主体生态功能区总面积10万km2。自1971年来,林区极端低温天气明显减少,极端高温天气更加频繁,对林业生产来说是极其不利的,研究[21]表明,1980~2006年间该地区气候朝有利于森林火灾发生的方向发展,因而更容易导致林业干旱,森林火险天气的严峻程度上升,火险期变长,加大了林区的防火压力。另外,极端高温天气的发生也易使树木发生抽条等危害,严重影响树木生长。同时,也使林木和林业有害生物发生规律紊乱,利于有害生物越冬,增强危害程度等。对于生长季天数的增加必然导致树木物候期的提前或物候的延长,使树木易受晚霜或早霜冻的危害。总的来说,这不仅对林业生产带来不利影响,更是对林区生态环境建设和保护带来了严峻挑战。
内蒙古大兴安岭林区具有独特的气候条件,对气候变化响应敏感。严晓瑜[22]、周晓宇等[23]分别对地处同一纬度位置的东北三省极端气温事件进行了研究,结果表明东北三省极端高温日数呈上升趋势,变化率分别为0.8 d/10a与0.85 d/10a,极端低温日数下降趋势变化率分别为-4.7 d/10a与-3.78 d/10a,虽然林区极端高温日数与极端低温日数变化趋势与东北三省表现得一致,但其极端高温日数与低温日数变化率分别达到了7.6 d/10a、
-5.4 d/10a,与东北三省存在着明显差异,这可能受研究区特殊的区域环境影响或因为时间序列不同和所选站点不同而造成的差异,这有待我们进一步探讨研究。
目前,虽然没有足够理论证明气候变暖与极端气温天气事件之间的必然联系,但不能否认两者之间的微妙联系[24]。极端低温天气减少、极端高温天气和生物生长季天数的显著增加这更证明了内蒙古大兴安岭林区是极端气温事件变化的敏感区域,对气候变暖有很好的响应。内蒙古大兴安岭林区作为中国北方的重要生态屏障,为中国北方生态建设和保护发挥着不可替代的作用,目前单独对该区域气候方面的研究甚少,本文的研究结果可为该地区极端气温灾害提供参考依据,由于受资料限制,仅选取了3个极端气温因子进行了基本研究,指标数量相对较少,在日后研究中还需进一步深入与完善。
The authors have declared that no competing interests exist.
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内蒙古地区极端气候事件时空变化及其与NDVI的相关性[D] .Trends of extreme daily precipitation and temperature and the correlation with NDVI in Inner Mongolia . |
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东北初夏极端低温事件的空间分布特征及其成因机理分析 [J].
采用东北三省150 个测站1961~2008 年的逐日温度资料和同期美国环境预报中心(NCEP)、国家大气研究中心(NCAR) 2.5°×2.5°分辨率的全球再分析资料,探讨东北三省初夏极端低温事件的空间分布及其大气动力学特征,结果表明:该区初夏气温与夏季气温变化在时空尺度上相关显著,具有重要的预警作用;给出初夏极端低温事件的定义,其空间分布可归为3 种类型,随纬度的增加极端低温事件发生的频率也显著增加;20 世纪90 年代以来,极端低温事件明显减少,仅出现2 次,但影响范围遍布东北三省全境;阻高与冷涡的配置和大气低频Rossby 波扰动对初夏东北冷涡活动气候基本流的同位相强迫,更增强了500 hPa 位势高度距平场由北向南的“+、-”局域环流的异常,是极端低温事件的强弱与空间范围大小的重要动力机制;较为偏东的鄂霍次克海阻高和冷涡,以及冷平流的作用与以黑龙江省(包括吉林省的一部分)为主出现极端低温Ⅰ、Ⅱ类事件的关系更加密切,贝加尔湖阻高和鄂霍次克海阻高与偏南的强冷涡相互匹配、大气低频Rossby波扰动很强易出现第Ⅲ类极端低温事件。
Distribution of extreme cool events over Northeast China in Early summer and the related dynamical Processes .
