Scientia Geographica Sinica  2017 , 37 (8): 1259-1269 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2017.08.017

Orginal Article

1960~2014年河南极端气温事件时空演变分析

高文华1, 李开封12, 崔豫1

1.河南大学环境与规划学院,河南 开封 475004
2.中国地质科学院年轻沉积物年代学与水文环境变化重点实验室,河北 石家庄 050061

Temporal and Spatial Variation of Extreme Temperature Events in Henan Province During 1960-2014

Gao Wenhua1, Li Kaifeng12, Cui Yu1

1. College of Environment and Planning, Henan University, Kaifeng 475004, Henan, China
2. Key Laboratory of Quaternary Chronology and Hydro-Environment Evolution, Chinese Academy of Geological Sciences, Shijiazhuang 050061, Hebei, China

中图分类号:  P467

文献标识码:  A

文章编号:  1000-0690(2017)08-1259-11

收稿日期: 2016-09-19

修回日期:  2016-12-7

网络出版日期:  2017-08-15

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.

基金资助:  国家自然科学基金项目(41501214)、中国地质科学院水文地质环境地质研究所联合开放基金项目(KF201509)、河南大学引进博士科研启动基金项目(B2014242,B2015075)资助

作者简介:

作者简介:高文华(1985-),女,山西阳泉人,博士,研究方向:全球气候变化、沉积动力学中的示踪方法。E-mail: gaowenhua@henu.edu.cn

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摘要

基于河南1960~2014年18个气象台站逐日最高温、最低温、平均气温实测数据,采用线性趋势、相关分析等方法,根据选取的16个极端气温指数,分析了河南省极端气温变化趋势和空间差异,探讨了极端气温指数的影响因素以及与该区气候变化的关系。结果表明: 河南近55 a来日最高气温的极小值、最低气温的极大/小值、暖昼/夜日数、夏季日数、热夜日数、暖持续日数、生物生长季呈现增大/加趋势;日最高气温的极大值、冷昼/夜日数、冰/霜冻日数、冷持续日数和气温日较差呈现减小/少趋势。 极端最低气温的变暖主要发生在黄淮海平原区、豫西南南阳盆地以及豫南桐柏山-大别山山地丘陵区;而极端最高气温的变暖则主要发生在豫西山地丘陵区。与中国其他地区相比,河南极端气温近55 a的变化速率较慢,低温出现的日数显著减少;但近20 a来大部分极端气温指数的变化速率均提高了2倍多,表明该区极端气温进入了加速变化阶段。 相关分析表明河南极端气温指数变化可以指示该区气候变化,且地形条件是该区极端气温空间变化的控制因素。

关键词: 气候变化 ; 极端气温 ; 时空变化 ; 河南

Abstract

Based on the daily temperature (average, maximum and minimum) data of 18 meteorological stations from 1960 to 2014 in Henan province, the variation trends and spatial differences of 16 extreme temperature indices are analyzed by using the linear regression and correlation analysis methods. Besides, the influence factors of the extreme temperature indices and the relationship between extreme temperature indices and climate change are also discussed. The results are as follows: 1) In the last 55 years, coldest day (TXn), warmest night (TNx), coldest night (TNn), warm days (TX90P), warm nights (TN90P), summer days (SU25), tropical nights (TR20), warm spell duration days (WSDI) and growing season length (GSL) indicate statistically significant increasing trends. Whereas, warmest day (TXx), cool days (TX10P), cool nights (TN10P), ice days (ID0), frost days (FD0), cold spell duration days (CSDI) and diurnal temperature range (DTR) have significantly decreasing trends. 2) In terms of spatial variations, the extreme cold temperature increase in the Huang-Huai-Hai Plain, Nanyang Basin and the hilly area of Tongbai-Dabie mountainous area. Meanwhile, the increase of extreme warm temperature has mainly occurred in the western mountainous and hilly region of Henan Province. 3) Compared to other areas of China, the change rate of extreme temperature in Henan is slowly, in last 55 a, the cold days have significantly decreased. However, the change rate of extreme temperature of last 20 a has increased more than two times than last 55 a, this shows that the change rate of extreme temperature in Henan is accelerating. 4) Based on the correlation results, the variation of extreme temperature in Henan could indicate the climate change in this area. Besides, the topographic condition is the dominant factor for the spatial variations of the extreme temperature in Henan.

Keywords: climate change ; extreme temperature ; temporal and spatial variation ; Henan Province

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高文华, 李开封, 崔豫. 1960~2014年河南极端气温事件时空演变分析[J]. , 2017, 37(8): 1259-1269 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2017.08.017

Gao Wenhua, Li Kaifeng, Cui Yu. Temporal and Spatial Variation of Extreme Temperature Events in Henan Province During 1960-2014[J]. Scientia Geographica Sinica, 2017, 37(8): 1259-1269 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2017.08.017

全球变暖背景下,温度升高直接影响着气候极端事件的发生,并造成高温干旱和暴雨洪涝等自然灾害频率增多、强度加剧[1]。这种具有突发性、破坏性和难以预测性的极端气候事件频繁发生将严重影响区域的农业生产、经济生活、人身安全及生态环境等,甚至对区域可持续发展将造成巨大影响[2]。IPCC第五次评估报告指出:1880~2012年,全球海陆表面平均温度呈线性上升趋势,升高了0.85℃,而2003~2012年平均温度则比1850~1990年升高了0.78℃;同时研究发现:大部分陆地上的冷昼和冷夜呈偏暖或偏少,而暖昼和暖夜呈偏暖或更加频繁的趋势[3~5]。因此,极端气候事件,尤其是极端气温事件越来越引起公众和研究人员的关注。

国内外相关领域学者已从不同角度探讨了极端气温事件的时空变化特征。北美学者研究指出极端低温事件发生的频率和霜冻日数呈减少趋势[1,6~8]。对东南亚和南太平洋地区的暖日和暖夜以及冷日和冷夜分析发现,1961年以来该区暖日、暖夜显著增多,冷日、冷夜则减少[9,10]。特别是在20世纪后期逐年的极端最高温与极端最低温的差距在显著减小[11,12]。中国气候变化国家评估报告也指出:近50 a,中国年均地表温度以0.22℃/10a的速度升高了1.1℃[13]。通过对中国整个区域极端气温时空变化分析显示:极端气温事件在中国存在区域差异[14];北方干旱半干旱地区最低温度发生的频率显著减少,最近10 a最高气温呈现显著增加趋势[15];对于华东地区而言,在中南和西南部高温日数较多,而在其东部沿海和北部则较少[16]

河南省是中国重要的农业生产基地。极端气温事件的频繁发生必然对该区的农业生产和社会经济发展造成重大影响。已有学者研究了河南省气温变化特征,发现存在季节差异,对于不同区域而言,也呈现不同变化趋势[17]。对于极端气温事件而言,因研究站点较少,区域较小[18~22],且研究指标较少[23,24]等因素导致对河南省整体的极端气温事件变化特征认识尚不透彻。因此,本研究基于河南1960~2014年逐日最高温、最低温和平均气温实测资料,采用世界气象组织推荐的16个极端气温指标,结合线性趋势分析、相关分析等方法,研究该区极端气温事件的时空演变特征,同时探讨了极端气温指数的影响因素以及与该区气候变化的关系,以期为河南农业生产、灾害预警和气候变化研究等提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

为保证数据的完整性和连续性,本文依据连续性和最长时间原则,选取了河南省18个气象站点(图1)1960~2014年逐日最高温、最低温和平均气温数据,其数据来自中国气象数据网(http://data.cma.cn/site/index.html)。该数据采用气候界限值检查、台站极值检查、内部一致性检查3种质量控制方法,具有很好的科学性和准确性。在计算极端气温指数之前,利用RClimDex软件对所获取的资料进行异常值和错误值筛选,日最高气温是否小于最低气温等检验,以保证结果的可信度。经过检测,数据质量良好,对于个别数据存在缺失值,本研究通过空间插值的方法来进一步提取确定,因此,对研究结果并没有造成影响。

图1   河南省气象站点分布

Fig.1   Distribution of meteorological stations in Henan Province

1.2 研究方法

基于世界气象组织气候委员会,气候变化和可预测性计划,海洋学和海洋气象学联合技术委员会推荐的“气候变化监测和指标”气温指数[25,26],研究组最后确定了16个极端气温指数 (表1),反应极端气候不同方面的变化。并将这些指数分为4类:极值指数、绝对指数、相对指数及其它指数;通过RClimDex软件分别计算了18个站点1960~2014年的16个极端气温指数;采用一元线性趋势分析、相关分析等方法对极端气温指数的时空变化特征进行分析。

表1   极端气温指数及定义

Table 1   Definitions of temperature indices

分类缩写极端气温指数定义单位
相对指数TX10p冷昼日数最高气温小于10%分位值的天数d
TN10p冷夜日数最低气温小于10%分位值的天数d
TX90p暖昼日数最高气温大于90%分位值的天数d
TN90p暖夜日数最低气温大于90%分位值的天数d
绝对指数ID0冰冻日数年内日最高温度低于0℃的天数d
FD0霜冻日数年内日最低温度低于0℃的天数d
SU25夏季日数年内日最低气温大于25℃的日数d
TR20热夜日数年内日最低气温大于20℃的日数d
极值指数TXx日最高气温的极大值年内每月日最高气温的最大值
TXn日最高气温的极小值年内每月日最高气温的最小值
TNx日最低气温的极大值年内每月日最低气温的最大值
TNn日最低气温的极小值年内每月日最低气温的最小值
其它指数WSDI暖持续日数连续6 d最高温在90%分位值日数d
CSDI冷持续日数连续6 d最低温在10%分位值日数d
GSL生物生长季年内首先出现平均气温至少连续6 d高于5℃的总日数及7月1日后平均气温至少连续6 d低于5℃的总日数d
DTR气温日较差年内日最高气温与最低气温的差值

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极端气温指数的变化趋势采用一元线性回归表示,即:

Y=a1t+a0 (1)

