河南省极端气温时空变化特征分析
均一化前后河南省年平均最高气温和高温日数的对比分析
第43卷㊀第4期气象与环境科学Vol.43No.42020年11月Meteorological and Environmental SciencesNov.2020收稿日期:2019-05-08;修订日期:2019-10-24基金项目:河南省气象局科研项目(KM201811)作者简介:左璇(1987),女,河南郑州人,工程师,硕士,从事气候变化监测与评估工作.E-mail:zuox10@左璇,姬兴杰.均一化前后河南省年平均最高气温和高温日数的对比分析[J].气象与环境科学,2020,43(4):36-41.Zuo Xuan,Ji parative Analysis of Annual Mean Maximum Temperature and High-temperature Days Before and After Homogenization in HenanProvince[J].Meteorological and Environmental Sciences,2020,43(4):36-41.doi:10.16765/ki.1673-7148.2020.04.005均一化前后河南省年平均最高气温和高温日数的对比分析左㊀璇1,2,姬兴杰1,2(1.中国气象局㊃河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室,郑州450003;2.河南省气候中心,郑州450003)㊀㊀摘㊀要:基于国家气象信息中心发布的逐日均一化气温资料,采用统计分析方法,对河南省均一化处理前后的年平均最高气温和高温日数序列的线性趋势进行比较评价㊂结果表明:1)对河南省55站(占总站的一半)因非自然因素引起的非均一性年平均最高气温资料的均一化处理,取得了明显的校正效果;55站中,因台站迁移因素造成平均最高气温资料非均一化的站点占69%;49站年平均高温日数资料经均一化得到订正㊂2)均一化前的资料使年平均最高气温均值被高估,增温趋势被低估;均一化后19512017年全省年平均最高气温均值降低0.1ħ,增温速率增加了10%,各站均呈上升趋势,3站气候倾向率由负变正,豫东和北中部的16站气候变化倾向率减小,豫西和豫西北的36站气候变化倾向率增加㊂3)均一化前的资料使高温日数的均值和减少趋势被高估;均一化后高温日数均值减少了0.6天,减速缩小了7%,豫北和豫南等地的35站气候倾向率减小㊂关键词:均一化;河南;最高气温;高温日数中图分类号:P468㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:1673-7148(2020)04-0036-06引㊀言气候变暖问题现已引起国内外科学家和公众的广泛关注,由其带来的环境危机㊁资源危机,已成为人类共同关注的热点问题㊂一系列研究表明,全球变化背景下,中国平均气温呈现增温趋势[1-4],气候带向北迁移㊂对农业和环境来说,最高气温和最低气温对其的影响比平均气温的影响更大,其中最高气温能够影响到植物的光合作用㊁果品品质及冰川积雪融化等方面[5]㊂因此,对最高气温变化的研究具有重要的生态与环境指示意义㊂近年来,不少研究者对实有观测资料中最高气温的时空特征进行了分析研究㊂任国玉[6-8]等发现近52年来北方平均最高气温增加明显,南方的变化不显著,冬季平均最高气温的增加对年平均最高气温的上升贡献最大㊂周伟东[9]和侯依玲[10]等从不同时间尺度,分析了华东地区最高㊁最低气温的时空变化特征,指出最高气温在空间上表现为增温,沿海区域的增幅多大于内陆地区的㊂王凯等[11]分析华中区域逐月平均最高气温资料后发现,该区域年平均最高气温呈上升趋势,但在月㊁季尺度上并非一致增温趋势㊂所甜甜等[12]对中国逐日最高气温数据进行突变检验发现,8个自然地理区在年㊁季尺度上的突变基本发生在20世纪90年代,空间上有北早南晚的特征㊂常军等[13]指出,河南区域19592008年的年平均最高气温呈上升趋势,在西部洛阳地区升温较快,其他地区升温相对较慢㊂还有一些学者[14-18]对一些局部地区平均最高气温的变化特征进行了分析,指出各地的平均最高气温多表现为增温趋势,但部分地区增温趋势不显著,甚至呈阶段性降温趋势㊂目前对于我国最高气温及高温热浪[19-24]方面的研究多是基于台站观测资料㊂在长期的观测过程㊀第4期左㊀璇等:均一化前后河南省年平均最高气温和高温日数的对比分析中,观测资料因台站观测环境被破坏及仪器变更等因素而出现的跃迁现象,使已有研究工作不可避免地出现一定误差㊂因此一些研究者在进行气候变化和城市化影响研究时,采用不同手段对原始资料进行了处理㊂彭嘉栋[25]㊁成姣[26]等在进行局地城市化分析时,分别使用了均一化数据和再分析资料㊂鉴于气象资料的均一性检验和订正工作目前已受到广泛关注,国家气象信息中心制作完成了 中国均一化历史资料气温数据集 ,在国内气候变化研究中得到广泛应用㊂一些研究比对均一化前后资料后发现,因迁站等原因所造成地面气温观测记录中的非均一性会导致趋势和数值上的偏差㊂李娇[27]㊁李百超[28]等通过对沈阳㊁哈尔滨的气温数据均一化前后对比分析发现,均一化使气温在城市化影响变化趋势和数值上表现出明显差异㊂在高温灾害风险评估㊁作物模型模拟作物产量㊁气候承载力估算等方面进行研究时,趋势上的变化会对模拟结果产生一定的影响㊂因此本文通过统计分析的手段,对河南省均一化前后最高气温及其衍生的高温日数的变化规律进行探讨,定量评估迁站㊁环境变化等对最高气温资料的影响,明确给出最高气温和高温日数的变化趋势,以期为研究作物产量模拟㊁城市热岛效应评估㊁高温重现期极值推算等提供参考㊂1㊀资料及来源河南111个站均一化后的逐日最高气温资料来源于国家气象信息中心[29],时段为19512012年㊂该资料经过了严格的质量控制和均一化订正,充分考虑了测站迁址㊁仪器更换㊁观测站周边环境改变等情况,能够更加真实地反映气候自然变化的趋势㊂后接入的各站观测数据与河南111站对比数据同样来自国家气象信息中心,接入数据时段为20132017年,对比数据时段为19512017年,数据经过严格质量控制,但未做均一化处理㊂高温日数通过对日最高气温ȡ35ħ的日数统计得到㊂2㊀研究方法根据现代气候统计诊断方法[30],采用最小二乘法对各要素的趋势变化作线性估计,并对相关系数进行显著性检验㊂当相关系数达到0.05㊁0.01的显著性检验对应临界值时,表明变化趋势通过0.05㊁0.01的显著性检验,分别称为显著㊁极显著[31]㊂19512017年,河南省国家气象站年平均高温数据的有效样本数自5个逐年上升至111个:19511960年河南省国家气象站由5站快速增加至85站;1961 1970年由105站增加为111站;1970年后,逐年有效样本数稳定保持在111站,各站数据保持连贯稳定㊂经过对河南省111个国家站年平均最高气温的检验分析和综合判断发现,111个站点中有55站年平均最高气温存在不连续点,主要分布在北部和西部(图1),不连续点出现的时间段为19532010年㊂原因分析表明,台站迁移㊁仪器变更及其他原因造成原始资料序列不均一的站点分别占55个均一化站点的69%㊁15%和16%㊂经过比较发现,因非自然因素引起的台站年平均最高气温资料的非均一性,在均一化处理后,取得了明显的校正效果㊂图1㊀河南省气象站点分布3㊀结果与分析3.1㊀均一化检验结果通过对55个测站的最高气温数据均一化处理可知,19512017年全省年平均最高气温多年平均值从均一化前的20.2ħ变为均一化后的20.1ħ,降低0.1ħ㊂对比均一化前后数据(图2)可以看出,均一化订正前后,河南省年平均最高气温均呈显著上升趋势,增温速率分别为0.082ħ/10a和0.090ħ/10a,均一化后增温速率增加了10%,即河南省最高气温的升温速率被低估㊂均一化后,年平均最高气温的最大值未改变,最小值变小,出现年份均发生改变:均一化前,年平均最高气温最大值为21.3ħ,出现在1966年和2017年;最小值为18.6ħ,出现在1964年㊂均一化后,最大值出现在2017年,为21.3ħ;最小值出现在1956年,为18.4ħ㊂辉县㊁修武㊁原阳㊁西平㊁方城和桐柏6站年高温日数在均一化前后无变化,有49站高温日数均一化后得到订正㊂19512017年,全省年平均高温日数多73气象与环境科学第43卷图2㊀19512017年河南省年平均最高气温均一化前后序列对比年平均值从均一化前的16.8天变为16.2天,减少0.6天㊂均一化订正前后河南省年平均高温日数趋势一致,呈阶段性变化(图3):整体均呈减少趋势,均一化订正前后减少速率分别为0.88天/10a 和0.82天/10a,均一化后减少速率缩小了7%,表明均一化前的资料使高温日数的变化速率被高估;21世纪50年代末至80年代初呈显著减少趋势,80年代至2017年呈显著增加趋势㊂均一化后,年平均高温日数最大值和最小值的出现年份未改变,数值均变小:均一化前,年平均高温日数最大值为38.2天,出现在1959年;最小值为4.7天,出现在2008年㊂均一化后,最大值出现在1959年,为37.2天;最小值出现在2008年,为4.5天㊂图3㊀19512017年河南省年平均高温日数均一化前后序列对比3.2㊀均一化处理对年平均最高气温均值及趋势的影响全省55个站点均一化处理前后的年平均最高气温的气候变化倾向率如图4所示㊂从图中可以看出,均一化前年平均最高气温的气候变化倾向率多呈上升趋势,仅内黄㊁原阳和西华3站为下降趋势;均一化后,各站年平均最高气温的气候变化倾向率均呈上升趋势,气候变化倾向率较均一化前的减小㊂均一化后,上述3站气候倾向率由负变正,增幅为1.0~9.7倍㊂其余52站点中,有16站气候变化倾向率减小,减幅为4%~96%,主要分布在豫东和北中部地区;36站气候变化倾向率增加,增幅为0.07~14.0倍,多数站点的增幅不超过1倍,这些站点主要分布在豫西和豫西北区域㊂图4㊀河南省55个站点均一化前(a )㊁后(b )年平均最高气温气候倾向率单位:ħ/10a㊀㊀选取安阳㊁淮阳㊁南阳㊁西华㊁灵宝㊁内黄6站作为代表站来分析河南省最高气温均一化效果(图5)㊂从各代表站年平均最高气温来看,均一化前后年平均最高气温数据均有所变化,但增减不一,幅度各异:安阳㊁南阳㊁西华㊁内黄站均一化后最高气温较均一化之前偏低,且安阳㊁南阳站偏差幅度较小,西华㊁内黄站偏差明显,气候倾向率变大,其中内黄站年平均最高气温由弱降低趋势变为弱增加趋势;淮阳和灵宝站均一化后年平均最高气温则较均一化前偏高,气候倾向率均变小,淮阳站偏差幅度较小,灵宝明显偏高㊂3.3㊀均一化处理对高温日数均值及趋势的影响全省49个站年平均高温日数均一化前后气候83㊀第4期左㊀璇等:均一化前后河南省年平均最高气温和高温日数的对比分析变化倾向率如图6所示㊂从图中可以看出;均一化前,年平均高温日数的气候变化倾向率多呈减少趋势,仅沁阳㊁灵宝等10站平均高温日数呈增加趋势,主要分布在豫西,其余39个站点中,清丰㊁新安等7站的显著减少,范县㊁内黄等6站的极显著减少㊂均一化后,36站平均高温日数呈减少趋势,其余13站的呈增加趋势㊂可见,均一化后,周口㊁灵宝㊁孟州㊁淮阳4站气候倾向率由正转负;长垣㊁新郑等7站由负转正;35站气候倾向率减小,减幅为0.07~90.7倍,主要分布在豫北和豫南;14站气候变化倾向率增图5㊀建站2017年安阳(a )㊁淮阳(b )㊁南阳(c )㊁西华(d )㊁灵宝(e )㊁内黄(f )年平均最高气温均一化前后序列对比图6㊀河南省49个站点均一化前(a )㊁后(b )年平均高温日数气候倾向率单位:天/10a93气象与环境科学第43卷加,增幅为0.03~19.7倍,主要分布在中西部㊂4㊀结论与讨论4.1㊀结㊀论通过对河南省111个国家气象站1951年以来的平均最高气温数据进行非均一化检验与订正后发现:(1)对河南省55站因非自然因素引起的非均一性平均最高气温资料的均一化处理,取得了明显的校正效果㊂其中,造成原始资料序列不均一的站点中按照影响因素贡献大小依次为台站迁移因素㊁其他原因及仪器变更㊂(2)均一化后,河南省近67年来年平均最高气温上升,多年平均值降低,增温速率增大㊂个别站点在均一化前有变冷趋势,而均一化后,各站均呈增暖趋势,但气候变化倾向率减小;均一化后,多数站点变暖速度加快,个别站点由变冷转为变暖趋势㊂(3)全省49站年平均高温日数资料得到订正,均一化后河南省近67年平均高温日数年平均值减少,减少速率放缓,最大值和最小值的出现年份未改变,数值均变小㊂均一化后,多数站年平均高温日数的气候变化倾向率减小,少数站的倾向率增加㊂4.2㊀讨㊀论为取得较长的数据序列,本文中河南省平均最高气温序列和高温日数序列均从1951年开始,但在20世纪50年代,河南省站点数较少,随台站建设由5站增至85站作为河南省均值样本,代表性有局限性㊂从数据结果来看,这段时间内年最高气温和高温日数的年际波动较大,且高温日数处于高值,可能与站点位置及数量相关㊂对比姬兴杰等[32]应用观测资料的研究结果来看,19712010年河南省夏季ȡ35ħ高温日数呈弱的线性增加趋势,而本研究中河南省年平均高温日数则表现为弱的减少趋势,这主要是由于二者的研究序列长度与始末年份不同造成的: 19511970年河南省高温日数处于较高水平;1971 2010年高温日数整体偏低,阶段性呈增加趋势,均一化后增温速率增大;2010年后高温日数又处于较高水平㊂根据非均一性订正后的地面最高气温资料,河南省年平均最高气温的增温速度达0.09ħ/10a,高于全国的增温速度[6-8]㊂从空间上来看,并不是所有站点的增速均被低估,个别站点甚至发生增减趋势逆转,不同站点序列非均一性导致的趋势偏差有正有负,多站平均后相互抵消,造成基于原始序列估算的全省平均增温趋势与均一化资料估算的结果相差不大㊂从非均一性原因的分析中可以发现,台站迁移是造成资料非均一性的主要原因㊂由此可以看出,现代气候增暖有一部分原因是由城市热岛效应引起的,城镇化等坏境因素使河南省年平均最高气温的增温速率被低估㊁年平均高温日数的减少速率被高估,但造成资料非均一性的其他因素影响也不容小觑㊂因此使用均一化资料进行城市热岛效应评估㊁作物模型模拟作物产量㊁气候承载力估算等研究时,能够一定程度上避免因资料非均一性造成的不确定性,有助于揭示真实的气候变化趋势[33-35]㊂参考文献[1]王绍武.近百年我国及全球气温变化趋势[J].气象,1990,16(2): 11-15.[2]IPCC.Climate change2013:the physical science basis[M].Cam-bridge:Cambridge University Press,2013.[3]第三次气候变化国家评估报告编写委员会.第三次气候变化国家评估报告[M].北京:科学出版社,2017.[4]江志红,丁裕国,屠其璞.中国近50年冬夏极端气温场的年代际空间形态及其演变特征研究[J].应用气象学报,2015,10(8): 97-103.[5]宁晓菊,秦耀辰,崔耀平,等.60年来中国农业水热气候条件的时空变化[J].地理学报,1999,70(3):364-379.[6]任国玉,初子莹,周雅清,等.中国气温变化研究最新进展[J].气候与环境研究,2005,10(4):701-716.[7]唐红玉,翟盘茂,王振宇.1951-2002年中国平均最高㊁最低气温及日较差变化[J].气候与环境研究,2005,10(4):728-735. 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23年来河南省主要气象灾害对农业的影响及时空分布特征
