两种统计降尺度模型在滦河流域的降水预估

选择滦河流域为研究区域,利用自动统计降尺度模型(automated statistical downscaling,ASD)和统计降尺度模型(statistical downscaling model,SDSM)对研究区域内未来3个时期(2011—2040年,2041—2070年,2071—2100年)的降水变化进行预估.结果表明:在未来时期,滦河流域的降水将发生明显变化,年均降水量整体呈上升趋势;ASD模型模拟的降水量大于SDSM模型的模拟值;降水量的变化幅度在不同季节差异较大,秋冬季节变化幅度大于春夏季节;降水量在空间分布上差异较大,滦河流域北部和西南部有明显增加趋势,中部地区变化较小,而东南部地区有减少趋势.     

ASD降尺度技术在东江流域气候变化研究中的应用

评估未来气候变化对水循环的影响对保护该地区水资源有着十分重要的意义.GCM是当前研究气候变化的重要工具.然而GCM分辨较低,难以直接应用到流域尺度.统计降尺度方法以其计算量小、易于操作等特点被广泛应用到气候变化研究中,弥补GCM在气候影响评价中的不足.本研究以东江流域为例,采用BCCR大气环流模式、ERA-40再分析资料和东江流域实测气象数据,应用ASD降尺度模型对该流域未来气候变化进行评估.研究结果表明,ASD模型对日最高气温、最低气温和平均气温的模拟较为准确,同时也能基本反映流域日降水的统计特征,由此生成的未来气候变化情景是可靠的.分析结果显示,东江流域未来时期(2046-2065)降水量呈减少趋势,其中夏季降水减少较为显著,冬季变化不明显;而最高、最低和平均气温较基准期均有所升高.     

赣江上游流域未来气温与降水的降尺度分析

大气环流模型预测气候变化情景,须经降尺度处理后才能满足气候变化对水资源水环境等影响进行评估的需要.本文为研究气候变化影响下的赣江上游流域未来气温与降水的变化情景,先利用SDSM建立大尺度气候要素和地面气温变量间的统计转换关系,确定模型应用的预报因子变量,然后用独立的观测资料验证模型的可靠性,最后把建立好的统计关系应用于英国Hadley中心海气耦合模式(HadCM3,SERSA2,B2)的输出,分别生成了赣江上游流域7个气象站点未来3个时段2020s,2050s和2080s的气温和降水变化情景.结果表明,赣江上游流域未来3个时段的未来日最高气温和日最低气温有明显的增加趋势,降水有微弱的增加趋势.研究结果为该流域水资源的综合管理及防洪减灾提供了决策支持.     

皖西大别山区近55年来最高最低气温突变和概率分布研究

六安市位于大别山脉北麓,其境内植被覆盖率高,人口稀疏,气温变化受城市化影响很小。利用六安市(皖西)6个气象站1958~2012年逐日平均、逐日最高、最低气温资料,分析气温变化的趋势、突变特征,以及夏季最高气温、冬季最低气温的概率分布与变化。结果表明,年均最低气温对年均温升高的贡献大于年均最高气温,并导致年均日较差呈减小趋势。年均气温、年均最高气温除夏季外,其余各季为升温趋势。四季平均最低气温的升高趋势中,冬季升温幅度最大。夏季日较差的减小趋势在各季中最突出。年均气温、年均最高、最低气温20世纪60~80年代为相对冷期,90年代以来持续升温。冬季平均气温、平均最低气温的暖突变早于其他季节,年均温、年均最高气温的增暖突变发生在1997年,年均最低气温先于两者在1988年发生暖突变。夏季最高气温、冬季最低气温发生突变前后,概率分布均发生明显变化。冬季极端气温(事件)的敏感率比夏季大,夏季最高气温超过33.5℃,冬季最低气温低于0℃的概率受标准差的影响大于均值的影响。     

新余市51年气温变化特征分析

根据新余观测站1959~2009年的气温资料,从年平均气温、夏季、冬季平均气温和年平均最高气温、年平均最低气温趋势变化角度对新余51年的气温变化作了全面分析。分析表明：新余市51年来年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温都呈上升趋势,90年代中期之后增温尤其明显。夏季、冬季气温趋势变化中,夏季变暖趋势不明显,冬季变暖趋势显著。     