采用东北三省150 个测站1961~2008 年的逐日温度资料和同期美国环境预报中心(NCEP)、国家大气研究中心(NCAR) 2.5°×2.5°分辨率的全球再分析资料,探讨东北三省初夏极端低温事件的空间分布及其大气动力学特征,结果表明:该区初夏气温与夏季气温变化在时空尺度上相关显著,具有重要的预警作用;给出初夏极端低温事件的定义,其空间分布可归为3 种类型,随纬度的增加极端低温事件发生的频率也显著增加;20 世纪90 年代以来,极端低温事件明显减少,仅出现2 次,但影响范围遍布东北三省全境;阻高与冷涡的配置和大气低频Rossby 波扰动对初夏东北冷涡活动气候基本流的同位相强迫,更增强了500 hPa 位势高度距平场由北向南的“+、-”局域环流的异常,是极端低温事件的强弱与空间范围大小的重要动力机制;较为偏东的鄂霍次克海阻高和冷涡,以及冷平流的作用与以黑龙江省(包括吉林省的一部分)为主出现极端低温Ⅰ、Ⅱ类事件的关系更加密切,贝加尔湖阻高和鄂霍次克海阻高与偏南的强冷涡相互匹配、大气低频Rossby波扰动很强易出现第Ⅲ类极端低温事件。
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Observed coherent change extremes during the second half of the 20th Century [J].Clim . |
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1955~2005 年中国极端气温的变化 [J].Change of extreme temperatures in China during 1955-2005 . |
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北疆地区196~2010年极端气温事件变化特征 [J].https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2016.02.017 Magsci [本文引用: 1] 摘要
根据1961~2010 年北疆地区34 个气象台站逐日平均气温、最高气温和最低气温资料,定义高温和低温的阈值、频率及其强度,并采用线性趋势、EOF等方法对其研究分析.研究表明:① 北疆地区的高温阈值研究发现空间分布变化特征基本呈现从东南向西北规律变化趋势.时间变化趋势分析发现该地区高温阈值呈现上升趋势.其中,夏季上升幅度最小,冬季上升幅度最大.频数分析发现天山山区极端高温频数变化要高于其他地区变化频数.② 北疆地区的低温阈值研究发现空间分布变化特征基本也呈现从东南向西北规律变化趋势.频数分析发现夏季频数总体呈现下降趋势.③ 通过线性趋势和EOF分析表明北疆地区高温和低温事件强度、频数呈现增加的趋势.由于北疆属于干旱与半干旱地区,生态环境较为脆弱.极端气温趋势的增加会影响到该地区的水文、工业和农业管理.
Evolution characteristics of the extreme high and low temperature event in North Xinjiang in 1961-2010 .https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2016.02.017 Magsci [本文引用: 1] 摘要
根据1961~2010 年北疆地区34 个气象台站逐日平均气温、最高气温和最低气温资料,定义高温和低温的阈值、频率及其强度,并采用线性趋势、EOF等方法对其研究分析.研究表明:① 北疆地区的高温阈值研究发现空间分布变化特征基本呈现从东南向西北规律变化趋势.时间变化趋势分析发现该地区高温阈值呈现上升趋势.其中,夏季上升幅度最小,冬季上升幅度最大.频数分析发现天山山区极端高温频数变化要高于其他地区变化频数.② 北疆地区的低温阈值研究发现空间分布变化特征基本也呈现从东南向西北规律变化趋势.频数分析发现夏季频数总体呈现下降趋势.③ 通过线性趋势和EOF分析表明北疆地区高温和低温事件强度、频数呈现增加的趋势.由于北疆属于干旱与半干旱地区,生态环境较为脆弱.极端气温趋势的增加会影响到该地区的水文、工业和农业管理.