式中:Y表示极端气温指数,t表示时间(1960~2014年);a0表示回归常数;a1为回归系数,可用最小二乘法求得,表示变量Y的趋势倾向,反映了其上升或下降的速率,用于定量分析极端气温指数的变化趋势[27]。另外,线性相关是否显著,可以用t检验来对r进行显著性检验[28]。统计量:

t=n-2×r1-r2(2)

上式遵从自由度r=n-2的t分布,给出显著性水平,若和t>tata表示t分布表中相应的临界值)表明相关系数显著,否则相关系数不显著。另外,本文还采用了统计相关分析法用于确定极端气温指数与平均气温,以及极端气温指数与地理位置(经度、纬度和海拔)的关系。假设R表示要素XY之间的相关系数,且两样本量均为N,那么R的绝对值越大表示两者之间的关系越密切,其表达式如下[29]

R=i=1Nxi-x̅yi-y̅i=1Nxi-x̅2i=1Nyi-y̅2(3)

式中, x̅y̅XY的平均值。当R>0,表示XY存在正相关关系;当R<0,表示XY存在负相关关系;且R绝对值越大,表示XY的相关关系越强。线性趋势分析以及相关分析均在Sigmaplot软件以及SPSS软件中操作完成。

2 结果与分析

2.1 年代际变化

河南极端气温指数年代际变化趋势(表2)显示:相对指数TX10p、TN10p总体呈下降趋势,速率分别为-0.84 d/10a和-2.82 d/10a;TX90p和TN90p则分别以0.22 d/10a和3.65 d/10a的速度升高。绝对指数ID0、FD0平均每10 a分别下降了0.49 d和3.93 d;SU25和TR20则平均每10 a分别上升1.83和2.36 d。极值指数TXn、TNx和TNn分别以0.20,0.13和0.41℃/10 a的速率上升;然而,极值指数中TXx却以-0.12℃/10a的速率下降。其它指数WSDI和GSL平均每10 a分别上升0.25 d和2.54 d;CSDI和DTR则以-0.24 d/10 a和-0.18℃/10 a的速率下降。以上指数中TN10p、TN90p、FD0、TNn、TR20和DTR均通过了置信度为99%以上的显著性检验;SU25、TNx和GSL通过了置信度为95%的显著性检验。相比于1960~2014年,TX10p、TN10p、TX90p、TN90p、FD0、SU25、TR20、TNx、TNn、WSDI、GSL和DTR在近20 a(1990~2014年)的变化速率则更大(表2),平均速率增大2倍多,最大甚至增加了9倍(TX90p);ID0和TXx年代际趋势在近20 a则发生了相反变化,上升速率分别为0.37 d/10a和0.69℃/10a。

表2   河南极端气温指数年际变化趋势及与其他区域对比

Table 2   Comparison between the linear trends in extreme temperature indices in Henan and other regions

指数
(/10a)
河南豫南[20]中国沿海[30]黄河流域[31]长江流域[26]中国[32]
1960~2014年1990~2014年1958~2013年1960~2013年1963~2013年1962~2011年1961~2008年
TX10p-0.84-2.11-0.55*-0.70**-1.06**-0.84*-0.47
TN10p-2.82***-4.77***-4.06*-2.19***-1.93***-2.78***-2.06*
TX90p0.222.010.07**1.31***1.56***2.24***0.62
TN90p3.65***7.65***7.35**2.24***2.22***2.86***1.75*
ID0-0.490.37-0.36**/-2.4***-0.48***/
FD0-3.93***-4.94-3.78**/-3.36***-3.29***-3.73
SU251.83*4.282.35**2.27**2.66***2.93***1.18
TR202.36***5.87**2.81**3.25***1.56*1.8***/
TXx-0.120.69**-0.13*0.12*0.18*0.16*0.07
TXn0.200.18/0.21*0.27*0.32**0.35*
TNx0.13*0.42**/0.20***0.25***0.19***0.21*
TNn0.41**1.00*0.62**0.40***0.40*0.47***0.63*
WSDI0.250.96//1.48***0.83***/
CSDI-0.24-0.28//-1.12***-0.67**/
GSL2.54*3.64//3.47***2.30**3.04
DTR-0.18***-0.36**/-0.12***-0.09*-0.07*-0.18*

注:******分别表示通过置信度为95%、99%和99.9%的显著性检验。

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2.2 空间变化

1960~2014年河南极端气温相对指数变化趋势的空间分布(图2)显示:TN10p均呈现出下降趋势,且通过了置信度为95%的显著性检验(栾川除外);下降较大的区域分布在河南北部和中东部,速率>-3 d/10 a;除南阳(-4.53 d/10a)和固始(-3.23 d/10a)外,河南西部与南部地区的TN10p均在-1~-3 d/10a之间变化。TN90p指数均呈上升趋势,变化幅度同样以北部和中东部地区速率较高,南部及西南部地区速率较低;大部分站点均通过了置信度为95%的显著性检验。TX10p指数整体呈下降趋势,速率在-0.22~-1.3 d/10a之间,少数站点通过置信度为95%的显著性检验。TX90p指数在西部和南部地区呈上升趋势;中东部和北部地区表现为下降趋势,下降速率多在-0.5~-1 d/10a之间变化。

图2   1960~2014年河南极端气温相对指数变化趋势的空间变化

Fig.2   Spatial distribution of change trends in percentile indices of extreme temperature in Henan, 1960-2014

图3   1960~2014年河南极端气温绝对指数变化趋势的空间变化

Fig.3   Spatial distribution of change trends in absolute indices of extreme temperature in Henan Province, 1960-2014

绝对指数空间分布(图3)结果显示:FD0呈下降趋势,以北部、东部以及南部下降速率较快,>-4 d/10a;西部及中部下降幅度较小;除洛阳、栾川外,均通过置信度为95%的显著性检验。ID0指数同样呈下降趋势,其速率多在-1.37~-0.37 d/10a之间变化,50%的站点通过置信度为95%的显著性检验。SU25呈上升趋势,其中西部、南部地区的上升速率较快,速率约2 d/10a,北部地区的上升速率为0.5~1 d/10a;30%的站点通过置信度为95%的显著性检验。TR20指数在东部、北部及南部地区呈上升趋势,且速率较快;西部则呈下降趋势;超过60%的站点通过置信度为95%的显著性检验。

极值指数的空间分布(图4)结果显示:TNn指数呈上升趋势,变化速率为0.07~0.97℃/10a,80%的站点通过了置信度为95%的显著性检验;上升速率较快的站点分布在河南北部、东部和南部。TNx指数的变化速率为-0.33~0.25℃/10a,表现为西部呈下降,其他地区呈上升趋势;60%的站点通过置信度为95%的显著性检验。TXn指数呈上升趋势,速率为0.11~0.52℃/10a,70%的站点通过置信度为95%的显著性检验。除三门峡(0.06℃/10a)和栾川(0.13℃/10a)外,TXx指数在河南其他地区呈下降趋势,速率为-0.58~0℃/10a;少数站点通过置信度为95%的显著性检验。

图4   1960~2014河南极端气温极值指数变化趋势的空间变化

Fig.4   Distribution of change trends in extremal indices of extreme temperature in Henan Province, 1960-2014

其它指数变化趋势空间分布(图5)结果显示:CSDI指数呈下降趋势(-0.03~-1.24 d/10a),50%的站点通过置信度为95%的显著性检验。WSDI指数在河南北部和西部地区呈上升趋势,在中部和南部地区呈下降趋势,速率为-0.72~0.83 d/10a。GSL指数除洛阳(-1.38 d/10a)外,整体呈显著上升趋势,多数站点变化速率>2 d/10a,40%的站点通过置信度为95%的显著性检验。DTR指数在卢氏和栾川站呈上升趋势,速率为0.1℃/10a,其余站呈下降趋势,速率为-0.2℃/10a;超过60%的站点通过置信度为95%的显著性检验。

图5   1960~2014河南极端气温其它指数变化趋势的空间变化

Fig.5   Spatial distribution of change trends in other indices of extreme temperature in Henan Province, 1960-2014

2.3 区域差异

为更透彻地了解河南极端气温空间变化,根据地形将其分成5大区域(表3):中东部和北部黄淮海平原区(安阳、新乡、郑州、开封、商丘、许昌、西华、驻马店、固始)、豫西黄土丘陵区(洛阳、三门峡)、豫西山地丘陵区(卢氏、栾川、西峡、孟津、宝丰)、豫西南南阳盆地区(南阳)和豫南桐柏山-大别山山地丘陵区(信阳)。结果显示:极端气温指数TN10p、FD0、TNn、TN90p、TR20、TNx、GSL在黄淮海平原区、南阳盆地以及桐柏山-大别山山地丘陵区的变化幅度较大,豫西黄土丘陵和山地丘陵区的变化幅度较小;其它指数(TX10p、TX90p、ID0、SU25、WSDI)则在豫西山地丘陵区变化幅度较高,在其他区域变化不大。表明极端最低气温的变暖事实主要发生在黄淮海平原、南阳盆地以及桐柏山-大别山的山地丘陵区;而极端最高气温的变暖事实主要发生在豫西山地丘陵区。

表3   1960~2014年河南不同区域极端气温均值(℃或d)与变化幅度(℃/10a或d/10a)

Table 3   The averages (℃ or d) and change ranges(℃/10a or d/10a)of temperature extremes in the five sub-regions in Henan Province, 1960-2014

黄淮海平原区豫西黄土丘陵区豫西山地丘陵区南阳盆地区桐柏山-大别山山地丘陵区
均值变化幅度均值变化幅度均值变化幅度均值变化幅度均值变化幅度
TN10p19.01-3.60*16.19-0.93*18.61-1.87*18.96-4.35*19.31-2.48*
TN90p20.874.58*18.362.16*19.041.87*21.275.60*21.543.77*
TX10p20.00-0.9516.89-0.4619.21-1.0520.90-0.9620.80-0.11
TX90p20.11-0.4218.211.80*19.171.38*19.99-0.7720.390.50
FD076.63-4.74*79.60-2.35*84.29-2.78*66.64-5.70*51.11-3.05*
ID05.20-0.485.37-0.345.70-0.623.11-0.40*4.00-0.21*
SU251441.61*1390.441312.79*1431.851432.28*
TR2078.053.43*70.650.3152.640.7782.223.5789.952.14*
TNn-10.460.49*-9.990.20-10.710.23-9.080.49*-8.730.62*
TNx27.370.20*27.05-0.0625.340.0127.140.25*28.530.28*
TXn-2.000.18-2.360.10-2.530.25-1.140.27-1.940.20
TXx38.50-0.1539.19-0.1137.85-0.0137.99-0.1437.380.01
CSDI1.66-0.321.590.131.76-0.311.58-0.212.800.10
DTR10.12-0.27*10.15-0.12*10.870.00*9.82-0.32*8.87-0.17*
GSL2872.78*2851.28*2902.31*2994.44*3122.20*
WSDI2.350.02*3.550.80*3.400.87*3.440.11*2.580.03*

