气候极值推断的不确定性及其置信区间初步探讨

提出了气候极值推断的不确定性问题。并以中国156个测站为例着重探讨了广义极值(GEV)分布模式的分位数估计的标准误差对气候极值不确定性的重要影响,评估了极值分位数的置信区间及其在地域上的分布特征。数值试验表明,样本容量(n)大小是影响广义极值的分位数标准误差的最主要因素,而随着重现期加长(概率愈小)其分位数的标准误差必然增大,因此,直接影响了置信区间——即估计的可信度。

中国区域气候极值重现水平的非平稳模型及趋势分析

应用基于GEV(Generalized Extreme Value)分布的平稳/非平稳极值概率模型,拟合中国区域489站自建站至2013年极端最高、最低温度和日最大降水量的年极值序列,并导出极值的重现水平及其变率随重现期和时间变化的一般表达式。着重分析了气候极值的"常态"(重现期为2年)与"极端态"(重现期为50年)的变化趋势及其线性变率的空间格局。详细探讨了极值的常态与极端态变化趋势相反的原因以及可能的影响。结果表明,极端最高温度在东部季风区普遍适用平稳模型;在其他地区更适用非平稳模型,其常态和极端态都以增温为主。极端最低温度在全国范围内普遍适用非平稳模型,其常态和极端态也都以增温为主,但在东北局部地区极端态呈现与常态相反的降温趋势。日最大降水量则在全国范围内普遍适用平稳模型。当GEV分布的尺度参数随时间变化时,与极值的常态相比,极端态的变率范围要大得多,并可能导致两者的变率异号的情形;尤其是当气候极值的常态日趋平缓而极端态却日益极端时,可能导致更为剧烈的灾害性天气。

基于Max-Stable模型的海河流域气候极值变化特征

为了解在全球变暖的背景下海河流域对气候极端事件的响应,基于海河流域1961-2016年气温与降水数据,使用RClimDex模型、MK趋势检验、Max-Stable模型对海河流域气候极值进行建模分析,研究海河流域气温极值、降水极值不同重现期的时空分布、变化特征。结果表明:海河流域温度极值TXx在空间上表现出从北向南递减趋势,值域为30~40℃,其中36~40℃占大部分地区。TXx在南方呈降低趋势,北方呈上升趋势。降水极值RX1day空间上表现出从东南向西北方向递减的趋势,值域为50~100mm,其中60~90mm占据绝大部分区域。RX1day整体呈下降趋势,其中渤海地区RX1day下降趋势最大。海河流域GEV模型拟合结果表明,海河流域气温极值主要受纬度、海拔影响,随纬度、海拔增加而降低,其变化波动为北方强于南方。降水极值RX1day受海拔和经度影响较大,主要表现为随海拔增大而下降的空间分布,其次表现为随经度变化由西向东递增的空间分布,其变化波动随海拔升高而降低。通过Q-Q百分位图、非参数极值系数θ、GEV与Max-Stable参数和重现期强度散点图判定系数R2,确定Max-Stable模型可以很好地模拟海河流域气候极值,达到GEV模型同等效果。气候极值TXx与RX1day主要受到纬度、经度和海拔的影响,但距海岸距离的加入仅可以优化TXx模型的建立。2年、10年、50年、100年一遇气温极值TXx的空间分布均表现为自东北向西南递增的分布模式,高值区均分布于西南大部一带,最高温度达40~44℃。2年、10年、50年、100年一遇降水极值TX1day的空间分布主要受纬度影响,其次受经度和海拔的影响,均表现为从西南偏中向北方递减,高值区分布在西南偏中一带,最大降水量达80~200mm。

渐近极值理论在气候极值降水预测中的应用

采用渐近极值理论中的Ｇｕｍｂｌｅ第１和第３种类型的渐近分布，对成都地区日最大降水量的气候极值问题进行了研究，同时对不同的多种计算方法进行了比较，都取得了较满意的结果。

菏泽市气候极值的统计分布和再现期研究

科学合理地估算某地区的气候极值再现期是气象科技服务的重要内容,对当地经济建设具有重要意义。对菏泽市35种气候极值,分别都用皮尔逊Ⅲ型(PearsonⅢ)、对数正态(log-normal)、耿贝尔(Gumbel)、韦伯(Weibull)分布函数进行拟合,用χ2检验选出最优者。使用选出的最优分布函数,用多个再现期算出再现期极值,列成表格以备气象服务中使用。通过最优分布函数的选取,对哪个类型的气候要素较多服从于哪个分布函数问题进行了研究。研究结果发现极端气温类型的极值和日数类型的极值较多服从于皮尔逊Ⅲ型分布,降水和其他类型的极值较多服从于耿贝尔分布。简要介绍了计算中使用Excel的技巧。

