1961-2020年中国31个城市热浪强度时空特征分析

本文利用1961—2020年全国31个主要城市代表气象站点的温度资料对城市逐次热浪事件的热浪期间温度、热浪发生时间、热浪持续天数以及年均热浪天数的年代际变化特征进行了分析。结果表明:综合来看,热浪期间平均温度最高的地区是华南、华东和华中地区;从月尺度看,中国热浪发生最早的地区是华南和西南地区的部分城市,华中和华东的部分城市开始的最晚;从持续时间看,中国南方城市的热浪持续时间普遍比北方长,且南方地区出现超长热浪事件的概率更高,多个城市出现了超过20d的超长热浪。年代际分析表明,近50a来多数城市热浪天数呈现显著的增长趋势,同时热浪在近20a有增强、增多、延长和提前的趋势,需要引起政府和居民的足够重视,以减少热浪对城市人群健康、经济发展的不利影响。

近60年山东省5—8月高温热浪变化特征分析

基于1960—2020年山东省逐日气象观测资料,采用高温热浪等级国家标准,分析了近60年山东省高温热浪日数、强度的时空变化特征,对各月干、湿型热浪强度和区域性热浪进行了研究。结果表明:山东省高温热浪日数和强度均表现出明显的区域差异,热浪临界温度和日数表现为由东向西、由沿海向内陆、由丘陵向平原逐渐增高/多,鲁西南和鲁西北地区年均热浪日数较多,鲁中山区和半岛南部沿海地区较少;年际变化总体呈增多趋势,其中鲁中和鲁南地区增多趋势最明显;年均热浪强度以轻度为主,鲁南地区年均热浪强度最高。山东省热浪主要发生在6、7月,5、6月以干型和轻度热浪为主,7、8月以湿型和中等强度以上热浪为主;区域性高温热浪在6月中旬和7月下旬发生频次最高,更大影响范围的区域性热浪则出现在7月中旬至8月上旬。

1961-2020年中国洪水-热浪复合极端事件时空变化特征

全球变暖增加了极端气候事件的发生概率,复合极端事件比单个极端事件对社会经济与环境造成的影响更严重。基于中国639个气象站点1961-2020年逐日降水和最高气温数据,采用加权平均降水指数(WAP)和相对阈值法识别出洪水和热浪事件,分析中国7日内洪水-热浪复合极端事件总频次及发生概率等时空变化特征,对比不同时段单个极端事件与复合事件两者之间变化差异,并探讨了洪水-热浪中热浪最长持续时间和平均强度变化,为我国防洪减灾方案提供参考。研究结果表明:(1)近60年几乎所有站点都发生过洪水-热浪复合极端事件,并表现出明显空间差异,出现频次较高的区域主要分布在长江流域、东南诸河流域、珠江流域及内陆河流域;(2)1961-2020年洪水-热浪事件总频次及中国区域平均发生概率均呈显著上升趋势(P<0.01),且不同年代以来上升速率越来越大;不同年份复合事件出现的频次和概率差异较大,2016年频次、概率最高(261次、17.4%),1985年频次、概率最低(8次、0.5%),发生概率与频次呈现出高度一致性;(3)与单个发生的极端事件相比,洪水-热浪复合事件发生频次增幅更大,1981-2000年、2001-2020年洪水-热浪事件总次数与1961-1980年的比值由1.26增加至2.96,且在长江流域东部、珠江流域东南部及东南诸河流域表现最为突出;(4)与热浪前没有洪水的热浪事件相比,洪水-热浪事件中热浪的最长持续时间相对较短、平均强度相对较小,不同流域空间差异表现不明显。

2017年盛夏7—8月浙江省高温热浪特征及环流背景分析

2017年盛夏7—8月浙江省发生了大范围、持续性极端高温热浪事件,省内大部地区高温日数达到30 d以上,多数区域极端最高气温达到39℃以上、39站达40℃以上,多站平均气温、高温日数和极端最高气温破历史纪录,高温累计日数和有效积温仅次于2003年和2013年。要素特征和高温强度分析表明该年是有观测以来盛夏高温热浪最突出的年份之一。西太平洋副热带高压(西太副高)偏强偏西是造成此次极端事件的直接原因;对流层低层中国东南部—西北太平洋区域形成了强大的反气旋式风场异常,下沉增温与辐射增温共同推动浙江气温不断升高;全球变暖是极端高温热浪形成的重要气候背景;出梅偏早和影响台风偏少也有潜在贡献。西太副高位置和强度的变化与热带、副热带和中高纬度环流系统密切相关。热带海洋性大陆和南海—中南半岛区域潜热释放增强有利于通过经向环流加强副高;副热带30°N附近的北太平洋对流旺盛、与西太副高之间形成纬向热力梯度,激发出异常纬向垂直环流从而增强副高;中高纬度200 hPa西风急流轴略偏北、极涡明显偏向西半球削弱了中高纬地区对副热带系统的影响,有利于副高的稳定维持。最后提出了未来值得开展的极端高温研究工作。