注:*表示通过置信度为95%的显著性水平检验。

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2.4 极端气温指数对河南气候变化的指示关系

为进一步了解河南极端气温指数与该区气候变化的指示关系,研究将极端气温指标与平均气温进行了相关性统计分析(表4)。结果显示,大部分极端气温指数与平均气温存在显著相关。除TXx和ID0外,其余所有极端指数与平均气温的相关系数均通过了置信度为99%的显著性水平检验,且多数相关系数>0.6,说明河南地区极端气温与区域气候变暖存在良好的相关性,表明该区极端气温变化可以很好的指示气候变化状况。

表4   1960~2014年河南地区极端气温指数与平均气温相关系数

Table 4   Correlation coefficients between annual mean temperature and extreme temperature indices in Henan, 1960-2014

平均气温TN10pTN90pTX10pTX90pFD0ID0SU25TR20
-0.76**0.79**-0.73**0.62**-0.79**-0.35**0.70**0.70**
平均气温TNnTNxTXnTXxCSDIDTRGSLWSDI
0.52**0.37**0.38**0.22-0.46**0.12.0.65**0.46**

注:**表示通过置信度为99%的显著性水平检验。

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3 讨论

表2中展示了河南与其他地区(豫南、中国沿海地区、黄河流域、长江流域、中国)极端气温指数的对比结果。近50多年来,河南省部分极端气温指数的变化显著低于豫南地区极端气温变化指数,如TN10p、TN90p、SU25、TR20、TNn;表明这些指数在豫南的变化幅度要高于河南地区整体的变化。本文区域差异的研究中同样有相似发现。

与中国其他地区相比,河南极端气温指数TX90p、SU25、TR20的变化速率显著低于沿海地区,TN90p的变化速率显著高于中国沿海地区。TN10p、TN90p、FD0、TR20、DTR在河南的变化速率高于黄河流域,剩余指数的变化速率均低于黄河流域相应指数的变化。同样,河南TX90p、SU25、WSDI、CSDI指数显著低于长江流域,而TN90p、FD0、TR20、DTR指数显著高于长江流域。与中国大陆极端气温指数相比,河南TX10p、TN10p、TN90p、FD0、SU25高于中国大陆极端气温指数的变化速率,而TXn、TNx、TNn略低于中国大陆的变化速率。由此表明,与其他地区相比,河南TN10p、TN90p、FD0的变化速率明显较快,而TXx、TXn、TNx、TNn的变化速率却低于其他地区;说明河南地区极端高温和极端低温近55 a的变化速率较慢,但低温出现的日数却显著减少。

此外,近20 a的极端气温年代际变化显示,河南TX10p、TN10p、TX90p、TN90p、FD0、SU25、TR20、TXx、TNx、TNn、DTR的变化速率均显著高于中国沿海地区、黄河流域、长江流域和中国大陆;表明河南近20 a来极端气温进入了加速变化时期。

根据前文极端气温指数的区域差异分析,河南极端气温指数变暖幅度平原站最高,其次是山间盆地站,最后是山地丘陵区;表明地形变化对于河南极端气温变化的影响较大。而河南地形由西向东的变化主要表现为山地丘陵-盆地-平原,其位置变化与经纬度和海拔高度极其相关。基于此,研究探讨了经纬度与海拔高度对于极端气温指数的影响(表5)。结果显示,TX90p、TN10p、FD0、WSDI和DTR与站点海拔呈显著正相关,与经度呈显著负相关;表明海拔越高、越靠近河南西部,极端指数值变化越大。TN90p、TR20和TNn与海拔呈显著负相关,与经度显著正相关;表明海拔越低,越靠近河南东部,极端指数值变化越大。极端指数与经纬度以及海拔高度变化的相关性也进一步验证了地形对该区极端气温空间变化的控制影响。此外,也进一步解释了极端最低气温的变暖事实主要发生在黄淮海平原,南阳盆地以及桐柏山-大别山的山地丘陵区;而极端最高气温的变暖事实主要发生在豫西山地丘陵区的现象。其他学者针对极端气温指数影响因素的分析也发现地形对极端气温指数的影响,同样表明平原站极端气温指数的变暖幅度最大,其次为山间盆地站、山谷站和山峰站[33,34],与本文的研究结果相一致,进一步验证了地形对区域极端气温指数变化的影响。此外,热岛效应的存在引起城市站与乡村站极端气温指数变化幅度也存在差异[35],以及大尺度大气环流对极端气温变化影响,人类温室气体的排放[36]以及云量的变化[37]等都与极端气温有着密切联系,其中的复杂作用机制还有待于以后更深层次的研究和探讨。

表5   河南地区极端气温指数变化趋势与地理位置的相关系数

Table 5   Correlation coefficient between the linear trends in extreme temperature indices and geographical parameters in Henan

纬度经度海拔纬度经度海拔
TX10p-0.43-0.10-0.11TXx-0.11-0.200.51*
TX90p-0.11-0.66**0.88**TXn-0.02-0.140.18
TN10p-0.11-0.51*0.55*TNx0.020.54*-0.43
TN90p0.100.56*-0.57*TNn-0.160.47*-0.60**
SU25-0.45-0.230.45WSDI0.44-0.74**0.73**
ID0-0.23-0.09-0.02CSDI0.12-0.03-0.29
TR200.090.64**-0.63**DTR-0.15-0.65**0.77**
FD0-0.13-0.47*0.61**GSL0.070.06-0.01

注:**表示通过置信度为99%的显著性水平检验;*表示通过了置信度为95%的显著性水平检验。

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4 结论

1) 时间尺度上,河南近55 a来极端冷指数的线性变化均呈现下降趋势,极端暖指数的线性变化呈现上升趋势。空间分布和区域差异上,极端最低气温的变暖事实主要发生在黄淮海平原区、南阳盆地以及桐柏山-大别山丘陵区;而极端最高气温的变暖事实主要发生在豫西山地丘陵区。

2) 与中国其他地区相比,河南近55 a来极端气温指数的变化速率较慢,低温出现的日数显著减少;但近20 a来,河南极端气温指数的变化速率显著高于其他地区2倍多,表明河南极端气温指数自20世纪90年代之后进入了加速变化阶段。

3) 河南极端气温指数的变化可以很好地指示该区气候变化的状况;而地形条件是控制该区极端气温指数空间变化的主要因素。其它因素对于该区极端气温的影响需要更深入的研究和探讨。

The authors have declared that no competing interests exist.


参考文献

[1] 汪宝龙, 张明军, 魏军林, .

西北地区近50a气温和降水极端事件的变化特征

[J]. 自然资源学报, 2012, 27(10): 1720-1733.

https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.10.010      URL      [本文引用: 2]      摘要

采用1960—2009年西北地区124个气象站点的逐日最高气温、最低气温和日降水量资料,对该地区极端气候变化进行了研究探讨,并在此基础上尝试预测了未来该地区极端气候变化的情形。研究表明:近50a以来,西北地区夏季天数、生物生长季、热夜天数、高温天数分别以2.31、2.98、1.07、0.45d·(10a)-1的速度显著增加;结冰天数、最大连续霜冻天数、低温天数分别以-2.51、-1.79、-3.62d·(10a)-1的趋势在显著减少;极端气温年较差也以-0.39℃·(10a)-1的速度在减少;除极端气温年较差外,极端温度指数和年平均气温有很好的相关性;最大的1和5天降水总量、逐年平均降水强度和持续干旱天数呈增加趋势,而中雨天数和持续降水天数呈减少趋势;除持续干旱天数外,年降水总量与其他极端降水指标有很好的相关;从空间分布和各气候区来看,极端气候增加或减少的趋势及其与年平均气温或年总降水量相关性不尽相同。

[Wang Baolong, Zhang Mingjun,Wei Junlin et al.

The change in extreme events of temperature and precipitation over northwest China in recent 50 years.

Journal of Natural Resources, 2012, 27(10): 1720-1733.]

https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.10.010      URL      [本文引用: 2]      摘要

采用1960—2009年西北地区124个气象站点的逐日最高气温、最低气温和日降水量资料,对该地区极端气候变化进行了研究探讨,并在此基础上尝试预测了未来该地区极端气候变化的情形。研究表明:近50a以来,西北地区夏季天数、生物生长季、热夜天数、高温天数分别以2.31、2.98、1.07、0.45d·(10a)-1的速度显著增加;结冰天数、最大连续霜冻天数、低温天数分别以-2.51、-1.79、-3.62d·(10a)-1的趋势在显著减少;极端气温年较差也以-0.39℃·(10a)-1的速度在减少;除极端气温年较差外,极端温度指数和年平均气温有很好的相关性;最大的1和5天降水总量、逐年平均降水强度和持续干旱天数呈增加趋势,而中雨天数和持续降水天数呈减少趋势;除持续干旱天数外,年降水总量与其他极端降水指标有很好的相关;从空间分布和各气候区来看,极端气候增加或减少的趋势及其与年平均气温或年总降水量相关性不尽相同。
[2] 贾文雄.

近50年来祁连山及河西走廊极端气温的季节变化特征

[J]. 地理科学, 2012, 32(11): 1377-1383.

URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>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。</p>

[Jia Wenxiong.

Seasonal characteristics of extreme temperature changes in Qilin Mountains and Hexi Corridor during last fifty years.

Scientia Geographica Sinica, 2012, 32(11): 1377-1383.]

URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>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。</p>
[3] 沈永平, 王国亚.