1961—2010年湘中地区气候极值与农业气候指标动态变化趋势

利用湘中地区1961—2010年气象站逐日观测数据资料,选取与农作物密切相关的气候极值和农业气候指标,采用统计检验、趋势分析和Mann-Kendall突变检验等的方法,分析了湘中地区农业水热气候条件和气候极值,进而研究主要农业气候指标的变化倾向。研究发现:湘中地区1961—2010年,水热资源总体呈增加趋势;年强降水量呈增大趋势,尤其以夏季强降水量增加最为明显,表明夏季洪涝灾害的威胁加大;最高(低)气温阈值的变化表明极端高(低)温均呈缓解趋势,及其出现的天数减少,说明由极端气候引起高温热害、低温冷害等气象灾害发生的可能性减小;≥0℃和≥10℃积温分别在1997年和2000年开始突变,上升趋势明显,表明湘中地区有效热量资源在增加;霜冻日数呈减小趋势,说明霜冻危害发生的风险在减小。这对确定合适的农业气候指标值和促进农业生产有重要的指导意义。

近60年来乌鲁木齐气候极值分析

基于乌鲁木齐近60年的气温、降水资料,运用Mann-Kendall和线性回归检验对气候变量序列进行了趋势和极值分析。结果表明,平均气温、平均最高气温、平均最低气温表现出增加趋势且以秋冬季的增温幅度最大。气温日较差在所有时间步长内都是缩小的,其主要原因是平均最低气温的升温幅度比最高气温大,降水量总体上增加,季节降水中以冬季增加最为明显。从气候极值变化方面看,与异常偏冷相关的极端事件如霜冻日数、冷夜日数、冷昼日数、冷日持续指数显著减少减弱;与异常偏暖相关的暖夜日数、暖昼日数则明显增多增强;降水强度、强降水量增加明显,持续干旱有所下降。

广西三十年气候极值特征分析

本文根据“气象异常年表”规定的统计项目,对广西近三十年(1961—1990年)气候极值进行了分析,得出气温、降水、日照等要素气候极值的时空分布特征。

重要的依据:GJB1172《军用设备气候极值》

GJB1172《军用设备气候极值》是一个系列标准,在军用设备的设计、试验及使用中,它是制定与环境条件有关的具体标准和技术条件的重要依据。本文主要介绍与空空导弹设计、试验有关的气候极值内容。

利用甘布尔函数推算鲁南气候极值

在工程项目设计标准中经常要用到多年一遇的气候极值,其中最常用到的是最大日降水量、10d连续最大降水量和极大风速3个气象要素极值。通过运用甘布尔分布函数反推鲁南历史上30a、50a的气象要素极值,并与实际观测值进行比较,发现其误差值都在工程项目设计标准许可范围内。因此,可以用甘布尔分布函数推算鲁南工程项目设计标准中所需气候极值,用于解决样本资料短、所需时间长、难以估算的多年一遇气象要素极值的求解问题。

诊断天气气候时间序列极值特征的一种新方法

将平稳过程的交叉理论用于天气气候极值分析，提出了一种诊断天气气候时间序列极值特征量的新方法，在正态假设下,推证出天气气候记录中，极值出现频数，持续时间和等待时间的估计公式，论证了极值出现频数与其频谱结构的对应关系及其相互推算方法。实例应用表明，其理论计算值与实测值相当一致，这种方法对于气候变化诊断与预测和天气预报具有很强的实用价值。

三明市气候要素及极值变化特征分析

根据三明市1959～2009年51年间主要气候要素及极值的年序列(共13个),通过趋势分析,研究了三明市气候要素及极值的变化特征。结果表明:三明市4项气温要素(平均气温、平均最高气温、平均最低气温、极端最低气温)前3项表现出一致的缓慢升温趋势,而极端最高气温则表现出降温趋势;4项降水要素变化中的3项(降水量、最大日降水量、暴雨日数)表现出增多趋势,降水日数则表现出减少趋势;年平均相对湿度呈现增加趋势;累年平均风速表现为减少趋势,最大风速则表现为增大趋势;日照时数表现为减少趋势。这些变化是全球气候变暖和城市化进程共同作用的结果。

广州一些已知的气候极值

极端最低气温-4.5℃(1967.1.17),新丰县。极端最高气温38.7℃,佛冈县。一日最大降水量288.4毫米,龙门县。最长连续降水日数37天(1968.6.9-7.15),