23年来河南省主要气象灾害对农业的影响及时空分布特征魏亚刚;陈思【摘要】利用1988 ～2010年河南省主要气象灾害受灾面积、成灾面积、农作物播种面积以及粮食产量等基础数据,系统分析河南省境内主要的气象灾害(干旱、洪涝、风雹灾、霜冻)对农业的危害、时序特征、空间分布,并进一步分析了河南省农业气象灾害与粮食产量的关系.结果表明,水灾和旱灾是河南省最主要的两种气象灾害,对农业生产具有长久的威胁,旱灾多发生在豫西和豫北地区,而水灾多发生在豫东南地区.农业气象灾害跟粮食产量呈负相关关系,直接威胁粮食产量.【期刊名称】《云南地理环境研究》【年(卷),期】2015(027)003【总页数】7页(P65-71)【关键词】气象灾害;河南省;粮食;时空分布【作者】魏亚刚;陈思【作者单位】辽宁师范大学城市与环境学院,辽宁大连116029;辽宁师范大学城市与环境学院,辽宁大连116029【正文语种】中文【中图分类】X43气象灾害是指因暴雨、暴雪、干旱、雷电、冰雹、大雾、大风(沙尘暴)、低温、高温、霜冻、冰冻、寒潮和霾等造成的灾害[1]。
而农业气象灾害一般是指农业生产过程中所发生的导致农业显著减产的不利天气或气候条件的总称。
农业气象灾害是影响作物稳产、高产的最主要的自然因素，它与农业经济效益紧密相连[2]。
据统计，中国近10年因各种气象灾害造成的农田受灾面积达3 400×104 hm2，造成的经济损失约占国民生产总值(GDP)的3%～6%[3]。
尤其是近年来在全球气候变化背景下，受极端天气事件影响日益加剧，粮食安全问题在全球范围内日益受到关注[4，5]，人口和消费增长对农业和自然资源提出了前所未有的需求[6]。
河南省是中国第一粮食大省，粮食总产连续8年增产，连续11年居全国首位，不仅用占全国1/16的耕地，生产了占全国1/10以上的粮食，养活了占全国1/13的人口，而且近年来每年还调出粮食及粮食制成品1 000×104 t多，成为名副其实的“中国粮仓”，因而保障河南省的农业持续发展和粮食安全具有至关重要的作用。
1961-2001年江淮地区最高、最低温度及日较差变化分析
1961-2001年江淮地区最高、最低温度及日较差变化分析（九江市气象局余观林付科英）摘要利用统计预报中的最小二乘法计算江淮地区六省64个气象站点1961年到2001年的月平均最高、最低气温和日较差，进而分析了这41年气温的时空变化趋势特点。
结果表明：1）近40年来江淮地区年平均最高气温有明显降温趋势、最低温度总体有上升趋势，特别是冬季普遍增温明显。
2）由于平均最高温度下降或上升趋势不大，平均最低温升高，表现出昼夜温度变化的不对称性，导致全区温度日较差普遍明显变小。
3）无论最高还是最低温度都是60年代末出现最低，70年代末一次小高峰，2000年至今最高。
温度日较差则是60年代最大，80年代中后期到90年代中期最小。
4）平均最高温的分布与经纬度成45°交角，平均最低温呈纬向型分布。
5）极端高温出现的日数有上升趋势，极端低温出现日数有减少趋势关键字最高温度最低温度日较差变化趋势1 引言近年来，由于经济日益发达，人们活动的广度和深度的扩展，使大气中温室气体增加，导致全球气候变暖趋势加剧，从而对生态环境、社会经济等产生广泛影响。
全球气候在过去100a 中变暖了0. 3- 0. 6℃, 在近40a 中变暖了0. 2- 0. 3℃。
国外一些深入的研究结果指出, 全球陆面温度的升高过程中多数地区的最低温度升高明显高于最高温度的升高, 因而表现出一种日夜增暖的不对称性, 使得日较差变小。
IPCC 第一工作组首席科学家特别号召各国开展最高最低温度变化研究, 因为这项研究对于深入了解气候变化规律及探讨气候变化原因具有十分重要的意义 [1]。
Karl 等最近对全球最高、最低温度研究结果表明, 近40 年全球平均温度的变暖过程中, 表现出明显的日夜温度变化的不对称性, 并使得日较差呈变小的趋势[2]～[5]。
Johns利用中国东部部分资料发现城市测站的年平均温度增暖比农村测站明显偏高[6]; Portman指出, 在中国北部平原人口密度大的城市热岛效应偏差也大, 这种偏差对气候变化的影响在春夏季比秋冬季更大一些[7]。
信阳市气候变化特征分析
信阳市气候变化特征分析摘要：信阳市1980-2020年近40年年平均气温、降水、日照时数气象资料为基础，进行分类汇总、距平处理后，对各气象要素做回归分析、5年滑动平均做趋势分析。
结果表明：(1)近40年信阳的气候变化主要特征为温度升高、降水减少、日照时数明显下降，1990年以后这种变化趋势更为明显。
(2)气温年际差异较大，上升幅度为0.10℃/10a，1993年以后上升趋势明显。
年平均气温主要存在三种不同尺度的震荡周期：3—5年、16—17年和30年以上。
在16—17年周期上，存在2个较明显冷暖交替周期，1980—1986年间为偏暖期（1982年前后最暖）、1987—1995年间为偏冷期（1992年前后最冷）、1996—2007年间为第二个偏暖期（2001年最暖）、2008—2020年间为第二个偏冷期（2012年前后最冷）。
17年、4年分别是气温变化的第一、第二主周期，30年以上可能是真正的第一主周期，但需更长时间序列资料来验证。
(3)降水年际差异较大，呈显著地周期性波动变化，多雨期和少雨期大致交替出现。
年降水量主要存在2个周期：4—6年、15—20年。