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近 40 a 西北干旱区极端气候变化趋势研究 [J].Study on trends of extreme climate change in the arid region of northwest China in resent 40 years . |
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1960~2014 年北京极端气温事件变化特征 [J].https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2011.06.009 URL [本文引用: 1] 摘要
基于北京1960~2014年逐日最高温、最低温、平均气温实测数据,采取RHtest方法对气温序列进行均一性检验和修订。在此基础上选取16个极端气温指标,分析了北京市极端气温变化趋势和突变特征,探讨了冷暖极端气温指数对北京气候暖化的贡献。结果表明:1 1960~2014年北京气温暖化趋势明显,最低温增温速率远快于最高温,修订后增长速率为:最高温(0.17℃/10a)平均温(0.30℃/10a)最低温(0.51℃/10a);2冷昼日数、冷夜日数、霜冻日数、冰冻日数、冷持续日数分别以-1.43 d/10a、-6.56 d/10a、-3.95 d/10a、-1.18 d/10a、-4.83 d/10a的趋势减小;3暖昼日数、暖夜日数、夏季日数、热夜日数、暖持续日数、生物生长季以2.12 d/10a、5.27 d/10a、1.22 d/10a、5.43 d/10a、0.84 d/10a、1.96 d/10a的趋势增加;4日最高(低)气温极高值、日最高(低)气温极低值和气温日较差的倾向率分别为0.21℃/10a、0.34℃/10a、0.31℃/10a、0.73℃/10a、-0.33℃/10a;5极端最低气温的变暖幅度大于极端最高气温,夜指数的变暖幅度大于昼指数,冷指数的变幅大于暖指数。极端气温冷指数、夜指数、低温指数的快速变化是近年来北京市气候暖化的最直接体现。
Changes of Extreme Temperature Events in Beijing During 1960-2014 .https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2011.06.009 URL [本文引用: 1] 摘要
基于北京1960~2014年逐日最高温、最低温、平均气温实测数据,采取RHtest方法对气温序列进行均一性检验和修订。在此基础上选取16个极端气温指标,分析了北京市极端气温变化趋势和突变特征,探讨了冷暖极端气温指数对北京气候暖化的贡献。结果表明:1 1960~2014年北京气温暖化趋势明显,最低温增温速率远快于最高温,修订后增长速率为:最高温(0.17℃/10a)平均温(0.30℃/10a)最低温(0.51℃/10a);2冷昼日数、冷夜日数、霜冻日数、冰冻日数、冷持续日数分别以-1.43 d/10a、-6.56 d/10a、-3.95 d/10a、-1.18 d/10a、-4.83 d/10a的趋势减小;3暖昼日数、暖夜日数、夏季日数、热夜日数、暖持续日数、生物生长季以2.12 d/10a、5.27 d/10a、1.22 d/10a、5.43 d/10a、0.84 d/10a、1.96 d/10a的趋势增加;4日最高(低)气温极高值、日最高(低)气温极低值和气温日较差的倾向率分别为0.21℃/10a、0.34℃/10a、0.31℃/10a、0.73℃/10a、-0.33℃/10a;5极端最低气温的变暖幅度大于极端最高气温,夜指数的变暖幅度大于昼指数,冷指数的变幅大于暖指数。极端气温冷指数、夜指数、低温指数的快速变化是近年来北京市气候暖化的最直接体现。
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东北地区近百年降水时间序列变化规律的小波分析 [J].A wavelet analysis of the precipitation time series in Northeast China during the last 100 years . |
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1961~2010 年内蒙古地区极端气候事件变化特征 [J].https://doi.org/10.11755/j.issn.1006-7639(2014)-02-0189 URL [本文引用: 1] 摘要