IPCC第一工作组第五次评估报告对全球气候变化认知的最新科学要点

[J]. 冰川冻土, 2013, 35(5): 1068-1076.

https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2013.0120      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

2013年9月27日, 在瑞典首都斯德哥尔摩, 联合国政府间气候变化专门委员会第一工作组第五次评估报告《Climate Change 2013: The Physical Science Basis》决策者摘要(Summary for Policymakers, SPM)发布, 随后于9月30日公布了报告全文. 报告指出, 全球气候系统变暖的事实是毋庸置疑的, 自1950年以来, 气候系统观测到的许多变化是过去几十年甚至近千年以来史无前例的. 全球几乎所有地区都经历了升温过程, 变暖体现在地球表面气温和海洋温度的上升、 海平面的上升、 格陵兰和南极冰盖消融和冰川退缩、 极端气候事件频率的增加等方面. 全球地表持续升温, 1880-2012年全球平均温度已升高0.85 ℃[0.65~1.06 ℃]; 过去30 a, 每10 a地表温度的增暖幅度高于1850年以来的任何时期. 在北半球, 1983—2012年可能是最近1 400 a来气温最高的30 a. 特别是1971-2010年间海洋变暖所吸收热量占地球气候系统热能储量的90%以上, 海洋上层(0~700 m)已经变暖. 与此同时, 1979-2012年北极海冰面积每10 a以3.5%~4.1%的速度减少; 自20世纪80年代初以来, 大多数地区多年冻土层的温度已升高. 全球气候变化是由自然影响因素和人为影响因素共同作用形成的, 但对于1950年以来观测到的变化, 人为因素极有可能是显著和主要的影响因素. 目前, 大气中温室气体浓度持续显著上升, CO<sub>2</sub>、 CH<sub>4</sub>和N<sub>2</sub>O等温室气体的浓度已上升到过去800 ka来的最高水平, 人类使用化石燃料和土地利用变化是温室气体浓度上升的主要原因. 在人为影响因素中, 向大气排放CO<sub>2</sub>的长期积累是主要因素, 但非CO<sub>2</sub>温室气体的贡献也十分显著. 控制全球升温的目标与控制温室气体排放的目标有关, 但由此推断的长期排放目标和排放空间数值在科学上存在着很大的不确定性.

[Shen Yongping, Wang Guoya.

Key findings and assessment results of IPCC WGI fifth assessment report.

Journal of Glaciology and Geocryology, 2013, 35(5): 1068-1076.]

https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2013.0120      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

2013年9月27日, 在瑞典首都斯德哥尔摩, 联合国政府间气候变化专门委员会第一工作组第五次评估报告《Climate Change 2013: The Physical Science Basis》决策者摘要(Summary for Policymakers, SPM)发布, 随后于9月30日公布了报告全文. 报告指出, 全球气候系统变暖的事实是毋庸置疑的, 自1950年以来, 气候系统观测到的许多变化是过去几十年甚至近千年以来史无前例的. 全球几乎所有地区都经历了升温过程, 变暖体现在地球表面气温和海洋温度的上升、 海平面的上升、 格陵兰和南极冰盖消融和冰川退缩、 极端气候事件频率的增加等方面. 全球地表持续升温, 1880-2012年全球平均温度已升高0.85 ℃[0.65~1.06 ℃]; 过去30 a, 每10 a地表温度的增暖幅度高于1850年以来的任何时期. 在北半球, 1983—2012年可能是最近1 400 a来气温最高的30 a. 特别是1971-2010年间海洋变暖所吸收热量占地球气候系统热能储量的90%以上, 海洋上层(0~700 m)已经变暖. 与此同时, 1979-2012年北极海冰面积每10 a以3.5%~4.1%的速度减少; 自20世纪80年代初以来, 大多数地区多年冻土层的温度已升高. 全球气候变化是由自然影响因素和人为影响因素共同作用形成的, 但对于1950年以来观测到的变化, 人为因素极有可能是显著和主要的影响因素. 目前, 大气中温室气体浓度持续显著上升, CO<sub>2</sub>、 CH<sub>4</sub>和N<sub>2</sub>O等温室气体的浓度已上升到过去800 ka来的最高水平, 人类使用化石燃料和土地利用变化是温室气体浓度上升的主要原因. 在人为影响因素中, 向大气排放CO<sub>2</sub>的长期积累是主要因素, 但非CO<sub>2</sub>温室气体的贡献也十分显著. 控制全球升温的目标与控制温室气体排放的目标有关, 但由此推断的长期排放目标和排放空间数值在科学上存在着很大的不确定性.
[4] 李红英, 高振荣, 王胜, .

近60a河西走廊极端气温的变化特征分析

[J]. 干旱区地理, 2015, 38(1): 1-9.

URL      Magsci      摘要

选取河西走廊具有代表性的11个气象站1953年1月~2013年2月逐月极端最高、最低气温观测资料,运用趋势拟合、小波分析和Mann-Kendall方法,对近60 a来河西走廊年、季极端气温进行了趋势拟合,分析了年和季节的变化规律,并对其时间序列进行了小波及突变分析。结果表明:近60 a来、季极端最高和最低气温都是增高的。极端最低气温的增温幅度明显高于极端最高气温,且秋、冬季极端最高、最低气温增温最强。年极端最高气温演变呈现为二次曲线;年极端最低气温线性递增趋势显著0.337 ℃&middot;(10 a)<sup>-1</sup>。年、季极端最高、最低气温空间分布存在差异,夏季最炎热的地区分布在安敦盆地和民勤等与沙漠接壤的地域,偏暖时段更容易出现极端最高气温的极值,冬季最寒冷的地区位于马鬃山区。年极端最高气温存在着5 a左右的主周期性变化,50~60 a超长周期尺度较为明显;夏季极端最高气温的周期变化与年极端最高气温的周期变化有相似之处。年极端最低气温的变化表现为3 a、6~8 a、10~12 a周期和50~60 a超长周期尺度;冬季还存在40 a超长周期尺度。年极端最高气温暖突变出现在1996年,夏季极端最高气温暖突变出现在2006年;年极端最低气温暖突变出现在1993年;冬季极端最低气温暖突变出现在1977年。

[Li Hongying, Gao Zhenrong,Wang Sheng et al.

Extreme temperature variation of Hexi Corridor in recent 60 years.

Arid Land Geography, 2015, 38(1): 1-9.]

URL      Magsci      摘要

选取河西走廊具有代表性的11个气象站1953年1月~2013年2月逐月极端最高、最低气温观测资料,运用趋势拟合、小波分析和Mann-Kendall方法,对近60 a来河西走廊年、季极端气温进行了趋势拟合,分析了年和季节的变化规律,并对其时间序列进行了小波及突变分析。结果表明:近60 a来、季极端最高和最低气温都是增高的。极端最低气温的增温幅度明显高于极端最高气温,且秋、冬季极端最高、最低气温增温最强。年极端最高气温演变呈现为二次曲线;年极端最低气温线性递增趋势显著0.337 ℃&middot;(10 a)<sup>-1</sup>。年、季极端最高、最低气温空间分布存在差异,夏季最炎热的地区分布在安敦盆地和民勤等与沙漠接壤的地域,偏暖时段更容易出现极端最高气温的极值,冬季最寒冷的地区位于马鬃山区。年极端最高气温存在着5 a左右的主周期性变化,50~60 a超长周期尺度较为明显;夏季极端最高气温的周期变化与年极端最高气温的周期变化有相似之处。年极端最低气温的变化表现为3 a、6~8 a、10~12 a周期和50~60 a超长周期尺度;冬季还存在40 a超长周期尺度。年极端最高气温暖突变出现在1996年,夏季极端最高气温暖突变出现在2006年;年极端最低气温暖突变出现在1993年;冬季极端最低气温暖突变出现在1977年。
[5] 赵雪雁, 雒丽, 王亚茹, .

1963-2012年青藏高原东缘极端气温变化特征及趋势

[J]. 资源科学, 2014, 36(10): 2113-2122.

URL      [本文引用: 1]      摘要

利用1963-2012年青藏高原东缘23个站点逐日最高气温、最低气温及日平均气温资料,选取11个极端气温指数,采用线性倾向估计、曼-肯德尔(Mann-Kendall)突变检验及小波分析法对该区域近50a极端气温的时空变化趋势进行分析,结果发现:1年内日最高气温、年内日最低气温、夏日日数、暖昼日数、暖夜日数及生物生长季的变化均为上升趋势,结冰日数、霜冻日数、冷昼日数、冷夜日数及气温日较差的变化均为下降趋势;2三个区域的极端气温指数空间差异明显,且极端高低温、冷暖指数及昼夜指数的变化趋势呈现一定的不对称性;3各个极端气温指数在不同的年份发生了突变,且存在13a左右的震荡周期。

[Zhao Xueyan, Luo Li,Wang Yaru et al.

Extreme temperature events in Eastern Edge of the Qinghai-Tibet Plateau from 1963 to 2012.

Resources Science, 2014, 36(10): 2113-2122.]