在一次大的降水量年之后几年降水量大量减少。
1980—1985年呈下降趋势，1985—2005年又呈上升趋势，2005年以后基本呈下降趋势，多雨少雨期交替明显。
降水的小波方差图中存在两个峰值，6年为第一主周期，15年为第二主周期。
(4)年日照时数总体呈阶梯状下降变化，下降速率为-11.9h/10a，年日照时数年际间差异达1227.6 h。
关键词：信阳地区、气温、降水、小波分析引言随着世界气候变暖趋势加剧，许多气象科技工作者[1-3]对各地的气候变化特征进行分析研究。
张金平[2]等研究了豫北地区气温、降水变化的时空分布特征。
本文通过对信阳地区近40年气温、降水、日照时数的变化趋势、变化周期进行分析，旨在结合该地气候变化，科学调整农业种植结构，提高农村经济收入，实现乡村振兴。
河南省近20年土壤湿度的时空变化特征分析
化 有 不 太 显著 的 下 降趋 势 ； 内不 同季 节土 壤 湿度 有 不 同 的 变 化 趋 势 ， 中春 季 土 壤 湿 度 小 ， 季 开 始 升 高 ， 入 年 其 夏 进
秋 冬 逐 步 保 持 在 较 高水 平 。土 壤 湿度 与 降水 成 显著 的正 相 关 ， 同温 度 成 显 著 的负 相 关 。 各 季 节 影 响 土 壤 湿 度 变 化 的 主 要 因 子为 ： 季 受 温度 回 升 影 响 而 降低 ； 季 随 降水 增 多而 增 大 ； 季 继 续 缓 慢 上 升 ， 要 由 降 水 的缓 慢 累 积 春 夏 秋 主
资 源总 量 减 少 ， 及 各 种 生 态 环 境 问题 相 继 出 现 以
等 【 ３。 因此 ， 究 土 壤 湿 度 变 化 与 气 候 因子 之 间 ２Ｊ ， 研
的关 系 ， 以及 对植 物 生 长 发 育 的影 响 ， 着 重 要 意 有
义 。 同时也 为研究 干旱 和进行 气候评 估 提供一 个客 观定 量 的综合指 标 。本文 利 用 河 南省 ２ ６个 气 象 基
维普资讯
第２ ５卷第 ６期
２０ ０ ７年 ｌ
Ａｇ ｉｕｌｕ ａ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ Ａｒ ｄ Ａｒ ａ ｒｃ ｔ ｒ ｌＲｅ ｅ ｒ ｈ ｉ ｈ ｉ ｅ ｓ
Ｖ０ ． １２５ Ｎｏ． ６ Ｎｏ ２０ ７ ｖ． ０
本 文利 用 自然正 交函 数 （ ｏＦ 分 析 法对 河南 省 Ｅ ） 土壤 水分 进 行 了 时 空分 布 特 征 的分 析 。Ｅ Ｆ分 析 Ｏ
息 的重要载 体 。它体 现 了地表水 文过程 一降水 和蒸
发 的综合效 应 ， 同时也 受到 地表 径流 、 中流和 土壤 壤 下渗 的综合 影 响 。其 时空 变化对 作物 的生 长发育 有 重 要影 响 。近几 十年 来 ， 全 球气 候 变 暖 的大 背景 在 下， 河南 省气 候及 生态 环境发 生 了明显 变化 ， 主要 表 现 在气 温升 高 ， 降水 、 大气水 汽含 量 、 表径 流量 、 地 水
河南省近50年来活动积温时空变化特征
河南省近50年来活动积温时空变化特征冯晓玙;陈小素【摘要】气候变化是全球环境变化的核心内容，其中活动积温是众多气候因子中的一个重要指标，特别是≥10℃活动积温与植被演替、农作物生长关系密切，对区域生态状况和粮食生产安全具有决定性作用。
根据河南省17个地区基本或基准气象站点1960~2008年逐日平均气温，采用5日滑动平均法求得起止日期，计算出日气温稳定通过≥10℃持续时段内的积温数值，利用ArcGIS13.0平台分析并展示其变化趋势和特征。
结果表明：（1）多年均值空间格局上，豫南地区最大、豫西地区最小；（2）空间变化格局上，绝大部分地区以增大趋势为主，但其变化程度区域差异不显著；（3）4个时段比较上，以1990~1999年呈现减少趋势及区域差异性强与2000~2008年表现的增大趋势及区域差异性弱的对比为最大特征。
【期刊名称】《现代农业》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】4页(P104-107)【关键词】活动积温;GIS空间分析;时空格局;河南省【作者】冯晓玙;陈小素【作者单位】河南理工大学测绘与国土信息工程学院;河南理工大学测绘与国土信息工程学院【正文语种】中文气候变化是全球环境变化的核心和主要内容。
科学研究表明，近百年来地球正经历着一次以气温变暖为主要特征的显著变化[1]。
其中，活动积温是一个重要的气候因子，是农作物生长发育不可缺少的条件。
活动积温是指大于等于10℃持续期内的日平均气温累加起来得到的气温总和。
由于当日平均气温稳定上升到10℃以上时，大多数农作物才能活跃生长，喜温作物开始生长、喜凉作物积极生长，此期间内的热量资源直接影响春播作物的生长[2]。
因此活动积温反映了一个地方气候对农作物所能提供的热量条件，是评价农业气候资源最重要、最普遍的指标，常用来估算某一地区的热量资源和反映品种的生育特性，与农作物生长发育关系最为密切，对农业发展和粮食安全十分重要[3]。
年活动积温受经度、纬度、海拔高度和大地构造地貌单元的影响，有较为明显的区域空间差异，尤其是在全球气候变暖的大背景下，分析研究≥10℃积温的时空变化，不仅有助于进一步认识热量空间分布和年际变化，而且对于作物及其品种的合理布局、气候资源的合理开发和充分利用等均有直接的实际意义。