基于内蒙古地区71个地面气象站1961~2010年逐日最高气温、最低气温以及逐日降水资料,结合温度和降水极端值和极端事件指标,采用气温资料均一性检验和订正、多项式法、线性倾向、Mann-Kendall法等统计学方法诊断分析其变化特征。结果表明:(1)近50 a内蒙古地区年和四季平均气温均发生了突变,1987年为年平均气温突变转折点,四季气温突变时间春季最早,夏季最晚;(2)内蒙古地区表征极端气温增暖的极端最高气温、极端最低气温、高温日数、暖夜日数和暖日日数等指数均呈明显增加趋势;极端低温事件指标如低温日数、冷夜日数和冷日日数等均呈现出减少趋势,尤其在气温突变之后,增暖趋势和低温减少趋势更为明显。同时,气温突变后,大多数极端气温事件指数变差系数增大,说明极端气温事件的波动性增大;(3)内蒙古地区除极端降雪量呈略微增加趋势外,其余极端降水事件指标均呈明显减少趋势,尤其在气温突变后,其极端降水事件减少,降水强度减弱。
Variable characteristics of extreme climate events during 1961-2010 in Inner Mongolia .https://doi.org/10.11755/j.issn.1006-7639(2014)-02-0189 URL [本文引用: 1] 摘要
基于内蒙古地区71个地面气象站1961~2010年逐日最高气温、最低气温以及逐日降水资料,结合温度和降水极端值和极端事件指标,采用气温资料均一性检验和订正、多项式法、线性倾向、Mann-Kendall法等统计学方法诊断分析其变化特征。结果表明:(1)近50 a内蒙古地区年和四季平均气温均发生了突变,1987年为年平均气温突变转折点,四季气温突变时间春季最早,夏季最晚;(2)内蒙古地区表征极端气温增暖的极端最高气温、极端最低气温、高温日数、暖夜日数和暖日日数等指数均呈明显增加趋势;极端低温事件指标如低温日数、冷夜日数和冷日日数等均呈现出减少趋势,尤其在气温突变之后,增暖趋势和低温减少趋势更为明显。同时,气温突变后,大多数极端气温事件指数变差系数增大,说明极端气温事件的波动性增大;(3)内蒙古地区除极端降雪量呈略微增加趋势外,其余极端降水事件指标均呈明显减少趋势,尤其在气温突变后,其极端降水事件减少,降水强度减弱。
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气候变化背景下东北地区气象干旱的时空演变特征 [J].https://doi.org/10.11820/dlkxjz.1999.03.007 Magsci [本文引用: 1] 摘要
基于中国东北地区98 个气象站点历史数据和WCRP多模式耦合CMIP3 输出的IPCC SRES A1B、A2 和B1气候变化情景下的降雨资料,计算3、6、12 和24 个月尺度上的标准化降水指数(SPI),结合M-K检测、EOF分解和小波分析,研究东北地区干旱的时空变化格局及其对气候变化的响应特征。结果表明:① SPI 能较好地检测东北地区干湿变化状况,4 个时间尺度上主要的空间模态具相似的分布型,其中12 个月尺度SPI 显示东北大部分地区在过去50 a 干旱程度呈显著加剧、范围有明显扩大的趋势,其中南部和中部辽河流域是干旱严重区;② 干旱时间变化特征具明显的空间差异,南部干旱第一主周期为11 a,北部则为3.5 a;③ 气候变化情景下,2011~2060年的干旱以前30 a趋强,之后趋缓,且干旱高发区存在一定的北移趋势。
Analyzing spatiotemporal patterns of meteorological drought and its respons-es to climate change across Northeast China .https://doi.org/10.11820/dlkxjz.1999.03.007 Magsci [本文引用: 1] 摘要
基于中国东北地区98 个气象站点历史数据和WCRP多模式耦合CMIP3 输出的IPCC SRES A1B、A2 和B1气候变化情景下的降雨资料,计算3、6、12 和24 个月尺度上的标准化降水指数(SPI),结合M-K检测、EOF分解和小波分析,研究东北地区干旱的时空变化格局及其对气候变化的响应特征。结果表明:① SPI 能较好地检测东北地区干湿变化状况,4 个时间尺度上主要的空间模态具相似的分布型,其中12 个月尺度SPI 显示东北大部分地区在过去50 a 干旱程度呈显著加剧、范围有明显扩大的趋势,其中南部和中部辽河流域是干旱严重区;② 干旱时间变化特征具明显的空间差异,南部干旱第一主周期为11 a,北部则为3.5 a;③ 气候变化情景下,2011~2060年的干旱以前30 a趋强,之后趋缓,且干旱高发区存在一定的北移趋势。
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宁夏极端气候事件及其影响分析 [J].
对全球气候变暖背景下宁夏气候变化基本事实,特别是极端气候事件的变化进行了研究。结果表明,近40多年来宁夏的年平均气温在波动中持续上升,增温幅度高于全国平均值,其中,中部干旱带和银川以北地区冬季的增温幅度达到了2.4 ℃;年降水量波动变化,增减幅度不大。伴随气候变暖,极端气候事件增多,干旱、冰雹、暴雨、霜冻等气象灾害频发,灾害造成粮食产量损失加大,社会、经济损失不断加重。
Extreme climatic events and its effect in Ningxia .