URL      [本文引用: 1]      摘要

利用1963-2012年青藏高原东缘23个站点逐日最高气温、最低气温及日平均气温资料,选取11个极端气温指数,采用线性倾向估计、曼-肯德尔(Mann-Kendall)突变检验及小波分析法对该区域近50a极端气温的时空变化趋势进行分析,结果发现:1年内日最高气温、年内日最低气温、夏日日数、暖昼日数、暖夜日数及生物生长季的变化均为上升趋势,结冰日数、霜冻日数、冷昼日数、冷夜日数及气温日较差的变化均为下降趋势;2三个区域的极端气温指数空间差异明显,且极端高低温、冷暖指数及昼夜指数的变化趋势呈现一定的不对称性;3各个极端气温指数在不同的年份发生了突变,且存在13a左右的震荡周期。
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Global warming: Evidence for asymmetric diurnal temperature change

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Analyses of the year-month mean maximum and minimum surface thermometric record have now been updated and expanded to cover three large countries in the Northern Hemisphere (the contiguous United States, the Soviet Union, and the People's Republic of China). They indicate that most of the warming which has occurred in these regions over the past four decades can be attributed to an increase of mean minimum (mostly nighttime) temperatures. Mean maximum (mostly daytime) temperatures display little or no warming. In the USA and the USSR (no access to data in China) similar characteristics are also reflected in the changes of extreme seasonal temperatures, e.g., increase of extreme minimum temperatures and little or no change in extreme maximum temperatures. The continuation of increasing minimum temperatures and little overall change of the maximum leads to a decrease of the mean (and extreme) temperature range, an important measure of climate variability.The cause(s) of the asymmetric diurnal changes are uncertain, but there is some evidence to suggest that changes in cloud cover plays a direct role (where increases in cloudiness result in reduced maximum and higher minimum temperatures). Regardless of the exact cause(s), these results imply that either: (1) climate model projections considering the expected change in the diurnal temperature range with increased levels of the greenhouse gases are underestimating (overestimating) the rise of the daily minimum (maximum) relative to the maximum (minimum), or (2) the observed warming in a considerable portion of the Northern Hemisphere landmass is significantly affected by factors unrelated to an enhanced anthropogenically-induced greenhouse effect.
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Trend in extreme daily rainfall and temperature in Southeast Asia and the South Pacific:1961-1998

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青海省极端气温事件的气候变化特征研究

[J]. 冰川冻土, 2012, 34(6): 1371-1379.

URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>选用青海省37个气象站点1961&mdash;2011年近51 a, 逐日气温(最高、 最低、 平均)资料, 采用国际通用的极端气温指数定义计算了9种极端气温指数, 并分析其主要气候特征.结果表明: 近51 a青海省极端气温呈明显上升趋势, 极端冷指标(霜冻、 结冰日数、 冷夜、 冷昼指数)呈下降趋势, 而极端暖指标(夏天日数、 暖夜、 暖昼指数)呈上升趋势, 且极端冷指标的减少幅度高于极端暖指标的增加幅度.空间分布上, 极端气温指数在全省呈一致的上升(下降)趋势分布.在近51 a的时间尺度上各种极端气温指数都存在多个较明显的周期, 如较短的3~8 a的准周期, 以及13 a、 17 a、 27 a的年代际周期特征.青海省年平均气温与极端气温指数有很高的相关性, 气候变暖突变前后极端气温指数表现出明显差异: 在变暖突变发生后, 霜冻日数、 冷夜指数、 冷昼指数、 结冰日数明显减少, 夏天日数、 暖夜指数及暖昼指数明显增加, 其中相对指数几乎呈倍数显著变化, 表明极端气温指数对气候变暖有很好的响应.</p>

[Shen Hongyan, Ma Mingliang,Wang Ji et al.

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<p>选用青海省37个气象站点1961&mdash;2011年近51 a, 逐日气温(最高、 最低、 平均)资料, 采用国际通用的极端气温指数定义计算了9种极端气温指数, 并分析其主要气候特征.结果表明: 近51 a青海省极端气温呈明显上升趋势, 极端冷指标(霜冻、 结冰日数、 冷夜、 冷昼指数)呈下降趋势, 而极端暖指标(夏天日数、 暖夜、 暖昼指数)呈上升趋势, 且极端冷指标的减少幅度高于极端暖指标的增加幅度.空间分布上, 极端气温指数在全省呈一致的上升(下降)趋势分布.在近51 a的时间尺度上各种极端气温指数都存在多个较明显的周期, 如较短的3~8 a的准周期, 以及13 a、 17 a、 27 a的年代际周期特征.青海省年平均气温与极端气温指数有很高的相关性, 气候变暖突变前后极端气温指数表现出明显差异: 在变暖突变发生后, 霜冻日数、 冷夜指数、 冷昼指数、 结冰日数明显减少, 夏天日数、 暖夜指数及暖昼指数明显增加, 其中相对指数几乎呈倍数显著变化, 表明极端气温指数对气候变暖有很好的响应.</p>
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[J]. Climate Research, 2002, 19(3): 193-212.

https://doi.org/10.3354/cr019193      URL      [本文引用: 1]      摘要

Abstract A new global dataset of derived indicators has been compiled to clarify whether frequency and/or severity of climatic extremes changed during the second half of the 20th century, This period provides the best spatial coverage of homogenous daily series, which can be used for calculating the proportion of global land area exhibiting a significant change in extreme or severe weather. The authors chose 10 indicators of extreme climatic events, defined from a larger selection, that could be applied to a large variety of climates. It was assumed that data producers were more inclined to release derived data in the form of annual indicator time series than releasing their original daily observations. The indicators are based on daily maximum and minimum temperature series, as well as daily totals of precipitation, and represent changes in all seasons of the year. Only time series which had 40 yr or more of almost complete records were used, A total of about 3000 indicator time series were extracted from national climate archives and collated into the unique dataset described here. Global maps showing significant changes from one multi-decadal period to another during the interval from 1946 to 1999 were produced. Coherent spatial patterns of statistically significant changes emerge, particularly an increase in warm summer nights, a decrease in the number of frost days and a decrease in intra-annual extreme temperature range. All but one of the temperature-based indicators show a significant change. Indicators based on daily precipitation data show more mixed patterns of change but significant increases have been seen in the extreme amount derived from wet spells and number of heavy rainfall events. We can conclude that a significant proportion of the global land area was increasingly affected by a significant change in climatic extremes during the second half of the 20th century. These clear signs of change are very robust; however, large areas are still not represented, especially Africa and South America.
[12] 张立伟, 宋春英, 延军平.

秦岭南北年极端气温的时空变化趋势研究

[J]. 地理科学, 2011, 31(8): 1007-1011.

URL      [本文引用: 1]     

[Zhang Liwei, Song Chunying, Yan Junping.

Spatio-temporal trends of annual extreme temperature in northern and southern Qinling Mountains.

Scientia Geographica Sinica, 2011, 31(8): 1007-1011.]

URL      [本文引用: 1]     

[13] 丁一汇, 任国玉, 石广玉, .

气候变化国家评估报告(I):中国气候变化的历史和未来趋势

[J]. 气候变化研究进展, 2006, 2(1): 3-8.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-2511.2006.02.004      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

中国的气候变化与全球变化有相当的一致性,但也存在明显差别。在全球变暖背景下,近100 a来中国年平均地表气温明显增加,升温幅度比同期全球平均值略高。近100 a和近50 a的降水量变化趋势不明显,但1956年以来出现了微弱增加的趋势。近50 a来中国主要极端天气气候事件的频率和强度也出现了明显的变化。研究表明,中国的CO2年排放量呈不断增加趋势,温室气体正辐射强迫的总和是造成气候变暖的主要原因。对21世纪气候变化趋势做出的预测表明:未来20~100 a,中国地表气温增加明显,降水量也呈增加趋势。

[Ding Yihui, Ren Guoyu,Dan Guangyu et al.

China's National assessment report on climate change(I):climate change in China and the future trend.

Advance of Climate Change Research, 2006, 2(1): 3-8.]

https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-2511.2006.02.004      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

中国的气候变化与全球变化有相当的一致性,但也存在明显差别。在全球变暖背景下,近100 a来中国年平均地表气温明显增加,升温幅度比同期全球平均值略高。近100 a和近50 a的降水量变化趋势不明显,但1956年以来出现了微弱增加的趋势。近50 a来中国主要极端天气气候事件的频率和强度也出现了明显的变化。研究表明,中国的CO2年排放量呈不断增加趋势,温室气体正辐射强迫的总和是造成气候变暖的主要原因。对21世纪气候变化趋势做出的预测表明:未来20~100 a,中国地表气温增加明显,降水量也呈增加趋势。
[14] 任福民, 翟盘茂.

1951-1990年中国极端气温变化分析

[J]. 大气科学, 1998, 22(2): 217-227.

https://doi.org/10.3878/j.issn.1006-9895.1998.02.10      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

利用中国1951~1990年极端温度资料,在消除台站迁移和城市热岛效应的影响,并经过资料质量控制的基础上,对我国极端温度的变率和变化趋势的区域分布以及季节变化特征进行了分析研究。结果发现,近40年中国季极端最低温度的变率以春、秋两季为最大,大变率区域主要集中在北方;夏季是极端最低温度变率最小的季节。我国季极端温度的变化趋势存在较大的季节性差异;极端最低温度 在冬、秋季增温趋势分别具有99%、97%的显著水平;极端最高温度只有在秋季,其降温趋势具有90%的显著水平。极端温度的变化趋势还存在明显的地域性差异;东北、华北北部、内蒙古中东部和川藏交界等地极端最低温度在各季表现出明显的增温趋势;长江流域地区极端最高温度在秋、冬季具有较为明显的降温趋势,黄河下游地区则在春、夏季表现出降温趋势。

[Ren Fumin, Zhai Panmao.

Study on changes of China's extreme temperatures during 1951-1990.

Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 1998, 22(2): 217-227.]

https://doi.org/10.3878/j.issn.1006-9895.1998.02.10      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

利用中国1951~1990年极端温度资料,在消除台站迁移和城市热岛效应的影响,并经过资料质量控制的基础上,对我国极端温度的变率和变化趋势的区域分布以及季节变化特征进行了分析研究。结果发现,近40年中国季极端最低温度的变率以春、秋两季为最大,大变率区域主要集中在北方;夏季是极端最低温度变率最小的季节。我国季极端温度的变化趋势存在较大的季节性差异;极端最低温度 在冬、秋季增温趋势分别具有99%、97%的显著水平;极端最高温度只有在秋季,其降温趋势具有90%的显著水平。极端温度的变化趋势还存在明显的地域性差异;东北、华北北部、内蒙古中东部和川藏交界等地极端最低温度在各季表现出明显的增温趋势;长江流域地区极端最高温度在秋、冬季具有较为明显的降温趋势,黄河下游地区则在春、夏季表现出降温趋势。
[15] 马柱国, 符淙斌, 任小波, .

