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1961—2015年中国暴雨变化诊断及其与多种气候因子的关联性研究

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热带气象学报 2018年第1期34卷 34-47页

作者：孔锋方建吕丽莉中亚大气科学研究中心新疆乌鲁木齐830002 中国气象局气象干部培训学院北京100081 民政部/教育部减灾与应急管理研究院北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 武汉大学资源与环境科学学院湖北武汉430079

气候变化背景下,频发的暴雨事件造成城市内涝、人员伤亡和财产损失,已经成为全社会广泛关注的焦点问题之一。为了诊断中国暴雨的时空变化及其与不同自然因子的关联性,采用1961—2015年中国659个降水站点数据,采用线性趋势、EOF分析等多... 详细信息

气候变化背景下,频发的暴雨事件造成城市内涝、人员伤亡和财产损失,已经成为全社会广泛关注的焦点问题之一。为了诊断中国暴雨的时空变化及其与不同自然因子的关联性,采用1961—2015年中国659个降水站点数据,采用线性趋势、EOF分析等多种统计方法诊断了中国暴雨时空变化特征,结果表明,中国暴雨雨量、雨日和雨强在1961—2015年以胡焕庸线为界呈现出东南高-西北低的气候态空间分布格局;线性趋势分析表明1961—2015年中国暴雨雨量和雨日从东南沿海向西北内陆呈明显"增-减-增"的空间分布格局,且呈增长趋势的站点占主导,分别高达80.88%和79.81%;从西北内陆到东南沿海的年代剖面分析表明中国暴雨雨量和雨日随着年代推移在迅速增长;对低通滤波后的中国暴雨进行EOF分析表明中国暴雨雨量和雨日的增长东南沿海快,内陆地区慢。根据IPCC等已有研究中筛选出对中国地区有影响的28个气候因子,并将其与659个站点的暴雨进行相关分析,结果表明不同气候因子与不同区域暴雨呈现出错综复杂的相关性特征,其中与暴雨雨量呈现以正相关和负相关为主的气候因子分别为15和13个,全局相关因子包含AAO(Antarctic Oscillation)、Pacific Warmpool,而其它气候因子在七大分区中与暴雨的关联性各有突出,表现出明显的空间异质性。

关键词：气候变化暴雨诊断时空格局 EOF分析气候指数相关性

WRF模式中不同土地利用数据对新疆一次高温天气模拟的影响

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沙漠与绿洲气象 2019年第1期13卷 52-62页

作者：马玉芬肖莲媛李火青杜娟中国科学院大气物理研究院北京100008 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002 中亚大气科学研究中心新疆乌鲁木齐830002 若羌气象局新疆若羌841800

本研究在WRF(v3.8.1)中分别使用MODIS 21类和USGS 24类土地利用类型数据,模拟了新疆2017年7月9日的极端高温天气,并在对模拟温度进行了高度订正的基础上,对比了两种土地利用数据对2 m温度预报的影响。结果表明:(1)MODIS和USGS在新疆地... 详细信息

本研究在WRF(v3.8.1)中分别使用MODIS 21类和USGS 24类土地利用类型数据,模拟了新疆2017年7月9日的极端高温天气,并在对模拟温度进行了高度订正的基础上,对比了两种土地利用数据对2 m温度预报的影响。结果表明:(1)MODIS和USGS在新疆地区的土地利用差异主要在阿尔泰山、天山以及南疆西部的昆仑山北部海拔3000 m以上的高山带,相应地,使用USGS模拟的这些高山带2 m气温明显高于使用MODIS的模拟值,最高偏高12 K左右,是全疆范围内两者偏差的极大值。(2)就新疆区域而言,使用USGS模拟的2 m气温整体优于使用MODIS的模拟值,且USGS模拟的2 m温度整体低于MODIS模拟的2 m温度。两者与实况的偏差多在2 K以内。(3)在伊犁河谷,MODIS土地利用类型主要为"旱地/草地",USGS为"草地"和"农田/林地马赛克"。伊犁河谷代表站点2 m温度模拟多以高温偏低、低温偏高为主。(4)与MODIS相比,USGS中哈密地区"农田/林地马赛克"所占比重明显增大。哈密地区多数代表站点高、低温均以偏低为主。(5)站点温度的高度订正多以调低为主,调低幅度最大值为1.9 K,出现在伊犁河谷的尼勒克站。站点2 m温度的调整幅度整体上明显大于MODIS和USGS模拟2 m温度的差值,由此可见温度高度订正的必要性。

关键词：土地利用 MODIS USGS 温度新疆

新疆巴州北部冬半年降水相态气象因子特征和判识指标分析

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干旱区地理 2023年第4期46卷 563-573页

作者：仇会民万瑜张仕明肖莲媛周雪英温春蒋聚金新疆巴州气象局新疆库尔勒841000 新疆维吾尔自治区气象台新疆乌鲁木齐830002 新疆若羌县气象局新疆若羌县841800 新疆库尔勒市人工影响天气办公室新疆库尔勒841000

