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《兰州大学》 2007年
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河北省近45年气候均态及极值变化特征研究

高霞  
【摘要】: 河北省位于气候脆弱带,对气候变化的响应极其敏感,全面深入研究河北省近45年气候均态及气候极值的各种统计变化特征,对社会经济活动和政府的规划决策及防灾减灾都具有重要的意义。本文选用1971-2000年的平均值作为气候基准值,从河北省境内39个气象台站的45年逐日气象观测资料出发,选取极端值和极端值阈值,结合气象学各种分析方法,研究其平均气候以及极端气候事件的发生对全球变暖响应的区域敏感性。 主要成果和创新点归纳如下: 1、研究了全球增温背景下河北区域气候平均态的变化特征。 时间序列方面,利用小波分析、经EOF分解的第一时间系数序列和趋势系数等手段分析了河北区域气温和降水的时间演变,包括序列周期、突变情况,并对未来趋势进行了预测。 空间分析方面,利用REOF方法,对河北省降水场和气温场按其气候特征进行了分区,系统地研究了不同分区降水量和气温的基本气候特征以及空间的气候跃变现象。 在全球增暖背景下,河北省气温表现为一致的显著上升,变化速率略高于全国变化速率,其温度分布格局发生了明显的变化,北部升温高,南部升温小。变暖主要反应在最低气温的大幅增温,造成季节的差异逐渐消弱;20世纪80年代后期开始,以冬季变暖为主要特点。 河北省降水量对全球增温的响应表现为北部降水量略有增加、东部沿海区域和西南部地区主要降水区域正呈明显下降的特点。使得北部干旱气候状态维持目前的状态,其它绝大部分区域降水量显著减少,其干旱化趋势更加显著。同时各区降水跃变发生的时间和强度是不同的,基本上是由南向北相继推迟的趋势。两次突然变干的过程主要发生在60年代中期和70年代末期。这与亚非夏季风的变化有着密切的相关。 2、研究了全球增温背景下河北区域极端气候事件发生频率的时空变化特征。 本文利用线性趋势估计法、Mann—kendall统计检验方法等,对4个极端气温指数和8个极端降水指数从空间和时间角度展开了一系列的研究,以期对河北区域气候的极值变化特征进行深入的分析,得到本省气候的变暖,主要体现在严寒天(低于0℃)日数的减少上。从极端热指数的日数变化来看,河北省各个地区极端高温事件出现频率均呈显著上升趋势,尤其1997年以来异常高温事件的频次则突然有较强的增加趋势。同时,极端冷指数日数各地均在减少。尤其是中部平原小于阈值的日数以约10天/10年的幅度下降,极端最低温度45年增长幅度达到5℃以上,1985年以后异常低温频次的增暖趋势更为明显。这些侧面证明河北省气候变暖,极端低温事件显著减少,暖冬盛行。 在全球气候变暖的背景下,河北省年降水总量减少,降水极值随时间变化整体呈现下降的趋势,1980年是个分界点,表明在上世纪70年代末和80年代初中国极端降水的频率和极值索引中确实存在一个突变。降水极值的这个趋势与1980年后中国北方的干旱过程有特定关系。各站每年超95%阈值强降水日数呈弱的上升趋势,70年代最多,说明河北省强降水极端事件并没有随着气候的增暖增长显著。每年超75%阈值的中等雨日南部平原的赞皇、邢台、涉县、乐亭、盐山等地减少显著,证明河北省南部的多雨中心正在减弱消失,有量雨日以南部地区和东部沿海市的显著减少为特征。长城以北尤其是西北部的丘陵高原地区降水日增加明显,而东北地区的多雨中心变化不大,这就更加说明平原的气候脆弱与旱化明显。大于10mm降水呈平稳缓慢增加趋势,但是进入21世纪以来却减少的厉害。暴雨频次在1980年前后发生了明显的年代际尺度的变化。随着降水量的持续减少,各地暴雨的频次在90年代中后期趋势增加,发生的时间更加分散,早开始一个月并晚结束一个月。这与大尺度环流的突变有着统一性。大于100mm的大暴雨出现几率近几年有上升的趋势。 对于河北省降水而言,导致河北省平均年降水量减少的一个主要原因就是每年小雨或中雨降水日数的明显减少。尤其是冀东平原区和太行山山前平原区干旱化趋势显著。进入21世纪,极端降水事件有较明显的增加趋势。
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