中国北方年极端温度的变化趋势与区域增暖的联系

[J]. 地理学报, 2003, 58:11-20.

https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2003.z1.002      URL      [本文引用: 1]      摘要

建立在全国110站的日平均表面温度资料的基础上,着重分析了北方干旱和半干旱地区1951~2000年极端温度发生频率和强度的变化趋势,同时给出了年极端温度变化的变化趋势及区域差异;最后讨论了极端温度的时空特征和区域增暖的相互联系。结果指出:从1951到2000年,在北方干旱和半干旱地区,最低温度发生的频率显著减小,只是趋势开始的时间存在区域差异;与之不同的是,20世纪90年代以前,绝大多数地区最高温度发生的频率没有明显的变化趋势,但近10年却有一个明显的增加趋势;年极端日平均温度强度的分析结果表明:北方地区年最低温度存在显著的减小趋势。从各个分区零温度以下天数的统计结果来看,北方地区近50年来零

[Ma Z G, Fu C B,Ren X B et al.

Trend of annual extreme temperature and its relationship to regional warming in northern China.

Acta Geographica Sinica, 2003, 58:11-20.]

https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2003.z1.002      URL      [本文引用: 1]      摘要

建立在全国110站的日平均表面温度资料的基础上,着重分析了北方干旱和半干旱地区1951~2000年极端温度发生频率和强度的变化趋势,同时给出了年极端温度变化的变化趋势及区域差异;最后讨论了极端温度的时空特征和区域增暖的相互联系。结果指出:从1951到2000年,在北方干旱和半干旱地区,最低温度发生的频率显著减小,只是趋势开始的时间存在区域差异;与之不同的是,20世纪90年代以前,绝大多数地区最高温度发生的频率没有明显的变化趋势,但近10年却有一个明显的增加趋势;年极端日平均温度强度的分析结果表明:北方地区年最低温度存在显著的减小趋势。从各个分区零温度以下天数的统计结果来看,北方地区近50年来零
[16] 史军, 丁一汇, 崔林丽.

华东极端高温气候特征及成因分析

[J]. 大气科学, 2009, 33(2): 347-358.

https://doi.org/10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.13      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

基于华东气象站点1960~2005年逐日最高地面气温和同期西太平洋副高环流指数、赤道太平洋海温和登陆华东及我国的台风个数, 分析了华东极端高温日数和高温日平均最高气温的时空动态变化特征及高温成因。结果表明: 华东每年高温日数和高温日平均最高气温表现出较大的时间动态变化和空间地域差异。在过去45年间, 华东高温日数发生了多-少-多的年代际变化, 高温日平均最高气温发生了高-低-高的年代际变化。高温日数在华东中南及西南部较多, 而在华东东部沿海和北部较少。高温日平均最高气温在华东中西部的浙江、 安徽和江西大部分地区较高。高温日数和高温日平均最高气温在不同地区表现出不同类型的跃变和跃变时间。在华东南部一些地区, 高温日数与夏季西太平洋副高面积和强度指数、 上年下半年Ni&#241o4区海温和当年登陆我国的台风个数呈显著正相关。城市化也增加了华东高温事件的发生。

[Shi Jun, Ding Yihui, Cui Linli.

Climatic characteristics of extreme maximum temperature in east China and its causes.

Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 2009, 33(2): 347-358.]

https://doi.org/10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.13      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

基于华东气象站点1960~2005年逐日最高地面气温和同期西太平洋副高环流指数、赤道太平洋海温和登陆华东及我国的台风个数, 分析了华东极端高温日数和高温日平均最高气温的时空动态变化特征及高温成因。结果表明: 华东每年高温日数和高温日平均最高气温表现出较大的时间动态变化和空间地域差异。在过去45年间, 华东高温日数发生了多-少-多的年代际变化, 高温日平均最高气温发生了高-低-高的年代际变化。高温日数在华东中南及西南部较多, 而在华东东部沿海和北部较少。高温日平均最高气温在华东中西部的浙江、 安徽和江西大部分地区较高。高温日数和高温日平均最高气温在不同地区表现出不同类型的跃变和跃变时间。在华东南部一些地区, 高温日数与夏季西太平洋副高面积和强度指数、 上年下半年Ni&#241o4区海温和当年登陆我国的台风个数呈显著正相关。城市化也增加了华东高温事件的发生。
[17] 郭瑜.

河南省近49年来降水和气温变化特征研究[D]

. 郑州: 郑州大学, 2012 .

[本文引用: 1]     

[Guo Yu. Variations of temperature and precipitation in Henan province in past 49 years Zhengzhou: Henan:Zhengzhou University, 2012.]

[本文引用: 1]     

[18] 马晓华, 赵景波.

河南信阳市近62年来极端气温变化特征及周期分析

[J]. 地球环境学报, 2013, 4(6): 1496-1505.

URL      [本文引用: 1]     

[Ma Xiaohua, Zhao Jingbo.

Characteristics and periodicity of extreme temperature in recent 62 years in Xinyang, Henan Province.

Journal of Earth Environment, 2013, 4(6): 1496-1505.]

URL      [本文引用: 1]     

[19] 梅新建, 孙菀, 魏慧娟, .

驻马店极端气温分析

[J]. 气象与环境科学, 2007, 30(z1): 98-101.

[Mei Xinjian, Sun Wan,Wei Huijuan et al.

Analysis of extreme temperature in zhumadian.

Meteorological and Environmental Sciences, 2007, 30(z1): 98-101.]

[20] 马晓华, 赵景波.

1958-2013年豫南地区极端气温变化特征及周期分析

[J]. 资源科学, 2014, 36(9): 1825-1833.

URL      [本文引用: 1]      摘要

通过对豫南地区每日气温资料的搜集和整理,运用线性倾向估计法、 Mann-Kendall突变检验法、Morlet 复数小波等方法对WMO发布的10种极端气温指数随时间的变化趋势、突变年份及周期性进行了分析与研究.结果表明,1958-2013年豫南地区的极端最 高气温缓慢下降,极端最低气温呈显著上升趋势,夏季日数、热夜日数、暖昼日数、暖夜日数呈现波动上升,冰冻日数、霜冻日数、冷昼日数、冷夜日数呈下降趋 势.极端最高(低)气温、冰冻日数、霜冻日数、夏季日数、热夜日数、冷昼日数、冷夜日数、暖昼日数、暖夜日数都存在30a左右的周期.其中极端最低气温、 冰冻日数、冷昼日数、冷夜日数、暖昼日数都存在5a及以下的周期.总体来说,1958-2013年,豫南地区极端天气热指数呈上升趋势,极端天气冷指数呈 下降趋势.

[Ma Xiaohua, Zhao Jingbo.

Analysis on characteristics of extreme temperature change and cycle of southern Henan from 1958 to 2013.

Resources Science, 2014, 36(9): 1825-1833.]

URL      [本文引用: 1]      摘要

通过对豫南地区每日气温资料的搜集和整理,运用线性倾向估计法、 Mann-Kendall突变检验法、Morlet 复数小波等方法对WMO发布的10种极端气温指数随时间的变化趋势、突变年份及周期性进行了分析与研究.结果表明,1958-2013年豫南地区的极端最 高气温缓慢下降,极端最低气温呈显著上升趋势,夏季日数、热夜日数、暖昼日数、暖夜日数呈现波动上升,冰冻日数、霜冻日数、冷昼日数、冷夜日数呈下降趋 势.极端最高(低)气温、冰冻日数、霜冻日数、夏季日数、热夜日数、冷昼日数、冷夜日数、暖昼日数、暖夜日数都存在30a左右的周期.其中极端最低气温、 冰冻日数、冷昼日数、冷夜日数、暖昼日数都存在5a及以下的周期.总体来说,1958-2013年,豫南地区极端天气热指数呈上升趋势,极端天气冷指数呈 下降趋势.
[21] 吴燕锋,

巴特尔·巴克, 阿斯姑力·托合提, 等. 1958-2012年郑州市极端气温和极端气温事件年际变化特征

[J]. 中国农学通报, 2014, (23): 259-265.

[Wu Yanfeng, Bater B,Asiguli T T et al.

The variation of extreme temperature and extreme weather events from 1958 to 2012 in Zhengzhou.

Chinese Agricultural Science Bulletin, 2014, (23): 259-265.]

[22] 孙立业, 宋子岭, 贺伟光, .

开封市近半个世纪极端气温变化趋势的小波分析

[J]. 辽宁工程技术大学学报:自然科学版, 2009, 28(z1): 178-180.

URL      [本文引用: 1]     

[Sun Liye, Song Ziling,He Weiguang et al.

Wavelet analysis of extreme air temperature change characteristic in recent 50 a in kaifeng city.

Journal of Liaoning Technical University(Natural Science Edition), 2009, 28(z1): 178-180.]

URL      [本文引用: 1]     

[23] 王丽.

河南省1961-2011年极端气温和极端气温事件的时空变化特征

[J]. 气象与环境科学, 2013, 36(2): 31-36.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-7148.2013.02.006      URL      [本文引用: 1]      摘要

根据1961-2011年河南省32个气象站逐日最高、最低气温 资料,以百分位阈值方法定义极端气温事件的阈值,采用线性倾向估计及Mann-Kendall检验两种方法,对河南省极端气温和极端气温事件的时空变化特 征进行了研究.结果表明:1)河南省极端最高气温以0.20℃/10a的速率呈显著降低趋势;极端最低气温以0.42℃/10a的速率呈显著升高趋势,其 升高趋势比前者降低趋势更为显著.2)河南省极端高温事件频数与极端低温事件频数分别以2.04天/10a和3.13天/10a的速率显著减少,且后者比 前者减少趋势更为显著.3)极端最高气温降低的突变年与极端高温事件频数减少的突变年一致,均为1969年;极端最低气温升高的突变年与极端低温事件频数 减少的突变年一致,均为1985年.4)河南省极端最高(低)气温与极端高(低)温事件频数变化趋势呈现明显的季节差异和地区差异.

[Wang Li.

Temporal and spatial variation characteristics of extreme temperature and extreme temperature events in 1961-2011 in Henan province.