郑州“7.20”极端暴雨天气的基本观测分析
郑州“7.20”极端暴雨天气的基本观测分析郑州“7.20”极端暴雨天气的基本观测分析一、引言近年来，全球气候变化给人类社会带来了诸多挑战，极端天气现象频频发生。
2016年7月20日，河南省郑州市遭遇了一场罕见的极端暴雨，给城市带来了巨大的灾害。
本文将对这场极端暴雨的基本观测进行分析，以期为今后相关研究和应对极端天气的措施提供参考。
二、暴雨形成原因1. 气象背景7月20日，郑州市位于中国华中地区的内陆城市，这时正值梅雨季节，气候湿热。
高温和湿度的组合为暴雨的形成提供了条件。
2. 大气环流暴雨的形成与大气环流有密切关系。
郑州位于暖湿气流和冷干气流的交汇带，气温骤降会形成冷涡，引发对流云团发展，进而导致暴雨天气。
三、暴雨观测数据分析1. 降雨量从观测数据中我们可以看到，7月20日的降雨量异常巨大，全天的降水量达到了历史上罕见的400毫米以上。
这一降水量几乎相当于郑州市年平均降水量的三分之一，可见极端暴雨的突发性和猛烈程度。
2. 降水强度分析降水强度数据，我们发现短时间内的降雨强度非常大。
部分小时降水量超过100毫米，极大地增加了地表径流和城市内涝的风险。
3. 降水分布根据观测数据，降水分布呈现出集中性和不均匀性。
郑州市南部和东部地区降雨量较大，西部和北部地区降雨量相对较少。
这种不均匀分布的特点增加了城市内涝的程度。
四、极端暴雨导致的影响1. 水域涨水郑州市临近黄河，暴雨直接导致河水迅速上涨。
未能及时疏通排水系统的排水能力不足，使得部分地区周围的水面上涨过快，形成洪水。
2. 内涝灾害暴雨导致郑州市城区多个区域出现严重内涝灾害。
市政设施无法应对巨大的径流量，导致道路积水、密集低洼地区内涝等问题，车辆和行人无法通行。
3. 居民生活受到打击暴雨造成城市供电中断、交通瘫痪、通讯中断等问题，给居民的日常生活带来极大的不便和困扰。
五、极端暴雨应对措施1. 加强气象监测预警加强气象观测网络的建设，提高对极端天气的预测和监测能力，及早发出预警信息，提醒民众做好防范准备。
河南省近50年来最高最低气温和日照时数变化特征及其相关性分析
河南省近50年来最高/最低气温和日照时数变化特征及其相关性分析郭志君(河南大学环境与规划学院河南开封 475004)摘要：为了解河南省气温和日照的特征及变化情况,本文采用气候学统计分析方法，根据河南省18个观测站点1960～2012年间逐月最高气、最低气温和日照时数等方面的数据资料,主要运用线性倾向法，较详细地分析了河南省年均最高气温、年均最低气温和日照时数的特征及趋势变化，以及它们之间的相互关系。
结果表明：在近50年来，河南省年均最高气温总体呈增加趋势，在1966年（21.1℃）达到最高值，最低值为1964年（18.3℃），且四季最高气温的变化幅度为春>夏>秋>冬。
年均最低气温总体上也呈现增加趋势，在2007年达到最高（11.0℃），1969年为最低（8.6℃），且四季最低气温增加幅度为春>冬>夏>秋。
年均日照时数的下降趋势较为明显，下降率为8.5h/a，四季年均日照时数下降幅度为夏>秋>冬>春。
而年均最高气温与日照时数呈显著低度相关，年均最低气温与日照时数呈极其显著的高度相关。
关键词：河南省；气温；日照时数；变化分析1 前言作为地球上最重要的自然资源之一，气候与国家的经济发展和人们生活息息相关。
通常气候用来表明日、月、季、年或者更长时间气象特征的平均状态，是该时间段内各种天气的综合表现，用以指出某个区域冷、暖、干、湿等基本特点。
进入二十世纪以后，全球环境也在发生着明显的变化，尤其是步入二十一世纪以后，气候变化更加显著。
联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC)发布的数据的显示，在过去的一百年中，全球气温升高了0.4-0.8℃，这样的增加趋势在人类的历史中也是罕见的，而造成这种现象主要归因于人类的活动。
气候变暖还会导致干旱、洪涝、低温冷害和高温热浪等极端气候，而这些极端气候所造成的灾害会给全球经济以及人们的生活乃至生命带来明显的伤害。
近些年来，气候事件已经逐渐成为全球关注的热点问题。
河南省近50年来最高最低气温和日照时数变化特征及其相关性分析
河南省近50年来最高/最低气温和日照时数变化特征及其相关性分析郭志君(河南大学环境与规划学院河南开封 475004)摘要：为了解河南省气温和日照的特征及变化情况,本文采用气候学统计分析方法，根据河南省18个观测站点1960～2012年间逐月最高气、最低气温和日照时数等方面的数据资料,主要运用线性倾向法，较详细地分析了河南省年均最高气温、年均最低气温和日照时数的特征及趋势变化，以及它们之间的相互关系。
结果表明：在近50年来，河南省年均最高气温总体呈增加趋势，在1966年（21.1℃）达到最高值，最低值为1964年（18.3℃），且四季最高气温的变化幅度为春>夏>秋>冬。
年均最低气温总体上也呈现增加趋势，在2007年达到最高（11.0℃），1969年为最低（8.6℃），且四季最低气温增加幅度为春>冬>夏>秋。