对全球气候变暖背景下宁夏气候变化基本事实,特别是极端气候事件的变化进行了研究。结果表明,近40多年来宁夏的年平均气温在波动中持续上升,增温幅度高于全国平均值,其中,中部干旱带和银川以北地区冬季的增温幅度达到了2.4 ℃;年降水量波动变化,增减幅度不大。伴随气候变暖,极端气候事件增多,干旱、冰雹、暴雨、霜冻等气象灾害频发,灾害造成粮食产量损失加大,社会、经济损失不断加重。
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1956~2012年太原市极端气温变化研究 [J].https://doi.org/10.13577/j.jnd.2015.0111 URL [本文引用: 1] 摘要
利用太原市1956-2012年气温资料,结合线性倾向估计法、Mann-Kendall突变检验法、主成分分析法及相关性分析法,根据选取的16个极端气温指标,分析了太原市各极值指数随时间的变化趋势、突变年份及其相互之间的关系。结果表明:冷夜日数、冷日日数、霜冻日数、冰冻日数、冷持续日数、日较差分别以-9.56 d/10a,-3.42 d/10a,-3.57 d/10a,-1.95 d/10a,-0.71 d/10a,-0.23℃/10a的趋势在减小,而暖夜日数、暖日日数、热夜日数、夏日日数、暖持续日数、生物生长季、日最高(低)气温的极低值、日最高(低)气温的月内极高值则分别以8.42 d/10a,4.95 d/10a,1.9 d/10a,2.44 d/10a,1.33 d/10a,1.77 d/10a,0.28℃/10a,0.92℃/10a,0.30℃/10a,0.26℃/10a的趋势增加;冷指数(冷夜日数、日最低气温的极低值)的变暖幅度明显大于暖指数(暖夜日数、日最低气温的极高值),夜指数(暖夜日数、冷夜日数)的变暖幅度明显大于昼指数(暖日日数、冷日日数);各冷指数间、各暖指数间均为正相关关系,而冷指数与暖指数之间则呈负相关关系。
Extreme temperature change in Taiyuan City during 1956-2012 .https://doi.org/10.13577/j.jnd.2015.0111 URL [本文引用: 1] 摘要
利用太原市1956-2012年气温资料,结合线性倾向估计法、Mann-Kendall突变检验法、主成分分析法及相关性分析法,根据选取的16个极端气温指标,分析了太原市各极值指数随时间的变化趋势、突变年份及其相互之间的关系。结果表明:冷夜日数、冷日日数、霜冻日数、冰冻日数、冷持续日数、日较差分别以-9.56 d/10a,-3.42 d/10a,-3.57 d/10a,-1.95 d/10a,-0.71 d/10a,-0.23℃/10a的趋势在减小,而暖夜日数、暖日日数、热夜日数、夏日日数、暖持续日数、生物生长季、日最高(低)气温的极低值、日最高(低)气温的月内极高值则分别以8.42 d/10a,4.95 d/10a,1.9 d/10a,2.44 d/10a,1.33 d/10a,1.77 d/10a,0.28℃/10a,0.92℃/10a,0.30℃/10a,0.26℃/10a的趋势增加;冷指数(冷夜日数、日最低气温的极低值)的变暖幅度明显大于暖指数(暖夜日数、日最低气温的极高值),夜指数(暖夜日数、冷夜日数)的变暖幅度明显大于昼指数(暖日日数、冷日日数);各冷指数间、各暖指数间均为正相关关系,而冷指数与暖指数之间则呈负相关关系。
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近 50 年来祁连山及河西走廊极端气温的季节变化特征 [J].https://doi.org/10.1007/s11783-011-0280-z URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
利用1960~2009 年的日平均气温资料, 采用线性趋势、Morlet 小波分析、Mann-Kendall 法对祁连山及河西走廊极端气温的季节变化特征进行了分析。结果表明:各季节极端高温天气呈显著增多趋势, 极端低温天气呈显著减少趋势;各季节极端气温天气的变化周期略有不同, 春、夏、秋、冬季极端高温天气的主周期分别为8、14、16、16 a, 极端低温天气的主周期分别为14、16、14、6 a;春、夏、秋、冬季极端高温天气分别在2002、1997、1994、1986 年突变增多, 极端低温天气分别在2002、1997、1987、1986 年突变减少, 秋、冬季极端气温天气对全球气候变暖的响应比春、夏季早。
Trends of extreme daily precipitation and temperature and the correlation with NDVI in Inner Mongolia Seasonal Characteristics of Extreme Temperature Changes in Qilian Mountains and Hexi Corridor During Last Fifty Years .https://doi.org/10.1007/s11783-011-0280-z URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
利用1960~2009 年的日平均气温资料, 采用线性趋势、Morlet 小波分析、Mann-Kendall 法对祁连山及河西走廊极端气温的季节变化特征进行了分析。结果表明:各季节极端高温天气呈显著增多趋势, 极端低温天气呈显著减少趋势;各季节极端气温天气的变化周期略有不同, 春、夏、秋、冬季极端高温天气的主周期分别为8、14、16、16 a, 极端低温天气的主周期分别为14、16、14、6 a;春、夏、秋、冬季极端高温天气分别在2002、1997、1994、1986 年突变增多, 极端低温天气分别在2002、1997、1987、1986 年突变减少, 秋、冬季极端气温天气对全球气候变暖的响应比春、夏季早。