Meteorological and Environmental Sciences, 2013, 36(2): 31-36.]

https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-7148.2013.02.006      URL      [本文引用: 1]      摘要

根据1961-2011年河南省32个气象站逐日最高、最低气温 资料,以百分位阈值方法定义极端气温事件的阈值,采用线性倾向估计及Mann-Kendall检验两种方法,对河南省极端气温和极端气温事件的时空变化特 征进行了研究.结果表明:1)河南省极端最高气温以0.20℃/10a的速率呈显著降低趋势;极端最低气温以0.42℃/10a的速率呈显著升高趋势,其 升高趋势比前者降低趋势更为显著.2)河南省极端高温事件频数与极端低温事件频数分别以2.04天/10a和3.13天/10a的速率显著减少,且后者比 前者减少趋势更为显著.3)极端最高气温降低的突变年与极端高温事件频数减少的突变年一致,均为1969年;极端最低气温升高的突变年与极端低温事件频数 减少的突变年一致,均为1985年.4)河南省极端最高(低)气温与极端高(低)温事件频数变化趋势呈现明显的季节差异和地区差异.
[24] 余卫东, 柳俊高, 常军, .

1957-2005年河南省降水和温度极端事件变化

[J]. 气候变化研究进展, 2008, (2): 78-83.

URL      [本文引用: 1]     

[Yu Weidong, Liu Jungao,Chang Jun et al.

Changes in extreme temperature and precipitation in Henan province during 1957-2005. Advances in

Climate Change Research. 2008, (2): 78-83.]

URL      [本文引用: 1]     

[25] 杜军, 路红亚, 建军.

1961-2010年西藏极端气温事件的时空变化

[J]. 地理学报, 2013, 68(9): 1269-1280.

URL      [本文引用: 1]     

[Du Jun, Lu Hongya, Jian Jun.

Variations of extreme air temperature events over Tibet from 1961 to 2010.

Acta Geographica Sinica, 2013, 68(9): 1269-1280.]

URL      [本文引用: 1]     

[26] 王琼, 张明军, 王圣杰, .

1962-2011年长江流域极端气温事件分析

[J]. 地理学报, 2013, 68(5): 611-625.

https://doi.org/10.11821/xb201305004      URL      [本文引用: 2]      摘要

根据1962-2011年长江流域115个气象站点的逐日最高气温、日最低气温资料,利用线性倾向估计法、主成分分析及相关分析法,并根据选取的16个极端气温指标,分析了该地区极端气温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-0.84、-2.78、-0.48、-3.29、-0.67 d·(10a)-1的趋势减小,而暖昼日数、暖夜日数、夏季日数、热夜日数、暖持续日数、生物生长季以2.24、2.86、2.93、1.80、0.83、2.30 d·(10a)-1的趋势增加,日最高(低)气温的极低值、日最高(低)气温的极高值和极端气温日较差的倾向率分别为0.33、0.47、0.16、0.19、-0.07℃·(10a)-1;(2)冷指数(冷夜日数、日最高气温的极低值、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、日最高气温的极高值、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(暖昼日数、冷昼日数);(3)空间分布上,长江上游区域冷指数的平均值大于其中下游区域,而暖指数和生物生长季则是中下游多年平均值大于上游区域(暖持续日数除外);(4)因子分析的结果表明,除了极端气温日较差之外,各极端气温指数之间均呈现很好的相关性.

[Wang Qiong, Zhang Mingjun,Wang Shengjie et al.

Extreme temperature events in Yangtze River Basin during 1962-2011.

Acta Geographica Sinica, 2013, 68(5): 611-625.]

https://doi.org/10.11821/xb201305004      URL      [本文引用: 2]      摘要

根据1962-2011年长江流域115个气象站点的逐日最高气温、日最低气温资料,利用线性倾向估计法、主成分分析及相关分析法,并根据选取的16个极端气温指标,分析了该地区极端气温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-0.84、-2.78、-0.48、-3.29、-0.67 d·(10a)-1的趋势减小,而暖昼日数、暖夜日数、夏季日数、热夜日数、暖持续日数、生物生长季以2.24、2.86、2.93、1.80、0.83、2.30 d·(10a)-1的趋势增加,日最高(低)气温的极低值、日最高(低)气温的极高值和极端气温日较差的倾向率分别为0.33、0.47、0.16、0.19、-0.07℃·(10a)-1;(2)冷指数(冷夜日数、日最高气温的极低值、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、日最高气温的极高值、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(暖昼日数、冷昼日数);(3)空间分布上,长江上游区域冷指数的平均值大于其中下游区域,而暖指数和生物生长季则是中下游多年平均值大于上游区域(暖持续日数除外);(4)因子分析的结果表明,除了极端气温日较差之外,各极端气温指数之间均呈现很好的相关性.
[27] 张明军, 汪宝龙, 魏军林, .

近50年宁夏极端气温事件的变化研究

[J]. 自然灾害学报, 2012, 21(4): 152-160.

URL      [本文引用: 1]     

[Zhang Mingjun, Wang Baolong,Wei Junlin et al.

Extreme event changes of air temperature in Ningxia in recent 50 years.

Journal of Natural Disasters, 2012, 21(4): 152-160.]

URL      [本文引用: 1]     

[28] 张万诚, 郑建萌, 马涛, .

1961-2012年云南省极端气温时空演变规律研究

[J]. 资源科学, 2015, 37(4): 710-722.

URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

利用云南省122个气象观测站1961-2012年逐月极值气温资料,采用线性趋势分析等方法分析1961-2012年云南省四季和年极端气温的变化趋势特征。结果表明:低纬高原地区年平均最高(最低)气温及四季最高(最低)气温的空间分布呈现北低南高的形式,整体上从滇西北向南随纬度的降低而增加,表现出明显的地区差异,最高(最低)气温的高值区域主要分布在河谷地区、云南南部地区,最高气温和最低气温的分布特征不仅受复杂地形的影响,而且还与观测站的海拔高度有关。最高(最低)气温低值区域主要分布在滇西北、滇东北;云南年平均最高气温与夏、秋、冬季最高气温的变化趋势基本相似,春季最高(最低)气温的变化具有明显的区域特征。除局部地区有降温外,升温趋势是最大的特点,升温最快的区域在滇西北。云南最高气温和最低气温的变化均呈明显的增温趋势,而最低气温的变化速度比最高气温的升温幅度快,说明云南的冷事件在减少,暖事件在增多。最高气温和最低气温的突变时间分别发生在2001年和1993年,最高气温的极大值出现在2010年,而最低气温的最大值也发生在2010年。不同气候类型代表站极端气温具有年代际和年际变化周期;极端气温发生的突变时间不同,而部分代表站的极端气温并未发生突变。

[Zhang Wancheng, Zheng Jianmeng,Ma Tao et al.

Temporal and spatial distribution and variation of extreme temperatures in Yunnan Province from 1961 to 2012.

Resources Science, 2015, 37(4): 710-722.]

URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

利用云南省122个气象观测站1961-2012年逐月极值气温资料,采用线性趋势分析等方法分析1961-2012年云南省四季和年极端气温的变化趋势特征。结果表明:低纬高原地区年平均最高(最低)气温及四季最高(最低)气温的空间分布呈现北低南高的形式,整体上从滇西北向南随纬度的降低而增加,表现出明显的地区差异,最高(最低)气温的高值区域主要分布在河谷地区、云南南部地区,最高气温和最低气温的分布特征不仅受复杂地形的影响,而且还与观测站的海拔高度有关。最高(最低)气温低值区域主要分布在滇西北、滇东北;云南年平均最高气温与夏、秋、冬季最高气温的变化趋势基本相似,春季最高(最低)气温的变化具有明显的区域特征。除局部地区有降温外,升温趋势是最大的特点,升温最快的区域在滇西北。云南最高气温和最低气温的变化均呈明显的增温趋势,而最低气温的变化速度比最高气温的升温幅度快,说明云南的冷事件在减少,暖事件在增多。最高气温和最低气温的突变时间分别发生在2001年和1993年,最高气温的极大值出现在2010年,而最低气温的最大值也发生在2010年。不同气候类型代表站极端气温具有年代际和年际变化周期;极端气温发生的突变时间不同,而部分代表站的极端气温并未发生突变。
[29] 张宁.

中国极端气温和降水趋势变化研究[D]

. 南京: 南京信息工程大学, 2007 .

[本文引用: 1]     

[Zhang Ning Nanjing: Nanjing University of Information Science and Technology, 2007.]

[本文引用: 1]     

[30] 黄小燕, 王小平, 王劲松, .

1960~2013年中国沿海极端气温事件变化特征

[J]. 地理科学, 2016, (4): 612-620.

URL      [本文引用: 1]     

[Huang Xiaoyan, Wang Xiaoping,Wang Jinsong et al.

Variation of extreme temperature events in coastal region of China in 1960-2013.

Scientia Geographica Sinica, 2016, (4): 612-620.]

URL      [本文引用: 1]     

[31] 赵安周, 刘宪锋, 朱秀芳, .

1965-2013年黄土高原地区极端气温趋势变化及空间差异

[J]. 地理研究, 2016, 35(4): 639-652.

https://doi.org/10.11821/dlyj201604004      URL      [本文引用: 1]      摘要

基于黄土高原地区52个气象站点逐日平均气温、最高和最低气温数据,采用一元线性趋势分析、相关分析等方法,分析该地区极端气温趋势变化及空间差异.结果表明:①日最高(低)气温极低值、日最高(低)气温极高值、热夜日数、暖昼(夜)日数、热持续日数、夏季日数和生物生长季日数呈增加的趋势,其余极端气温指数呈减小的趋势.②空间分布上,表征低温事件的冰冻日数、霜冻日数、冷昼(夜)日数和冷持续日数下降最显著的区域位于黄土高原北部;表征高温事件的热夜日数、夏季日数、暖昼(夜)日数和热持续日数上升最显著的区域主要位于黄土高原西北部;生物生长季日数上升最显著的区域主要位于黄土高原中部地区.③相关分析表明除了极值指数和气温日较差与其余极端气温指数相关性较差外,其余各极端气温指数之间均具有较好的相关性.④多数极端气温指数的变化趋势与平均气温关系密切,平均气温突变前后极端气温指数存在明显差异.⑤Hurst指数结果表明黄土高原地区极端气温变化均呈同向变化特征.

[Zhao Anzhou, Liu Xianfeng,Zhu Xiufang et al.

Trend variations and spatial difference of extreme air temperature events in the Loess Plateau from 1965 to 2013.