中国极端气候变化观测研究回顾与展望

评述、总结了近年有关中国极端气候变化的观测研究成果,讨论了尚未解决的科学问题和今后应重点加强的工作方向。已有研究表明,1951年以来中国大陆地区极端气候事件频率和强度发生了一定变化,但不同类型和不同区域极端气候变化存在明显差异。从全国范围看,与异常偏冷相关的极端事件如寒潮、冷夜和冷昼天数、霜冻日数等,显著减少减弱,偏冷的气候极值减轻;与异常偏暖相关的暖夜、暖昼日数明显增多,暖夜日数增多尤其明显,但高温事件频数和偏热的气候极值未见显著长期趋势;全国平均暴雨和极端强降水事件频率和强度有所增长,特别是长江中下游和东南地区、西部特别是西北地区有较明显增长,而华北、东北中南部和西南部分地区减少减弱;多数地区小雨频数明显下降,偏轻和偏强降水的强度似有增加;全国遭受气象干旱的范围呈较明显增加趋势,其中华北和东北地区增加更为显著;登陆和影响我国的热带气旋、台风频数有所下降,其造成的降水总量有较明显减少;北方地区的沙尘暴事件从总体上看有显著减少减弱趋势;我国东部部分地区夏季雷暴发生频率也存在较明显下降趋势。现有工作表明,在涉及极端气候变化研究的资料处理和分析方法方面还有改进余地。观测资料的非均一性,以及观测环境改变和城市化对地面气候要素变化趋势的影响偏差,需要进行深入评价和客观订正。此外,目前对于区域极端气候变化的综合分析还较薄弱,在极端气候变化机理的研究方面有待加强。

淮河流域极端气候事件非平稳特征研究

气候变化和人类活动导致极端气候事件呈现非平稳性,传统的平稳性分析方法已不能正确揭示气候极值的真实时空分布规律。利用淮河流域1960-2018年日值气温和降水数据,对极端气候事件指数平稳性特征进行判定,采用非平稳广义极值分布(GEV)和广义帕累托分布(GPD)解读极端气候事件的空间分布特征。主要结果为:①低温极值中,超门限最低气温(Tmingpd)和1日最低气温(Tnn)表现出显著增加趋势,变化幅度分别为0.16 d/a和0.04℃/a。超门限最高气温(Tmaxgpd)、1日最高气温(Txx)、超门限降水(Pregpd)和1日最大降水量(Rx1day)均表现为不显著变化;②不同的平稳性检验方法会导致气候极值序列存在一定的平稳性差异,总体上Tmingpd和Tnn在淮河流域表现为非平稳性,Pregpd和Rx1day表现为平稳性,Tmaxgpd和Txx表现相对复杂,平稳性和非平稳性同时存在;③低温极值(Tnn、Tmingpd)30年重现水平从南向北变化,反应纬度地带性规律;高温极值(Txx、Tmaxgpd)从东部向西部减少,反应海洋对陆地气温的调节作用;降水极值(Rx1day、Pregpd)30年重现水平从东南向西北递降,反应东亚季风的逐步减弱。该研究可以进一步提高对极端气候事件时空规律的科学认识,为流域水资源管理和区域防灾减灾提供科学依据与理论支撑。

近几十年中国极端气候变化格局

以１９５１～ １９９７年间 ６１站的逐日气象观测为基础，揭示了中国区域气候要素极值的变化格局。北方极端最低温普遍上升５～１０℃，是冬季寒潮减弱的数值化标志；极端最高温在很多地区都有所降低，但在高原却普遍上升，原因待考；引人注目的北方干旱化问题主要反映在微量降水事件的显著减少，而在降水量上并无显著反映；极端风速普遍减弱１～３ｍ／ｓ，反映了剧烈天气活动（如寒潮、台风）强度的减弱。在很多情形下，极端气候变化可达平均气候变化的５～１０倍，而另一些情形下，极端气候完全逆平均气候而变化，说明了极端气候独特的研究价值。

近10年新疆气候变化特征

着重分析了近10年新疆气候的冷暖变化和干湿变化，并与前20年进行了比较，对气候突变作了检测试验，分析了气候极值出现的频次，得出了一些有意义的结论。

气候资源开发利用 第2讲 气候资源开发利用的途径

从太阳能、热量资源、工程利用、旅游气候资源等方面介绍了气候资源利用的一些途径，并指出气候资源利用还要注意趋利避害、保护环境。