年均日照时数的下降趋势较为明显，下降率为8.5h/a，四季年均日照时数下降幅度为夏>秋>冬>春。
而年均最高气温与日照时数呈显著低度相关，年均最低气温与日照时数呈极其显著的高度相关。
关键词：河南省；气温；日照时数；变化分析1 前言作为地球上最重要的自然资源之一，气候与国家的经济发展和人们生活息息相关。
通常气候用来表明日、月、季、年或者更长时间气象特征的平均状态，是该时间段内各种天气的综合表现，用以指出某个区域冷、暖、干、湿等基本特点。
进入二十世纪以后，全球环境也在发生着明显的变化，尤其是步入二十一世纪以后，气候变化更加显著。
联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC)发布的数据的显示，在过去的一百年中，全球气温升高了0.4-0.8℃，这样的增加趋势在人类的历史中也是罕见的，而造成这种现象主要归因于人类的活动。
气候变暖还会导致干旱、洪涝、低温冷害和高温热浪等极端气候，而这些极端气候所造成的灾害会给全球经济以及人们的生活乃至生命带来明显的伤害。
近些年来，气候事件已经逐渐成为全球关注的热点问题。
1961—2010年新郑市气温变化特征分析
1961—2010年新郑市气温变化特征分析摘要利用新郑市1961—2010年的气温资料，分别对气温的月际变化、年代际变化、年际变化和季节变化进行了分析，并用EOF法对50年年平均温度变化趋势的季节贡献率进行了分析。
结果显示：新郑市年内最热月份出现在7月，最冷月份出现在1月；50年来年平均气温从20世纪60—80年代持续降低，最冷期出现在80年代，90年代开始气温显著升高。
冬季、春季和秋季呈逐年升高趋势，夏季则呈降低趋势；冬季主要的增温趋势是主导1961—2010年年平均增温的最主要的因素。
AbstractThe monthly variation，decadal variation，annual variation and seasonal variation during 1961 to 2010 in Xinzheng City were analyzed in this paper.Meanwhile，the contribution rate of season for the change trend of average temperature was analyzed by mid-EOF method.The result showed that in Xinzheng City，the hottest month appeared in July，the most coldest month appeared in January. In lates 50 years，the average temperatures continues to drop from 1960s to 1980s，the most cold period appeared in the 1980s，a significant rise began in the 1990s. The trends of change of four seasons are complex.Winter，spring and autumn showed increasing trend，summer was reduced tendency. The main increasing trend in winter is the main factors of the annual average temperature half a century.Key wordstemperature；change；characteristic；Xinzheng Henan；1961 to 2010气候变暖是近100多年来地球环境最突出的变化[1]。
河南省近50年≥10℃界限温度的气候变化特征分析
河南省近50年≥10℃界限温度的气候变化特征分析潘攀1张方11.河南省气候中心，郑州，450003摘要气候是人类气候是人类赖以生存的重要自然环境之一，近百年来，地球气候正经历着以全球变暖为主要特征的显著变化。
在中国，近期气候变化对农业有重要影响。
农业对气候变化反映特别敏感。
随着全球变暖，特别是20世纪后半叶变暖异常突出的背景下，区域响应明显，中国气候带北移、作物生长期变长。
热量资源是划分自然区域和自然带的重要依据，是农业生产的重要自然资源。
衡量某地区热量资源的主要指标是不低于某一界限温度的积温及其相应的持续天数。
10℃是喜温植物适宜生长的起始温度和气候区划中的主要指标。
所以通常用稳定通过10℃积温及其持续天数和起止日期来表示某地区热量资源详细状况。
日平均气温≥10℃界限温度对农业生产布局具有重要意义。
日平均气温稳定通过10℃时，大多数喜温作物开始发芽，喜凉作物开始快速生长。
10℃也是绝大多数乔木树种发芽和枯萎的界限温度。
近年来气候变暖加剧，气候变化对界限温度的调整，尚需进一步研究。
为此，根据河南省111个代表站点1961～2009年逐日平均气温，计算并分析历年≥10℃界限温度的初终日、持续日数、活动积温及其变化趋势。
揭示近50年来≥10℃初终日、持续日数及活动积温的变化趋势和年代际变化特征，试图为优化农业布局、品种选择和搭配、农业产业结构调整提供参考依据。