利用1961—2018年10月至次年4月新疆巴音郭楞蒙古自治州(巴州)北部6个国家观测站的天气现象资料,统计分析近58 a降雨、降雪、雨夹雪、雨转雪4种降水相态的气候特征,得出巴州北部10月和4月以降雨为主,12月和1月以降雪为主,雨夹雪和雨转... 详细信息

利用1961—2018年10月至次年4月新疆巴音郭楞蒙古自治州(巴州)北部6个国家观测站的天气现象资料,统计分析近58 a降雨、降雪、雨夹雪、雨转雪4种降水相态的气候特征,得出巴州北部10月和4月以降雨为主,12月和1月以降雪为主,雨夹雪和雨转雪主要在11月和3月。利用2003—2018年10月至次年4月库尔勒站探空资料,得到与降水相态转换关系密切的10种物理量,量化了降水相态判识特征及指标。结果表明:(1)地面最低温度、近地层温度、850 hPa温度、500~850 h Pa之间的位势厚度、700~850 hPa之间的位势厚度、0℃层高度可将4种降水相态完全判别,500~850 hPa之间的温差、700~850 hPa之间的温差能有效判别降雨、降雪、雨夹雪。(2)构建了降水相态预报评分办法,库尉轮平原和焉耆盆地的综合指标准确率达92.06%和94.36%,综合判定后预报评分达93.58%。(3)特性层温度及温差对降雨和降雪的预报效果好于雨夹雪;位势高度及厚度对降雪的预报效果好于降雨和雨夹雪;位势厚度对雨转雪的预报效果要好于特性层温度。研究降水相态综合判据对巴州北部降水相态的判别有很好的参考价值,为提高雨雪相态转换预报准确率提供科学依据。

关键词：降水相态雨转雪判别指标检验巴州北部

近56 a来中国东部地区雨涝事件时空演变特征

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长江流域资源与环境 2018年第7期27卷 1554-1564页

作者：孔锋孙劭王一飞吕丽莉清华大学公共管理学院北京100084 中国气象局气象干部培训学院北京100081 中国气象局发展研究中心北京100081 中国气象局国家气候中心北京100081

采用1961~2016年1 638站的雨涝次数和雨涝日数年值数据,利用多种数理统计方法,诊断中国东部地区雨涝事件时空演变规律。结果表明:(1)在时间上,1961~2016年中国东部地区的年总雨涝次数和雨涝日数均在波动中呈现出增加趋势。在年代际变化... 详细信息

采用1961~2016年1 638站的雨涝次数和雨涝日数年值数据,利用多种数理统计方法,诊断中国东部地区雨涝事件时空演变规律。结果表明:(1)在时间上,1961~2016年中国东部地区的年总雨涝次数和雨涝日数均在波动中呈现出增加趋势。在年代际变化上,1990s的雨涝次数和雨涝日数最多,而1960s^1980s,中国东部地区的雨涝次数和雨涝日数均呈减少趋势。中国东部地区年雨涝次数和雨涝日数存在6 a和30 a的周期振荡特征,并在1991年发生突变。(2)在空间上,1961~2016年中国东部地区气候态和各年代的雨涝次数和雨涝日数主要集中分布在华南、云南西部和南部、江西北部、浙江南部、福建北部、湖南和重庆交界地区、四川北部和辽宁东部地区。(3)在变化趋势和波动特征空间分布上,1961~2016年中国东部地区雨涝次数和雨涝日数在东南沿海地区呈明显增加趋势,而1961~2016年中国东部雨涝次数和雨涝日数波动特征则呈东南低-西北高的空间分异格局。

关键词：雨涝事件时空格局 MK突变检验集合经验模态分解小波分析气候变化

透视地球工程对全球陆地气候变化趋势和波动特征的影响及区域差异

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水利水电技术 2020年第7期51卷 10-22页

作者：孔锋清华大学公共管理学院北京100084 清华大学应急管理研究基地北京100084 中国气象局气象干部培训学院北京100081

为诊断地球工程对全球陆地气候变化趋势和波动特征的影响,采用BNU-ESM模式的地球工程和非地球工程情景日值气温和降水数据,对比分析了两种情景下整个研究时段(2010—2099年)、地球工程实施期间(2020—2069年)和地球工程实施结束后(2070... 详细信息