基于统计降尺度和SPI 的黄河流域干旱预测

基于黄河流域101个气象站点的实测气象数据和国际耦合模式比较计划第5阶段(coupled model intercomparison project phase 5,CMIP5)3种排放情景下的6个模型1961—2099年的降水和气温数据,采用等距离累积分布函数法(equidistant cumulative distribution function matching method,EDCDFm)进行统计降尺度;通过历史阶段(1961—2005年)实测站点数据对降尺度后的降水和气温进行精度评估;在此基础上,通过标准化降水指数(standardprecipitation index,SPI)对黄河流域气象干旱进行预估。结果表明,EDCDFm的降尺度方法能够明显提高气候模式所模拟的气温和降水精度,尤其对极值的模拟精度;黄河流域气象干旱的预估显示,3种气候情景下21世纪初的干旱情况相对于基准期均变得比较严重,但是世纪末的干旱程度均明显减轻,近期黄河流域的防旱工作形势仍然严峻。     

基于BCSD降尺度方法的黄河源区气候变化预测

采用BCSD降尺度方法,根据黄河源区16个气象站基准期(1961—1990年)的逐日降水量、气温,最高气温和最低气温资料,对IPCCAR4 中的20个GCM模式在A1B情景下的气象资料进行降尺度研究,并简单论证了BCSD的降尺度效果及其结果的可信性。基于降尺度分析结果,预测在A1B情景下,黄河源区温度普遍升高,增幅约为0.032 ℃／a,降水量呈现波动状微弱上升趋势,增幅约为0.50 mm／a,同时从流域空间分布上看,东南部降水和气温的增加效果显著,一定程度上可认为黄河源区东南部有暖湿化的演变趋势。     

基于CMIP6集合优化数据集的全球陆地极端气候变化预估

预估极端气候事件趋势能够降低其引起的灾害风险.该文基于CMIP6集合优化数据集EPTGODD-WHU,选取5个极端气候指数,即最高气温极大值(TXx)、最高气温极小值(TXn)、最低气温极大值(TNx)、最低气温极小值(TNn)和最大月降水量(PXx),并结合GIS分析手段,对2021—2100年SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的全球陆地极端气温及降水进行预估.结果表明：1)相较于CMIP单一模式,EPTGODD-WHU数据集模拟性能显著提升,气温及降水的空间相关系数分别达到0.99和0.81.2) SSP5-8.5情景下,年最低气温和最高气温均上升明显,且这种上升趋势年内波动不大,地球陆地极寒地区将面临升温的风险,而赤道等极热地区将处于年内长时间酷热状态.3)六大洲在SSP5-8.5情景下的极端降水整体上升趋势最剧烈,但北美洲密西西比平原和滨海平原的地区在SSP5-8.5情景下在未来面临较高的旱灾风险.4)中国西南部地区的极端降水在三个情景下均呈稳定的增幅,且增幅高达60%,预示面临较高的洪灾风险.     

玛纳斯河流域近30年气候要素变化研究

为了探索和揭示玛纳斯河流域各气候要素之间的关系,通过对该流域1983年以来逐月平均气温、平均最低气温、平均最高气温以及降水量等数据的分析,结果表明:玛纳斯河流域近30年平均气温、日最高气温、日最低气温随时间呈增加态势;1月最低气温的线性增加率为8.21℃/100a,7月最高气温的线性增加率为13℃/100a,其结果导致日较差减少;20世纪90年代末期年平均气温、日最高气温、日最低气温显著升高;年平均降水量与冬季降水量变化较为相似,夏季降雨变化波动较大;降水量与气温变化呈显著正相关。     

GCMs模式在黄河源区的适用性分析

利用黄河源区24个气象站1961～1990年的月平均气温、最高气温、最低气温、月降水资料和IPCC 提供的5个全球海气耦合模式(CCC,CCSR,CSIRO,GFDL,HADL)的模拟结果,采用多年平均、不均匀系数、绝对变化幅度等统计特征,验证分析了各个模式对黄河源区降水和气温的模拟效果.结果表明:各个模式在降水和气温2个方面的模拟效果均不相同,如GFDL模式对降水的模拟效果最好,GFDL和HADL模式对气温的模拟效果较好;若同时考虑降水、气温2个方面的模拟效果,GFDL模式要略优于其他模式.     