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1961~2012 年西藏色林错流域极端气温事件变化趋势 [J].https://doi.org/10.5846/stxb201304180737 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
利用西藏色林错流域2个气象站1961-2012年逐日最高气温、最低气温和平均气温资料,分析了流域极端气温事件的变化规律。结果表明:近52年色林错流域TXx、TNn呈上升趋势,尤其是TNn升幅更大,达1.10 ℃/10a。极端气温暖指标(TNx、TX90p、TN90p)和生长季长度(GSL)呈明显的增加趋势,而极端气温冷指标(FD、ID、TX10p、TN10p)和DTR为显著的下降趋势。流域绝大部分极端气温指数的变化幅度均比全球、全国和青藏高原偏大,特别是TN90p的变幅最大。在10年际变化尺度上,TNn、TX90p、TN90p和DTR呈逐年代增加趋势,极端气温冷指数和GSL为下降趋势。从时间转折上看,各项极端气温指数均有突变发生,突变点主要出现在20世纪80年代中期以后。最低气温及与之相关的极端气温冷指数的显著上升与色林错湖泊面积的增加密切相关。
Extreme air temperature changes in Selin Co basin,Tibet (1961-2012) .https://doi.org/10.5846/stxb201304180737 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
利用西藏色林错流域2个气象站1961-2012年逐日最高气温、最低气温和平均气温资料,分析了流域极端气温事件的变化规律。结果表明:近52年色林错流域TXx、TNn呈上升趋势,尤其是TNn升幅更大,达1.10 ℃/10a。极端气温暖指标(TNx、TX90p、TN90p)和生长季长度(GSL)呈明显的增加趋势,而极端气温冷指标(FD、ID、TX10p、TN10p)和DTR为显著的下降趋势。流域绝大部分极端气温指数的变化幅度均比全球、全国和青藏高原偏大,特别是TN90p的变幅最大。在10年际变化尺度上,TNn、TX90p、TN90p和DTR呈逐年代增加趋势,极端气温冷指数和GSL为下降趋势。从时间转折上看,各项极端气温指数均有突变发生,突变点主要出现在20世纪80年代中期以后。最低气温及与之相关的极端气温冷指数的显著上升与色林错湖泊面积的增加密切相关。
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毛乌素沙地1969~2009年主要气候因子时间序列小波分析 [J].https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-694X.2013.00054 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
采用Morlet复值小波变换法对毛乌素沙地5个气象站点1969—2009年主要气候要素不同时间尺度下的变化周期和突变点进行了分析，并根据主周期预测了未来气温、降水和相对湿度的变化趋势。结果表明： 1969—2009年，毛乌素沙地年平均气温呈现出波动上升的趋势，平均上升0.401 ℃/10a，年降水量和年平均相对湿度的变化趋势不明显；毛乌素沙地年平均气温、年降水量和年平均相对湿度的年际变化过程中存在着多重时间尺度上的复杂嵌套结构，在不同的尺度周期中，表现出不同的冷暖、干湿振荡规律，总体表现为由小尺度无明显规律的剧烈振荡向大尺度有明显规律的振荡变化；目前气候正处于“暖干”向“暖湿”的过渡阶段，且这种暖湿化主要受气候周期性变化的影响。
Wavelet analysis on the temporal series of principal climate factors in Mu Us Sandy Land during 1969-2009 .https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-694X.2013.00054 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
采用Morlet复值小波变换法对毛乌素沙地5个气象站点1969—2009年主要气候要素不同时间尺度下的变化周期和突变点进行了分析，并根据主周期预测了未来气温、降水和相对湿度的变化趋势。结果表明： 1969—2009年，毛乌素沙地年平均气温呈现出波动上升的趋势，平均上升0.401 ℃/10a，年降水量和年平均相对湿度的变化趋势不明显；毛乌素沙地年平均气温、年降水量和年平均相对湿度的年际变化过程中存在着多重时间尺度上的复杂嵌套结构，在不同的尺度周期中，表现出不同的冷暖、干湿振荡规律，总体表现为由小尺度无明显规律的剧烈振荡向大尺度有明显规律的振荡变化；目前气候正处于“暖干”向“暖湿”的过渡阶段，且这种暖湿化主要受气候周期性变化的影响。
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中国北方极端温度的变化趋势与区域增暖的联系 [J].Trend of annual extreme temperature and its relationship to regional warming in Northern China . |
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近 50 年内蒙古地区生长季变化趋势 [J].