为诊断地球工程对全球陆地气候变化趋势和波动特征的影响,采用BNU-ESM模式的地球工程和非地球工程情景日值气温和降水数据,对比分析了两种情景下整个研究时段(2010—2099年)、地球工程实施期间(2020—2069年)和地球工程实施结束后(2070—2099年)的全球陆地气候变化特征及区域差异。结果表明:(1)两种情景下全球陆地气温变化趋势空间格局的一致性优于降雨量变化趋势空间格局。3个时段全球陆地气温主要以增加趋势为主,2070—2099年两种情景下开始出现减少趋势。地球工程在不同时段改变了不同区域和次区域降雨量变化趋势的方向。(2)地球工程在3个时段对全球陆地气温变化趋势的影响具有异质性。地球工程在2010—2099年对气温增减趋势影响最小,多介于-0.2~0.2℃/(10 a)之间;在2020—2069年对气温增加趋势的抑制作用最大,多数地区抑制幅度超过了0.4℃/(10 a);在2070—2099年对气温增加趋势的促进作用最大,多数地区促进幅度超过了0.4℃/(10 a)。地球工程实施前后全球陆地降雨量变化趋势差异增大,尤其是在中低纬度地区呈现出明显的区域与次区域特征。(3)地球工程未对全球气候的波动性产生根本改变。两种情景下的全球陆地气温和降雨量的波动特征具有较好的一致性。(4)地球工程对北半球陆地气温波动的影响大于南半球陆地。地球工程情景下实施结束后的气温波动特征明显小于实施期间。地球工程对全球陆地降雨量波动特征的影响具有异质性。2020—2069年地球工程对南(北)半球陆地的降雨量波动特征的影响以促进(抑制)作用为主;地球工程对2070—2099年及地球工程实施前后降雨量波动特征的影响恰好与2020—2069年相反。

关键词：地球工程气温降雨变化趋势波动特征潜在影响区域差异气候

1961-2016年中国雾与霾日数时空演变特征及区域差异研究

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灾害学 2020年第1期35卷 131-137页

作者：孔锋清华大学公共管理学院清华大学应急管理研究基地中国气象局气象干部培训学院

采用《雾霾专题数据集(V1.0)》的545个气象站点数据,从气候态特征、变化趋势和波动特征三个方面,诊断了1961-2016年中国不同强度雾日数和霾日数的时空分异特征。结果表明:①1961-2016年中国不同强度雾日数呈东南高、西北低的空间分异特... 详细信息

采用《雾霾专题数据集(V1.0)》的545个气象站点数据,从气候态特征、变化趋势和波动特征三个方面,诊断了1961-2016年中国不同强度雾日数和霾日数的时空分异特征。结果表明:①1961-2016年中国不同强度雾日数呈东南高、西北低的空间分异特征。重雾日数在云南西南、四川东部、华东沿海和海南等地区分布较多,超过了30 d。多数地区的轻雾日数在总雾日数中的比例超过了75%,两者的空间相关系数达0.61(n=139579),通过了0.05显著性水平的检验。霾日数在京津冀、长三角、珠三角和华中等地区分布较多,全国其它地区分布较少。②1961-2016年中国轻雾日数和总雾日数在东南地区呈增加趋势,增加幅度超过了32 d/10年,两者的空间相关系数达0.59(n=139579),通过了0.05显著性水平的检验。重雾日数在长江以南呈减少趋势,而在华北、黄淮、江淮和四川东部呈增加趋势。霾日数在陕西东部至广西西部一线以东呈增加趋势,而在陕西呈减少趋势。轻雾日数的增加为霾日数的增多提供了潜在条件。③1961-2016年中国不同强度雾日数波动特征呈东南低、西北高的空间分异特征。轻雾日数与重雾日数和总雾日数的空间相关系数分别达0.57和0.63(n=139579),均通过了0.05显著性水平的检验。霾日数的波动特征整体高于不同强度雾日数,且呈东南低、东北居中、西北高的空间分异特征。研究结果对于了解全球变暖和快速城市化背景下的雾与霾的演变特征和制定应对措施具有参考意义。

关键词：雾与霾区域分异变化趋势波动特征气候变化中国

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新疆哈密一次罕见暖区暴雨的成因分析

气象科技进展 2022年第2期12卷 58-63,80页

作者：白松竹热依拉·玉努斯洪月张云惠中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所乌鲁木齐830002 哈密市气象局哈密839000 新疆维吾尔自治区气象台乌鲁木齐830002

利用区域自动站、常规观测、卫星云图TBB及FNL资料,对2018年7月31日(简称“7.31”暴雨)新疆哈密市东南部暖区暴雨天气成因进行分析,结果表明:1)此次暴雨过程出现在南亚高压东部型的大尺度环流背景下,暴雨区位于200 hPa强西南急流入口区... 详细信息