北疆近41年气候变化趋势及其对生态环境的影响研究

本文选取新疆北疆地区19个气象站台的1961-2001年的气象资料,分析了北疆地区年最高气温、年最低气温以及降水量变化。研究表明：近41年北疆的气候变化是显著的,表现在温度升高、降水增加等方面。日最高气温的增温率小于日最低气温的增温率。气温升高和降水变化具有明显的季节性差异,冬季的增温最为显著,降水偏多主要在冬季和夏季。气候变化趋势对北疆地区的生态环境有利有弊,明显的变暖、变湿趋势对北疆的生态与环境有积极影响,有利于北疆地区的农业生产,对国民经济的发展具有促进作用。     

基于综合视角的近55 a青藏高原气温变化分析

基于青藏高原73个气象站点1961-2015年的逐日最高气温、最低气温和日平均气温资料,从趋势、波动特征和极端事件3个维度,利用最小二乘回归分析、Mann-Kendall突变检验及Pearson相关分析等方法全面剖析该地区近55 a气温的趋势变化、波动变化与极端事件变化.结果表明,时间上, 1961-2015年青藏高原气温暖化特征明显,变化速率表现为年内日最高气温<年均气温<年内日最低气温、结冰日数<霜冻日数;突变时间表现为日最低气温<霜冻日数<年均气温<日最高气温<结冰日数.气温变化呈不对称性,最低气温的变化比年均气温和最高气温的变化更加敏感.空间上,滇西北地区气温升温迅速,波动快速增强;柴达木盆地、"一江两河"地区、川西高原呈气温缓慢升高-波动快速增强或气温快速升高-波动缓慢增强特征;那曲高原、黄河源区气温升高迅速同时伴随波动减弱,升温趋势稳定.青藏高原不同地区暖化主导因素不同,日最高气温的持续上升是高原东北部气候暖化的主导因素;日最低气温的持续上升对高原南部气候暖化的贡献更明显;而柴达木盆地则受到日最高、最低气温剧烈变化的双重影响.年均气...     

深圳地区夏季气温日变化时空分布特征

利用连续在线监测气象监测数据,统计分析深圳地区夏季气温日平均变化特征及时空分布,气温日平均变化中城市建成区地表气温的上升率和冷却率均低于城市郊区,气温日变化的水平分布直接受城市不同地表热容量差异分布、地理地形以及局地风环流等影响。深圳地区夏季的热岛现象在日最高气温和日最低气温两种情形均会出现,最低气温和最高气温时热岛强度相差2倍。地表热容量较高的城市建成区,容易产生地面气温上升的延迟效应和累积效应,导致居民的体感温度增加同时降低生活舒适度。     

福州地区城市热岛强度变化及对气温序列的影响

利用福州市气象站及周边8个气象站1961~2010年平均气温、最高气温、最低气温资料,分析福州地区城市热岛强度变化及对气温序列的影响。结果表明,50年来,年平均气温、最低气温、最高气温均呈上升趋势,且福州站的增温速率明显大于郊区站的增温速率,最低气温的增温速率大于平均气温和最高气温的增温速率;对同一项气温,增温速率的季节差异明显,尤其是冬季增温速率非常显著;对于同一季节,除了春季之外,其他三个季节都是年平均最低气温的增温速率最大,最高气温的增温速率最小,年平均气温居中,非对称性明显。     

黑河中上游地区最高、最低气温非对称变化的时空特征分析

运用气候倾向率、趋势系数法、复值Morlet小波及Mann-kendall突变检测等方法,对黑河中上游地区1960-2009年最高、最低气温非对称变化的时空特征进行了分析．结果表明,近50a来,年和四季的平均最高、最低气温均呈明显增温趋势,最低气温空间上表现为由西北向东南方向依次递增,最高气温在流域东部和西南部为强增温区．年平均最高气温变化的突变点为1994年,最低气温变化的突变点为1989年．黑河中上游地区最高气温年变化具有明显的14a振荡周期,而最低气温主振荡周期为12a．     

天津市津南地区近40年气候变化和极值分布特征研究

利用天津市津南区国家一般气象站1980—2019年的观测数据,对津南区近40年的气温、相对湿度、风速、降水量和日照等气候要素进行了分析,并计算了不同极值重现期。研究结果表明:①近40年间津南地区平均气温、最高气温、最低气温均呈明显的上升趋势,年平均气温每10年增加约0.5℃,平均相对湿度则呈下降趋势。②从年代际变化角度分析,在春、夏、秋3个季节气温均呈逐年代升高趋势,2010 s春季比1980 s偏高近2℃。相对湿度在2000年之后均比之前明显偏低,其中2010 s 4个季节均明显低于之前的3个年代。平均风速呈现一致减弱的年代际变化趋势。降水量的年代际变化规律性并不十分明显。③根据皮尔逊分布计算了津南国家一般气象站最高气温、最低气温、日降水量和极大风速的不同重现期对应的极值,其中百年一遇最高气温为43.4℃,最低气温为-24.3℃,日最大降水量为231.5 mm,极大风速为28.6 m/s。     