以内蒙古地区47 个气象站点1961~2010 年气象数据为基础,应用Mann-Kendall 趋势性检验和线性回归法分析了不同指标下内蒙古地区生长季变化趋势特征以及区域差异。结果表明:1961~2010 年内蒙古地区生长季长度增加趋势明显,增加幅度约为13.0~17.0 d,各指标间差异小、一致性较高,可作为表征该区温度变化的一个重要应用指标;整个内蒙古地区生长季趋势的平均状态很大程度上掩盖了指标间的区域差异,内蒙古中西部地区生长季变化对温度阈值比较敏感,阿拉善盟地区0℃阈值生长季开始时间提前、生长季长度延长较强烈,乌兰察布盟以及锡林郭勒盟等地10℃阈值生长季结束时间延后、生长季长度增加更为突出;有无霜期限制对内蒙古中部大部分地区生长季趋势影响较大,尤其是对生长季开始时间。
Change trends of growing season over Inner Mongolia in the past 50 years .
以内蒙古地区47 个气象站点1961~2010 年气象数据为基础,应用Mann-Kendall 趋势性检验和线性回归法分析了不同指标下内蒙古地区生长季变化趋势特征以及区域差异。结果表明:1961~2010 年内蒙古地区生长季长度增加趋势明显,增加幅度约为13.0~17.0 d,各指标间差异小、一致性较高,可作为表征该区温度变化的一个重要应用指标;整个内蒙古地区生长季趋势的平均状态很大程度上掩盖了指标间的区域差异,内蒙古中西部地区生长季变化对温度阈值比较敏感,阿拉善盟地区0℃阈值生长季开始时间提前、生长季长度延长较强烈,乌兰察布盟以及锡林郭勒盟等地10℃阈值生长季结束时间延后、生长季长度增加更为突出;有无霜期限制对内蒙古中部大部分地区生长季趋势影响较大,尤其是对生长季开始时间。
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气候变化对内蒙古大兴安岭林区森林火灾的影响[D] .Study on the impacts of change of forest fires in Inner Mongolia Daxing’ anling forest region . |
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近 50 年东北地区极端温度变化趋势 [J].
采用东北地区129个气象站1961-2009年的逐日最高、最低气温资料,对东北地区极端最高(低)气温及极端高(低)温日数的变化趋势进行分析。结果表明:东北大部分地区年极端最高气温和年极端最低气温均呈升高趋势,且后者比前者显著,气候倾向率分别为0.9℃/10a和0.1℃/10a;除中部部分地区外,东北地区年极端高温日数随时间变化呈增多趋势,平均每10a增加0.8天;年极端低温日数则主要以减少趋势为主,速率为4.7天/10a。近50年中,东北年极端最高气温和年极端高温日数均无显著突变点,年极端最低气温和年极端低温日数都在1982年发生显著突变。
Change trend of extreme temperature in Northeast China for the past 50 years .
采用东北地区129个气象站1961-2009年的逐日最高、最低气温资料,对东北地区极端最高(低)气温及极端高(低)温日数的变化趋势进行分析。结果表明:东北大部分地区年极端最高气温和年极端最低气温均呈升高趋势,且后者比前者显著,气候倾向率分别为0.9℃/10a和0.1℃/10a;除中部部分地区外,东北地区年极端高温日数随时间变化呈增多趋势,平均每10a增加0.8天;年极端低温日数则主要以减少趋势为主,速率为4.7天/10a。近50年中,东北年极端最高气温和年极端高温日数均无显著突变点,年极端最低气温和年极端低温日数都在1982年发生显著突变。
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1961~2009 年辽宁省气温、降水变化特征及突变分析 [J].Climate change characteristics and abrupt change analysis for Liaoning Province,1961-2009 . |
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Extreme events in a changing climate:variability is more important than averages [J].https://doi.org/10.1007/BF00139728 URL [本文引用: 1] 摘要
Extreme events act as a catalyst for concern about whether the climate is changing. Statistical theory for extremes is used to demonstrate that the frequency of such events is relatively more dependent on any changes in the variability (more generally, the scale parameter) than in the mean (more generally, the location parameter) of climate. Moreover, this sensitivity is relatively greater the more extreme the event. These results provide additional support for the conclusions that experiments using climate models need to be designed to detect changes in climate variability, and that policy analysis should not rely on scenarios of future climate involving only changes in means.
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