利用区域自动站、常规观测、卫星云图TBB及FNL资料,对2018年7月31日(简称“7.31”暴雨)新疆哈密市东南部暖区暴雨天气成因进行分析,结果表明:1)此次暴雨过程出现在南亚高压东部型的大尺度环流背景下,暴雨区位于200 hPa强西南急流入口区右侧,500 hPa中亚低涡前部西南气流与西太副高西侧偏南气流的汇合处,850~700 hPa东南急流出口区前部辐合区,700 hPa暖式切变及地面γ尺度切变重叠区域;2)此次过程的水汽主要来自阿拉伯海、孟加拉湾及黄海,500~700 hPa水汽辐合大值区与暴雨落区关系密切;3)β中尺度对流云团和地面γ中尺度切变线在暴雨区滞留,受西北—东南向的天山山脉地形作用,使得垂直环流进一步加强。

关键词：暖区暴雨西太副高概念模型

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基于时空分异的中国1961-2018年不同极端气温指数演变特征

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水利水电技术 2020年第4期51卷 67-80页

作者：孔锋清华大学公共管理学院北京100084 清华大学应急管理研究基地北京100084

为诊断变化环境下中国极端气温事件的动态演变特征,基于中国气象局国家气象信息中心的《中国地面气象要素年值数据集》的545个气象站点观测数据,考虑平均气温、气温年较差、极端最高气温和极端最低气温4项指标,采用距平分析、线性趋势... 详细信息

为诊断变化环境下中国极端气温事件的动态演变特征,基于中国气象局国家气象信息中心的《中国地面气象要素年值数据集》的545个气象站点观测数据,考虑平均气温、气温年较差、极端最高气温和极端最低气温4项指标,采用距平分析、线性趋势、变异系数等多种统计方法,从多属性角度诊断1961-2018年中国极端气温指数时空分异特征。结果表明:(1)在气候态上,1961-2018年中国不同极端气温指数表现出多种时空分异特征,首先是纬度主导下的南北分异,其次是经度主导下的东西分异,最后是海拔主导下的高低分异。(2)在年代距平上,中国平均气温距平随年代发展逐渐由负距平为主演变为以正距平为主。气温年较差距平在东西地区具有年代差异特征。极端最高气温距平在西藏地区演变特征与平均气温距平相一致。极端最低气温距平在1960年代和1970年代以负距平为主,而在1980-2010年代以正距平为主,且具有东西和南北分异特征。(3)在变化趋势上,中国平均气温和极端最低气温在1961-2018年均以增加趋势为主,且多数地区增加趋势速率分别超过了0.8℃/10 a和0.4℃/10 a。气温年较差和极端最高气温在西藏地区以减少趋势为主,且多数地区的减少趋势速率超过了0.4℃/10 a。中国整体趋于增暖的背景下,东部地区的高温事件在区域增多增强。(4)在年际变异上,1961-2018年中国平均气温年际变异最大,极端最低气温次之,气温年较差再次之,极端最高气温最小。上述结果表明中国气温在朝着极端化方向发展,需要高度关注极端气温事件风险及其引发的工程灾害事件。

关键词：气候变暖极端气温指数时空格局年代距平变化趋势年际变异

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新疆北部暖季短时强降水的时空分布特征

沙漠与绿洲气象 2021年第2期15卷 34-41页

作者：李博渊赵江伟李新豫王勇中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002 阿勒泰地区气象局新疆阿勒泰836500 新疆生态气象与卫星遥感中心新疆乌鲁木齐830002

基于2013—2019年暖季新疆北部518个自动站逐时降水资料,运用常规统计、归一化及其偏离程度、降水集中度(PCD)和集中期(PCP)等方法,研究该区短时强降水(Flash Heavy Rain,FHR)时空分布和统计特征。结果表明:(1)近7 a新疆北部FHR发生频... 详细信息

基于2013—2019年暖季新疆北部518个自动站逐时降水资料,运用常规统计、归一化及其偏离程度、降水集中度(PCD)和集中期(PCP)等方法,研究该区短时强降水(Flash Heavy Rain,FHR)时空分布和统计特征。结果表明:(1)近7 a新疆北部FHR发生频次年变化大,2016年最多,2014年最少,前者是后者的3.9倍。(2)FHR集中发生在6—7月,6月下旬为峰值,且日变化呈明显的单峰型,峰值主要在17:00—19:00。(3)FHR发生频次集中在山脉的迎风坡和喇叭口地形附近。(4)FHR PCD呈现由南向北、由西向东逐渐集中,阿勒泰地区最集中;PCP自伊犁河谷至天山北坡,从克拉玛依向西、向北逐渐推迟,阿勒泰地区最晚。(5)PCD伊犁河谷、天山北坡年变化呈增大的趋势,其它区域呈减小的趋势。PCP阿勒泰地区、博州、天山北坡年变化呈增大趋势,其它区域呈减小的趋势。

关键词：新疆北部短时强降水时空分布统计特征