21世纪中国极端事件变化趋势的统计分析

《全球环境变化》

21世纪中国极端事件发

生趋势的统计分析

城市与环境科学学院

学生：袁琳

学号：1251410062

指导老师：吴正方

摘要：

近年来,全球变暖背景下极端天气和气候事件的变化已引起广泛关注。随着全球的持续变暖,一方面与气温有关的极端气候事件频繁发生,另一方面由于变暖导致水循环变化,强降水及极端降水事件也趋于增多。由于极端气候事件对于全球气候变化的响应十分敏感,平均气候的微小变化可能引发极端气候值出现频率、强度的较大变化,因此,近期不少研究开始关注如何提取极端气候变化信息，本文就近年来关于中国地区极端事件变化趋势的研究进行统计分析，得出相应结论：总的来说，未来中国地区暖夜、热浪、生长期都呈现显著增长的趋势,霜冻的持续时间、极端温度的年变幅则显著减少, 无论是降水强度、频数,还是干旱指数,以及与降水有关的事件都有趋于极端化的趋势。

关键词：极端事件 变化趋势 气候变化

1.引言

人类活动排放的温室气体等引起的气候变化，包括气候平均态和极端事件的变化。相对于平均态，极端事件的变化经常会对经济、社会和自然生态系统等造成更大影响。对未来极端事件强度和频率等变化的预估，已越来越引起人们的关注。

IPCC第四次评估报告指出，自20世纪70年代以来，在更大的范围，尤其是在热带和亚热带地区，观测到了强度更强、持续时间更长的干旱；强降水事件的发生频率有所上升。近50a来已观测到了极端温度的大范围变化，冷昼、冷夜和霜冻已变得稀少，而热昼、热夜和热浪变得更为频繁。未来在温室效应影响下，热事件、热浪和强降水事件的发生频率很可能将会持续上升。该预测对未来的人

们的社会，经济生活都起到了很大得警示作用。

2.极端气候事件预估研究现状

关于气候变化研究的主流应为IPCC评估报告，但它的研究尺度较大，而近年来，随着计算机技术的快速发展，在使用区域气候模式进行气候变化预估方面的研究也取得了长足的进步。

区域气候模式在中国地区的应用已有很多工作。在气候变化预估方向，有Gao et al.使用60 km水平分辨率的RegCM2，对中国地区进行了现代和未来CO2倍增情景下各5 a时间长度平均气候和极端事件的模拟等。且近年来，国内也实施了连续10 a以上的长时问积分模拟研究，并取得了许多成果，其中，中国农业科学院农业环境和可持续发展研究所使用英国Hadley中心PRECIS区域气候模式，嵌套了HadAM3H全球大气模式，进行了50 km水平分辨率IPCC A2和B2温室气体排放情景下，现代（1961—1990年）和21世纪末(2071—2100 年)各30 a的模拟，分析了未来中国地区平均和极端气候的变化。

对东南亚地区进行高分辨率(≤50lkm)气候变化模拟的工作相对较少，主要有日本科学家使用20 km分辨率的全球大气模式进行的现代和未来各10 a长度的时间段试验，以及在此基础上嵌套5 km分辨率区域模式进行的东亚地区多年夏季气候变化模拟。Mizuta使用Frich所定义的各个极端指数，分析了20 km分辨率全球大气模式对日本地区极端事件变化的模拟结果。Boo et al.使用MM5嵌套ECHAM4/HOPE-G全球大气模式，对朝鲜半岛及周边地区进行了27 km水平分辨率1971-2100年A2排放情景下的气候变化模拟，分析了未来朝鲜半岛气候平均态和极端气候事件的变化。中国国家气候中心使用RcgCM3嵌套个全球模