1961—2018年淮河流域热浪事件时空变化特征

利用淮河流域1961—2018年逐日最高气温与平均气温格点数据,在对基于绝对阈值和相对阈值的热浪事件识别方法进行改进的基础上,分析了逐年的热浪强度、烈度、频次、最长历时等时空变化特征。结果表明,淮河流域基于固定气温阈值的绝对热浪(>35℃)的多年平均强度为10.27℃、烈度为1.82℃,频次为1.3次;基于热浪指数的相对热浪多年平均强度为2.27、烈度为0.63,频次为1.0次。空间分布上,绝对热浪多发于流域西部除边缘山地的内陆地区(支流沙颖河流域),相对热浪多发于流域西南地区(淮河干流中上游),总体上流域东北部丘陵地区及东南近海地区的绝对、相对热浪均较弱(少);时间变化上,淮河流域的热浪事件具有显著的趋势性突变,在20世纪60年代初至80年代早期(约1982—1985年)呈减弱(少)趋势,此后呈增强(多)趋势。

2018年5月浙江省极端高温气候特征及环流背景

2018年5月浙江省出现历史罕见的极端高温热浪,全省大部极端最高气温达36℃以上,局部地区超过40℃,多站高温日数和极端最高气温破历史同期纪录;高温累积站次和有效积温均居历史第一位。利用浙江省66个常规气象站的逐日观测资料、NCEP/NCAR再分析资料以及国家气候中心西太副高环流特征量指数资料等对此次高温过程的环流特征进行诊断分析,结果表明:西太平洋副热带高压偏强、偏西、偏北是造成极端高温热浪的直接原因,副高的“西伸”与南亚高压的“东进”相向而行;在副高控制下,850 hPa中国东南部至西北太平洋区域形成强大的反气旋式风场异常,浙江地区盛行下沉气流;5月14—18日强高温过程期间,短波辐射通量表现为正距平,“辐射增温”与“下沉增温”的叠加效应进一步加剧了高温的极端性。副高强度和位置的变化与热带和中纬度环流关系密切。海洋性大陆对流活动增强、热带中太平洋和北印度洋对流异常旺盛、南海地区对流减弱、西太平洋无台风生成均是副高增强的有利因素;200 hPa西风急流轴偏北,利于西太副高的稳定维持。

长江流域干旱—热浪复合事件的历史演变及未来预估

全球变暖背景下区域水热条件发生明显改变,导致极端水文气象事件频发,特别是复合型极端事件日益增多,严重威胁了生态环境、公共安全与社会经济发展。长江流域一直以来都是中国极端灾害最频繁的地区之一,受全球变暖影响,近年来也经历了更严重的干旱—热浪复合事件(compound drought and heatwave events,CDHEs),严重制约了长江流域生态保护和高质量发展。为此,论文以长江流域为例,基于长期历史观测资料和CMIP6模式预估数据,采用强度指数(compound drought and heatwave magnitude index,CDHMI)识别长江流域CDHEs,并探讨CDHEs时空演变规律及未来趋势。结果表明:①历史时期,CDHEs频次和持续时间在1993年后均呈增加趋势。轻度等级的CDHEs发生频次最高,7月的频次和持续时间均为最高,主要发生在长江流域中下游、横断山区和云贵高原等地区。②23种CMIP6模式中INM-CM4-8、ACCESS-ESM1-5、NESM3、NorESM2-LM和INM-CM5-0是偏差校正后最适合长江流域的5种模式。③未来长江流域中下游地区是CDHEs频次和持续时间的高值区,5种模式中NorESM2-LM的年均频次和持续时间最高;多模式集合结果表明,不同情景在近期的差异较小,远期差异明显;SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5三种情景下轻度等级CDHEs的年均频次均为最高,轻度、中度、重度和极端4种等级事件在SSP5-8.5达到峰值。研究结果可为长江流域缓解未来的气候变化风险提供科学支持。