福建省气候变暖统计分析

应用福建省9个代表地面测站气温资料,对1961—2001年月平均气温、月极端最高气温、月极端最低气温以及1981—1990年日平均气温稳定≥0℃积温和≥10.0℃积温(0.1℃)进行分析.结果表明,1981—2001年比1961—1980年的月平均气温、月极端最高气温、月极端最低气温均有所增高,尤以月极端平均最低气温增幅最大,福建省气候变暖主要来自最低气温升高的贡献,冬季升温幅度大于夏季.     

未来气候情景下海河流域参考蒸发蒸腾量预估

开展未来气候情景下海河流域参考蒸发蒸腾量的预估研究,揭示流域未来气候变化背景下的水文响应规律,有助于更好地为水资源分配和管理提供科学基础和理论依据.根据海河流域及其周边共40个气象站1961—2010年逐日气象资料,基于FAO Penman-Monteith法计算参考蒸发蒸腾量(RET),通过统计降尺度模型(SDSM)实现HadCM3输出RET数据网格到站点的尺度降解,进而生成未来情景下RET并分析其时空变化规律.结果表明,基于SDSM模型的模拟效果较好,可以用于未来情景下海河流域GCM输出RET的降尺度应用;虽然过去50年流域大部分站点的RET年值呈下降趋势,但SDSM模型预测的未来气候情景下大部分区域却呈增加的趋势,其中H3A2情景下增加量略高于H3B2情景,且随着时间的推移增加量越来越大,以流域西北部边缘区域、滦河上游和下游以及徒骇马颊河流域的增加趋势最为明显,RET减少的区域在2020s时期主要位于流域中部,随着时间的推移逐渐缩小到京津塘地区;RET季节值的变化同样具有很强的时空特性,而除了春季时在流域南部、秋季在2020s时期滦河流域下游和海河北系的东部部分区域、冬季在流域的西南部和东北部RET呈减小趋势外,其余RET则主要呈增加的趋势;同时研究表明未来情景下RET增加主要由温度的上升导致.     

中国西北干旱区极端气温的时空变化特征

利用1961-2010年西北干旱区107个气象台站观测资料,基于气候学统计方法,分析西北干旱区50年来极端最高、最低气温的时空变化特征和规律.研究表明:西北干旱区极端最高、最低气温呈非对称性增长,极端最低气温增暖趋势明显高于极端最高气温,从而导致极差呈减小趋势,天山山区尤其显著.西北干旱区极端最高气温暖中心分布于准噶尔盆地和塔里木盆地;极端最低气温在空间分布上表现出一定的近纬向分布特征,温度梯度变化显著.20世纪末期至今,西北干旱区极端最高、最低气温均呈现明显的增暖趋势;极端最高气温在1997,2000年出现异常偏暖现象;极端最低气温1967年出现异常偏冷现象,比多年均值偏低3.9?C.     

CMIP5全球增暖预测结果中青藏高原的气候变化

文章通过对CMIP5多模式比较计划(rcp60)中的5种模式进行分析,得出了本世纪青藏高原地区气温有明显的升高趋势之结论。研究表明,青藏高原地区未来94年(模式预测时段为2006~2100年)间冬、夏、年平均气温及最高、最低平均气温有明显的上升的趋势,其中冬季的平均气温、冬季平均最低气温、冬季平均最高气温在预测时段内有短时性的波动情况,但总体变化趋势是上升的。冬、夏、年平均气温趋势变化分别为0.27℃/10年、0.26℃/10年和0.26℃/10年。94年的预测时段内,冬、夏、年平均气温分别升高2.54℃、2.44℃和2.44℃,到本世纪末青藏高原地区冬、夏、年平均气温可分别达到-2.13℃、14.454℃和6.49℃。94年间冬、夏、年平均最高气温分别升高3.48℃、3.29℃和3.38℃,到本世纪末冬、夏、年平均最高气温分别达到2.16℃、22.49℃、12.77℃。平均最低气温在2006~2100年期间呈现明显的上升趋势,到2100年冬、夏、年平均最低气温分别升高4.04℃、3.29℃和3.76℃,本世纪末青藏高原地区的冬、夏、年最低气温平均值分别达到-9.06℃、12.66℃、2.24℃。