式结果(FvGCM)，对中国东部进行了20 km水平分辨率的1961-1990年和A2排放情景下2071-2100年的气候变化模拟。

3.中国地区极端事件变化趋势预估结果

未来21世纪，人类排放增加会造成哪些极端事件或现象发生变化？利用IPCC第四次评估报告的l4个全球气候模式考虑未来人类排放高、中和低3种情景(SRES A2，A1B，B1)，分别计算全球和27个分区，20世纪后期(1980—1999年)20年一遇的极端事件，到2050年和2090年将会是多少年一遇，并且其强度会发生多大的变化。作为例子，表1和表2分别给出东亚以及全球的计算结果。值得注意的是，预估结果表明，20世纪后期20年一遇的极端最高气温，到21世纪中期，将变成2～5年(东亚 )和1.5～3.5年(全球) 一遇，到2l世纪后期将变成l～3年(东亚)和l～2年(全球)一遇，即无论全球还是东亚，由于人类排放增加，到21世纪中后期，极端高温将可能频繁发生，几乎年年可以遇到。预估的高温强度也要增加，这是值得重视的。对于20年一遇最大降水量的预估表明，无论对全球还是东亚，到21世纪中后期，都将更频繁地发生，且日最大降水量的强度也将明显增加。(表1，表2

）

综述近些年各种研结果， 表3给出极端事件有关的现象变化的预估及其可靠性评估。注意到，预估可靠性最大的是表征温度类的各项指标，例如20世纪观测到的异常冷日和冷夜明显减少的现象，预估到21世纪将继续；而异常暖日和暖夜明显增加的特征也将继续。另两个可靠性较高的预估结果是：全球许多地区强降水事件在2l世纪将继续增加；冬季风将可能继续减弱。具有中等信度的预估结果是一些地区的干旱现象将更强，持续时间更长。此外，对洪涝、温带气旋、热带气旋以及夏季风和ENSO的预估，不同全球气候模式的差异较大，难以给出一

致的结论，因此，可靠性很低。

因此，对中国地区未来极端事件变化趋势的可靠预估主要集中在气温和降水上，详细如下：

3.1气温

利用IPCC提供的7个模式的模拟结果,对中国未来的极端气温变化情景进行了分析,结果表明:

(1) 由时间尺度变化分析表明,随着全球变暖,极端气温指数中霜冻日数、温度年较差呈下降趋势,其他气温指数均呈明显的上升趋势,热浪指数的增加趋势最明显。在高排放( A2) 情景下,各极端气温指数变化最大,而在低排放的( B1) 情景下变化最小。在2075 年前,极端气温指数在A1B 情景下的变化幅度要大于A2 情景下的变化,2075 年之后,A2情景下极端气温指数的变化趋势要明显大于A1B情景。除温度年较差之外,其他气温指数都表现出了明显的年际变化特征。

(2) 从空间尺度变化发现,极端气温指数基本上保持一致的增加或减少的变化趋势(温度年较差除外) ,变化基本上是由北向南变化率逐渐增大,其中西北的变化率高于东北,暖夜指数的变化情况有所不同,在西南和华南地区出现了变化的大值区。尽管我们通过分析得出了一些有意义的结论,但必须要指出的是,全球模式对中国地区气候的模拟依然存在着误差,这是因为海气耦合模式分辨率太粗而不能捕获区域和局地的气候过程,尤其是对我国自然条件复杂,人类活动频繁的区域,海气耦合模式在模拟局地地形、土地覆盖类型和土壤水文导致的中尺度特征方面都存在着不足,这也是产生系统误差的主要原因。另外,对未来气候平均态和极端事件变化的预估,不同的模式可能会给出不同的结果,增加了未来极端事件变化预估的不确定性。因此针对中国地区的具体情况,研究如何对多模式模拟(全球和区域模式) 进行合理的集合,以得到更可靠的预估结果是非常必要的。

而RegCM2（分辨率为60 km）的模拟研究表明，受温室气体增加影响，未来中国地区日最高和最低气温，在大部分地区将显著升高，导致夏季热浪的增加和冬季低温日数的减少。

许吟隆等使用PRECIS（分辨率为50 km）进行的模拟分析表明，在B2情景下，中国地区21世纪末（2071— 2100年）温度> 35℃的高温事件，将由1961-1990年的占总频率的3%增加到未来的4.5%；< -10℃的低温事件发生频率，将由1961 …… 此处隐藏：3500字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……