论文部分内容阅读
全球气候变暖不仅直接影响极端气温的变化同时也加速了极端气候事件的发生(暴雨、高温、热浪、干旱等),20世纪中叶以来,极端气候事件的向着更强更频繁的发现发展。中亚地区是一个典型的干旱半干旱地区对气候变化极其敏感,是全球升温最快的地区之一,中亚的极端气候事件造成的损失逐年增加,如何应对极端气候事件的发生,不仅受到社会公众的普遍关注,而且也是气候变化科学研究的前沿问题。开展中亚地区的极端气候事件的研究,可以使人们更清楚地认识中亚地区的极端气候事件的变化规律,提高中亚地区对极端气候事件的预测水平,为区域应对灾害提供科学依据。论文基于中亚108个气象站点的1981-2015年的最高温和最低温数据和500hPa位势高度场数据。首先,利用ETCCDI推荐的指数对中亚极端气温的时空变化特征进行分析;第二,分析了中亚最高温最低温和气温日较差的时间变异百分位趋势;第三,分析了最高温的年最大值和最低温的年最大值进行非平稳假设下的回归期和回归水平;最后,对中亚夏季最高温、冬季最低温与500hPa位势高度场进行奇异值分解,分析了极端气温与位势高度场的相互关系。 (1)从1981年到2015年,TMAX,TMIN和DTR在年尺度上都表现出上升趋势,但最高温上升高于最低温,DTR在除新疆之外的大部分中亚地区呈现上升的趋势,而在新疆DTR呈现下降的趋势。季节上尺度上,TMAX,TMIN和DTR主要在春季和夏季显著上升在,3月份上升趋势大;暖极端指数(TX90p、TN90p和TXx)的上升趋势集中在春季;而冷极端指数(TX10p、TN10p和TNn)的趋势变化主要集中在秋季。TMAX、TMIN、TX90p、TN90p、TX10p和TN10p在空间上表现为从中亚东南部(土库曼斯坦)到中亚东部(中国新疆)沿着天山一带呈现显著变化。 (2)时间变异百分位趋势的研究结果显示TMAX在3月份上升趋势大,主要下降趋势发生在1-2月份的下百分位数趋势空间上。从空间分布上来看,在中亚西南部、东部和西部地区呈现上升的趋势;而在中亚北部地区,冬季和夏季最高温呈现明显下降趋势,春季和秋季则呈现明显的上升趋势。TMIN上升趋势主要发生在2-3月份、5月份下百分位数和9-11月份;下降趋势主要发生在1月份的下百分位数趋势空间上。从空间分布上来看,中亚东部地区所有月份的最低温均呈现上升趋势,且上升趋势较中亚其他地区更大;而中亚广大南部地区最低温在春季和秋季呈上升趋势;中亚北部地区则呈现出冬季和夏季夜晚变冷的趋势,春季和秋季夜晚转暖趋势。DTR在3-9月份的百分位数趋势空间上呈现大于1℃/50a的上升趋势;下降趋势主要发生在11月份。从空间分布上来看,DTR上升模式在中亚西天山一带和中亚西部地区更显著。 (3)非平稳假设下极值分析显示TXx和TNx的回归水平在空间上有较好的地理分区,中亚的西部和西南部以及东部地区在10a~50a重现期上具有较高的回归水平。平稳假设和非平稳假设下,对显著上升(分散在中亚西南部和东部边缘)和下降(中亚中心位置)的TXx、以及显著上升(中亚东部)的TNx的GEV拟合均是合理的,且非平稳假设具有较小的误差空间;在TXx和TNx显著上升的站点,随着TXx和TNx的不断上升,不同重现期对应的回归水平也在显著上升;而在TXx和TNx显著下降的站点,随着TXx和TNx的显著下降,不同重现期的回归水平也呈现下降趋势。 (4)中亚夏季最高温场和冬季最低温场与相应的500hPa位势高度场的奇异值分解(SVD)分解第一模态分别解释了总协方差的89.66%和75.22%;空间分布型时间系数之间的相关系数分别为0.64和0.5;表明夏季夏季最高温和冬季最低温与相应的500hPa位势高度场存在密切联系,二者正负相位的转化也和前人研究的西北地区气温突变结果一致。夏季,中亚中部的最高温可能与西伯利亚平原和亚速尔群岛的位势高度场呈负遥相关,与里海周边和阿尔泰山周边的500hPa位势高度场呈正遥相关;中亚东部的最高温与里海-黑海周边和阿尔泰山周边的位势高度场呈负遥相关,与西伯利亚平原和亚速尔群岛500hPa位势高度场呈正遥相关。冬季,中亚中部、北部和东部的最低温与欧洲中部和蒙古高原的500hPa位势高度场呈正遥相关,与亚速尔高压呈负遥相关。两场相互影响在夏季主要为中亚中部、南部和东部偏南地区最高温与里海一黑海附近和中国东北地区的500hPa位势高度场相互影响,当里海-黑海附近和中国东北地区的500hPa位势高度场呈正相位时,中亚的夏季最高温偏高。在冬季中亚中北部(哈萨克斯坦西部和新疆西北部)的最低温场与中西伯利亚高原和欧洲中部的500hPa位势高度场相互影响强烈,当中西伯利亚高原和欧洲中部的500hPa位势高度场呈负相位时,中亚东北部冬季最低温偏低,易发生低温灾害。