长江三角洲近50年来极端高温事件的时空变化特征研究

论文总字数：17585字

目 录

1 引言 1

2 国内外研究进展 1

2.1国外研究进展 1

2.2 国内研究进展 2

2.2.1 极端高温事件的成因分析 2

2.2.2 极端高温事件的时空特征分析 2

2.2.3 极端高温事件的影响研究 2

2.2.4 极端高温事件的预测研究 2

3 数据来源与研究方法 3

3.1 研究区概况 3

3.2 数据来源 3

3.3 研究方法 3

3.3.1 极端高温事件的定义 3

3.3.2 Bonsal百分位阈值法 4

3.3.3 Mann-Kendall检验法 4

3.3.4样条插值法 5

4 极端高温事件的时空变化特征 5

4.1极端高温事件的时间变化特征 5

4.1.1 极端高温阈值的时间变化特征 5

4.1.2 极端高温频次的时间变化特征 6

4.1.3极端日最高气温的时间变化特征 7

4.1.4 极端高温强度的时间变化特征 7

4.1.5 极端高温指数的突变性检验 8

4.2极端高温事件的空间分布特征 9

4.2.1极端高温阈值的空间分布特征 9

4.2.2极端高温频次的空间分布特征 10

4.2.3极端日最高气温的空间分布特征 11

4.2.4极端高温强度的空间分布特征 11

5 结论与展望 12

5.1 结论 12

5.2 展望 12

参考文献 13

致谢 15

长江三角洲近50年来极端高温事件的时空变化特征研究

王哲慧

, China

ABSTRACT：At present, with the warming climate, extreme high temperature events occur more and more frequently. In order to reduc the impact of extreme high temperature disasters in the Yangtze River Delta region caused by property damage and human production activities, it is necessary to grasp the temporal and spatial evolution of extreme high temperature events. This paper makes use of the daily maximum temperature data of 31 stations in the Yangtze River Delta region from 1961 to 2010. Based on the extreme high temperature percentile threshold method, the annual maximum daily temperature, extreme high temperature frequency and extreme high temperature intensity of extreme temperature events in different years are calculated. And the temporal and spatial characteristics of extreme high temperature events in this area are analyzed by using these three high temperature indices.The results show that : (1) The annual mean value of extreme maximum temperature has obvious spatial variability in spatial distribution. In other words, the extreme maximum temperature decreases from the middle to the surrounding. It tends to decline on the west or on the east than on the north or on the south. (2)In general, the high temperature index of the extreme high temperature events in the Yangtze River Delta region showed a warming trend in the time series, and a mutation occurred during 2003.

Key word: Yangtze River Delta；Extreme high temperature；Temporal and spatial variation

1 引言

根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）的第三次评估，可以发现在20世纪，高温天气日数正在攀升，全球平均地表温度增加了0.4～0.8 ℃。这个数据是近千年地表温度上升最大的一次^[1]。这些日益增加的观测数据，无一不在说明地球正在变暖。目前，极端气候事件（如：高温、低温、洪水、干旱、台风以及雨雪冰冻等）不断频发，这不仅会对现在的自然生态和人类社会生产活动产生负面的影响，而且还会威胁未来的自然环境和社会发展历程^［2－3］。为了减轻这些极端事件造成的不良影响，研究极端气候事件的时空演变特征刻不容缓。

长江三角洲地处我国长江的下游地区，地势平坦。该地区工业发达、城市化发展迅速、商品经济极其繁荣，但与此同时，该地区也是高温、暴雨、台风和洪水等极端气候事件频发的地区之一。极端天气气候事件的发生，会在该地域造成难以估量的经济损失。所以，抓住主要指数来寻找造成该地区的极端气候事件变化的原因，探究其变化规律，对预测该地区极端气候事件的发生具有极其重要的意义。

本文在确定极端高温事件阈值的基础上，统计出长江三角洲地区1961～2010逐年逐站极端高温事件的频次和强度。通过样条插值法，分析长江三角洲地区极端高温事件的空间变化特征；并且通过建立时间序列，运用线性趋势、Mann-Kendall检验法，分析长江三角洲地区极端高温事件的时间变化特征。根据其时空特征的规律，政府可以以此为依据，合理有效地利用气候资源来发展区域经济，并且还能在防灾救灾方面提供切实可行的意见或举措。

2 国内外研究进展

古往今来，就极端温度事件的成因、时空变化、影响、预测等方面，各国科学家从不同的角度对其进行了深入的研究。

2.1国外研究进展

在时空变化特征方面，国外科学家取得了一些进展。Karl等 ^{[ 4～ 7]}基于全球的日最高气温资料和日最低气温资料，利用气温日较差、平均温度这两个指数来研究全球的气温特征，结果表明气温日较差在时间系列上存在着明显的不对称性，而且呈现出递减的趋势；而全球的平均气温正在逐渐增高。Gruza等^[8]为了解俄罗斯联邦领土上的气温变化，调查了地表气温、空气温度和干旱指数，发现俄罗斯的极端高温天数显著增加，但在空间上分布不均匀。Simolo等^［9］通过参数化的方法研究了西欧地区近40年的夏季高温事件，得出该地区夏季极端高温事件加剧的结论。Furi等^［10] 通过统计方法和极值理论，分析了西班牙半岛四个气候差异化地区的极端气温，得出了以下结论：夏季极端气温变得更加极端，冬季最大值也随时间推移呈上升趋势，而且二十世纪的日常温度范围一直在下降。Manton等^[11]发现极端温度的趋势表现出相当的一致性，即暖日（夜）显著增多，冷日（夜）减少。Choi等^［12］发现在APN地区，每年的冷夜（日）频率已经下降了6.4d/10a（3.3 d/10a），而暖夜（日）的频率增加了5.4 d/10a（3.9 d/10a） 。在季节性上，夏季暖夜和暖日的频率在平均气温上的变化相对于冷夜和冷日的相应频率变化更为迅速。

2.2 国内研究进展

2.2.1 极端高温事件的成因分析

史军等^［13］通过高温日数或高温日平均最高气温的变化，表明台风个数、海表温度、副高强度和面积指数均可以影响西太平洋副热带活动，从而造成华东极端高温事件的增多。与此同时，华东地区大面积的城市化，会使得城市下垫面环境改变，产生热岛效应，这也是形成华东高温的因素之一。赵庆云等^[14] 通过分析甘肃省不同高度温度场的环流作用，发现环流会造成副高异常，从而产生大规模的高温气候。贺哲等^［15］发现高低层暖平流形成的河套高压，会产生下沉气流的绝热和增温作用，这导致了郑州近地表温度增加。连志鸾等^［16］研究出由于石家庄西北高东南低、靠近渤海的复杂地貌，形成了海洋上暖湿的副热带高压，这会造成石家庄闷热高温天气的形成，而石家庄上空的大陆性暖高压，能有效阻止冷空气南下，有利于晴热天气的持续。

2.2.2 极端高温事件的时空特征分析

邹瑾等^［17］运用EOF和REOF的方法分析山东省近40a夏季极端日最高气温资料，发现该地区极端最高气温随着年份的增长逐渐降低。由于山东省复杂地貌的差异，极端最高气温在空间上有四个异常区。陈少勇等^［18］得出西北地区高温阈值的空间分布遵循中间低两头高的规律，高温频次自1976年开始由少变多，且在1994年发生明显的突变现象。刘春玲等^［19］发现长三角的平均气温在春季、秋季、冬季增温显著，但在夏季的增温趋势不太明显，但在整体上还是保持增长的线性趋势。

2.2.3 极端高温事件的影响研究

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