Geographical Research, 2016, 35(4): 639-652.]

https://doi.org/10.11821/dlyj201604004      URL      [本文引用: 1]      摘要

基于黄土高原地区52个气象站点逐日平均气温、最高和最低气温数据,采用一元线性趋势分析、相关分析等方法,分析该地区极端气温趋势变化及空间差异.结果表明:①日最高(低)气温极低值、日最高(低)气温极高值、热夜日数、暖昼(夜)日数、热持续日数、夏季日数和生物生长季日数呈增加的趋势,其余极端气温指数呈减小的趋势.②空间分布上,表征低温事件的冰冻日数、霜冻日数、冷昼(夜)日数和冷持续日数下降最显著的区域位于黄土高原北部;表征高温事件的热夜日数、夏季日数、暖昼(夜)日数和热持续日数上升最显著的区域主要位于黄土高原西北部;生物生长季日数上升最显著的区域主要位于黄土高原中部地区.③相关分析表明除了极值指数和气温日较差与其余极端气温指数相关性较差外,其余各极端气温指数之间均具有较好的相关性.④多数极端气温指数的变化趋势与平均气温关系密切,平均气温突变前后极端气温指数存在明显差异.⑤Hurst指数结果表明黄土高原地区极端气温变化均呈同向变化特征.
[32] You Q L, Kang S C,Aguilar E et al.

Changes in daily climate extremes in China and its connection to the large scale atmospheric circulation during 1961-2003.

Climate Dynamics, 2011, 36(11-12): 2399-2417.

https://doi.org/10.1007/s00382-009-0735-0      URL      [本文引用: 1]      摘要

Based on daily maximum and minimum surface air temperature and precipitation records at 303 meteorological stations in China, the spatial and temporal distributions of indices of climate extremes are analyzed during 1961–2003. Twelve indices of extreme temperature and six of extreme precipitation are studied. Temperature extremes have high correlations with the annual mean temperature, which shows a significant warming of 0.27°C/decade, indicating that changes in temperature extremes reflect the consistent warming. Stations in northeastern, northern, northwestern China have larger trend magnitudes, which are accordance with the more rapid mean warming in these regions. Countrywide, the mean trends for cold days and cold nights have decreased by 610.47 and 612.0602days/decade respectively, and warm days and warm nights have increased by 0.62 and 1.7502days/decade, respectively. Over the same period, the number of frost days shows a statistically significant decreasing trend of 613.3702days/decade. The length of the growing season and the number of summer days exhibit significant increasing trends at rates of 3.04 and 1.1802days/decade, respectively. The diurnal temperature range has decreased by 610.18°C/decade. Both the annual extreme lowest and highest temperatures exhibit significant warming trends, the former warming faster than the latter. For precipitation indices, regional annual total precipitation shows an increasing trend and most other precipitation indices are strongly correlated with annual total precipitation. Average wet day precipitation, maximum 1-day and 5-day precipitation, and heavy precipitation days show increasing trends, but only the last is statistically significant. A decreasing trend is found for consecutive dry days. For all precipitation indices, stations in the Yangtze River basin, southeastern and northwestern China have the largest positive trend magnitudes, while stations in the Yellow River basin and in northern China have the largest negative magnitudes. This is inconsistent with changes of water vapor flux calculated from NCEP/NCAR reanalysis. Large scale atmospheric circulation changes derived from NCEP/NCAR reanalysis grids show that a strengthening anticyclonic circulation, increasing geopotential height and rapid warming over the Eurasian continent have contributed to the changes in climate extremes in China.
[33] Li Zongxing, He Yuanqing,Theakstone W H et al.

Altitude dependency of trends of daily climate extremes in southwestern China, 1961-2008

[J]. Journal of Geographical Sciences, 2012, 22(3): 416-430.

https://doi.org/10.1007/s11442-012-0936-z      URL      [本文引用: 1]      摘要

A total of 12 indices of temperature extremes and 11 indices of precipitation extremes at 111 stations in southwestern China at altitudes of 285 4700 m were examined for the period 1961鈥2008. Significant correlations of temperature extremes and elevation included the trends of diurnal temperature range, frost days, ice days, cold night frequency and cold day frequency. Regional trends of growing season length, warm night frequency, coldest night and warmest night displayed a statistically significant positive correlation with altitude. These characteristics indicated the obvious warming with altitude. For precipitation extreme indices, only the trends of consecutive dry days, consecutive wet days, wet day precipitation and the number of heavy precipitation days had significant correlations with increasing altitude owing to the complex influence of atmospheric circulation. It also indicated the increased precipitation mainly at higher altitude areas, whereas the increase of extreme precipitation events mainly at lowers altitude. In addition, the clearly local influences are also crucial on climate extremes. The analysis revealed an enhanced sensitivity of climate extremes to elevation in southwestern China in the context of recent warming.
[34] Pepin N C, Seidel D J.

A global comparison of surface and free-air temperatures at high elevations

[J]. Journal of Geophysical Research, 2005, 110(D3): 480-496.

https://doi.org/10.1029/2004JD005047      URL      [本文引用: 1]      摘要

Surface and free-air temperature observations from the period 1948-2002 are compared for 1084 surface locations at high elevations (>500 m) on all continents. Mean monthly surface temperatures are obtained from two homogeneity adjusted data sets: Global Historical Climate Network (GHCN) and Climatic Research Unit (CRU). Free-air temperatures are interpolated both vertically and horizontally from the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research Reanalysis R1 2.5° grids at given pressure levels. The compatibility of surface and free-air observations is assessed by examination of the interannual variability of both surface and free-air temperature anomalies and the surface/free-air temperature difference (ΔT). Correlations between monthly surface and free-air anomalies are high. The correlation is influenced by topography, valley bottom sites showing lower values, because of the influence of temporally sporadic boundary layer effects. The annual cycle of the derived surface/free-air temperature difference (ΔT) demonstrates physically realistic variability. Cluster analysis shows coherent ΔT regimes, which are spatially organized. Temporal trends in surface and free-air temperatures and ΔT are examined at each location for 1948-1998. Surface temperatures show stronger, more statistically robust and widespread warming than free-air temperatures. Thus ΔT is increasing significantly at the majority of sites (>70%). A sensitivity analysis of trend magnitudes shows some reliance on the time period used. ΔT trend variability is dominated by surface trend variability because free-air trends are weak, but it is possible that reanalysis trends are unrealistically small. Results are sensitive to topography, with mountaintop sites showing weaker ΔT increases than other sites (although still positive). There is no strong relationship between any trend magnitudes and elevation. Since ΔT change is dependent on location, it is clear that temperatures at mountain sites are changing in ways contrasting to free air.
[35] Griffiths G M, Chambers L E,Haylock M R et al.

Change in mean temperature as a predictor of extreme temperature change in the Asia-Pacific region

[J]. International Journal of Climatology, 2010, 25(10): 1301-1330.

https://doi.org/10.1002/joc.1194      URL      [本文引用: 1]      摘要

The results presented here, for non-urban tropical and maritime locations in the Asia-Pacific region, support the hypothesis that changes in mean temperature may be used to predict changes in extreme temperatures. At urbanized or higher latitude locations, changes in variance should be incorporated. Copyright 漏 2005 Royal Meteorological Society.
[36] Zhao M, Pitman A.

The impact of land covers change and increasing carbon dioxide on the extreme and frequency of maximum temperature and convection precipitation.

Geophysical Research Letters, 2002, 29(6), doi: 10.1029/2001GL013476.

URL      [本文引用: 1]      摘要

The impact on the extreme and frequency distribution of maximum temperature and convective precipitation resulting from a change in land cover is compared to the impact of an increase in CO. Simulations using estimates of natural and current land cover at 280, 355, 430 and 505 ppmv were performed to explore the relationship between land cover change and COlevel. We analyzed the return values of the annual daily maximum temperature and the seasonal changes of frequency in daily maximum temperature and convective precipitation over Europe and China. Our results confirm that increasing COleads to increases in maximum temperatures and changes in rainfall intensity. We show that land cover change can cause similar impacts. Depending on the nature of the land cover changes, rainfall intensity and maximum temperatures can changed by amounts similar to those caused by increased CO. In effect, the distribution of land cover can affect the climate's sensitivity to increasing CO.
[37] You Q L, Kang S C,Aguilar E et al.

Changes in daily climate extremes in the eastern and central Tibetan Plateau during 1961-2005.

Journal of Geophysical Research Atmospheres, 2008, 113(D7):1639-1647.

https://doi.org/10.1029/2007JD009389      URL      [本文引用: 1]      摘要

Changes in indices of climate extremes are analyzed on the basis of daily maximum and minimum surface air temperature and precipitation at 71 meteorological stations with elevation above 2000 m above sea level in the eastern and central Tibetan Plateau (TP) during 1961-2005. Twelve indices of extreme temperature and nine indices of extreme precipitation are examined. Temperature extremes show patterns consistent with warming during the studied period, with a large proportion of stations showing statistically significant trends for all temperature indices. Stations in the northwestern, southwestern, and southeastern TP have larger trend magnitudes. The regional occurrence of extreme cold days and nights has decreased by -0.85 and -2.38 d/decade, respectively. Over the same period, the occurrence of extreme warm days and nights has increased by 1.26 and 2.54 d/decade, respectively. The number of frost days and ice days shows statistically significant decreasing at the rate of -4.32 and -2.46 d/decade, respectively. The length of growing season has statistically increased by 4.25 d/decade. The diurnal temperature range exhibits a statistically decreasing trend at a rate of -0.20 C per decade. The extreme temperature indices also show statistically significant increasing trends, with larger values for the index describing variations in the lowest minimum temperature. In general, warming trends in minimum temperature indices are of greater magnitude than those for maximum temperature. Most precipitation indices exhibit increasing trends in the southern and northern TP and show decreasing trends in the central TP. On average, regional annual total precipitation, heavy precipitation days, maximum 1-day precipitation, average wet days precipitation, and total precipitation on extreme wet days show nonsignificant increases. Decreasing trends are found for maximum 5-day precipitation, consecutive wet days, and consecutive dry days, but only the last is statistically significant.

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