结果表明，近50年来，全省≥10℃界限温度初日呈现提前的趋势，终日呈现推迟的趋势，持续日数增加，积温热量随之增加。
初日、终日和积温都有明显的年代际变化：≥10℃初日每10年提前2.1天左右，初日的提前与春季气温的增加趋势对应较好；≥10℃终日每10年推迟0.5天左右，终日多出现在10月中、下旬和11月上旬，终日的推迟与秋季的气温变化趋势相似；≥10℃的持续时间每10年增加2.7天左右，积温每10年增加47.5℃左右，积温在2000年以后增加较明显。
寒潮事件的时空分布特征分析
寒潮事件的时空分布特征分析寒潮是指极地大陆在冬季向南推进，带来强烈寒冷天气的现象。
它是一种极寒天气，对人们的生活、交通、农业等方面都有着重要的影响。
本文将从时空分布的角度对寒潮事件进行特征分析。
一、时空分布特征1. 时段分布特征寒潮事件主要发生在冬季，尤其是11月至次年1月的时间段。
在这个季节，因为大陆区域辐射冷却加强，冷空气势力较强，寒潮事件频率较高。
其中11月上旬和12月中旬至下旬是寒潮事件的高发期，这与高纬度地区冷空气活动的季节性变化有关。
2. 区域分布特征寒潮事件的区域分布主要受到大陆性冷高压和强冷空气活动的影响。
在中国东部沿海地区，尤其是长江以北的地区，寒潮事件频率较高，且强度较大。
这是因为这些地区受到大陆性冷高压的控制，冷空气较容易南下并且产生强烈的寒潮天气。
相比之下，中国的西部地区和南部地区受到寒潮事件的影响较小。
3. 持续时间特征寒潮事件的持续时间通常为3至7天，个别情况下可能会更长。
寒潮事件的持续时间与冷空气的强度和冷空气活动的强弱有关。
一般而言，强冷空气活动会导致较长时间的寒潮事件，而较弱的冷空气活动则持续时间较短。
4. 强度特征寒潮事件的强度可通过气温的变化来评估。
一般来说，寒潮事件造成的气温下降幅度较大，持续时间较长，表现为明显的寒潮天气。
强度较大的寒潮会对人们的生活、交通、农业等方面产生较大的影响。
二、寒潮事件的影响1. 生活影响寒潮事件会导致气温急剧下降，给人们的生活带来很大困扰。
人们需要加强保暖措施，防止感冒和其他寒冷相关疾病的发生。
此外，寒潮还会对水、电、燃气等供应系统造成影响，给人们的日常生活带来不便。
2. 交通影响寒潮天气会导致道路结冰、积雪等问题，给交通运输带来很大不便。
车辆行驶受阻，交通事故频发，航班、列车等公共交通工具的正常运行也会受到影响。
此外，寒潮带来的强风还会引发风力过大造成道路封闭和交通混乱。
3. 农业影响寒潮天气对农业产生较大影响，特别是对秋冬季产作物的生长和发育。
河南气候特点
河南省气候特征河南省位于北纬31°23′～36°22′，东经ll0°21′～1l6°39′,地跨暖温带和北亚热带两大自然单元的我国东部季风区内。
气候比较温和，具有明显的过度性特征。
南北各地气候显著不同，山地和平原气候也有显著差异。
全年四季分明。
总的气候特征是：冬季寒冷少雨雪，春短干旱多风沙，夏天炎热多雨，秋季晴朗日照长。
1 热量1.1 光照和太阳辐射光照是植物进行光合作用的必要条件。
河南省全年可得太阳辐射的总时数为4428.1～4432h，而实际日照时数又因地理环境和云雾的影响而不同。
全省实际日照时数在2000～2600h 之间，日照率大致为45%～55%。
其分布趋势为北部多于南部，平原多于山区。
黄河以北大部在2400～2600h，西部山地为2000h，其余地区都在2000～2400h。
太阳辐射是地表热量的源泉，根据日照站的实际观测，河南省全年太阳辐射量在113～510.7KJ/c ㎡。
各地区之间的差异比较明显。
如信阳的固始县比北部的安阳偏多33.7KJ/c ㎡。
从时间上看也有明显的变化，最低月值出现在12 月，全省大部分地区不到25.1 KJ/c ㎡；最高月值处在夏季（北部出现在6 月，南部出现在7 月），一般均在54.4 KJ/c ㎡以上。
1.2 气温河南省年平均气温一般在12.8～15.5℃之间。
分布趋势南部高于北部，东部高于西部。
豫西山地和太行山地，因地势较高，气温偏低，年平均气温在13℃以下；南阳盆地因伏牛山阻挡，北方冷空气势力减弱，淮南地区由于位置偏南，年平均气温均在15℃以上，成为全省两个比较稳定的暖温区。
全省冬季寒冷，最冷月（1 月）平均气温在0℃左右（南部在0℃以上，如信阳为2.3℃；北部在0℃以下，郑州为-0.3℃）。
春季四月气温上升较快，豫西山区升至13～14℃，黄淮平原可达15℃左右。
夏季炎热（7 月），平均气温分布比较均匀，除西部山区因垂直高度的影响，平均气温在26℃以下外，其他广大地区都在27～28℃之间。
中国极端气温时空变化特征的开题报告
中国极端气温时空变化特征的开题报告一、选题背景气候变化已成为当今全球性问题，各种极端气候事件也越来越频繁地出现。
中国是一个自然环境复杂的国家，在自然灾害方面也受到了很大的影响。
我们需要更深入地了解中国极端气温的时空变化特征，为我们的气候预测和适应策略提供更有针对性的建议和指导。
二、研究目的本研究旨在探究中国极端气温的时空变化特征、分析其成因及对社会、经济、生态等方面的影响，为应对气候变化提供科学依据和参考建议。
三、研究内容1. 是否存在明显的时空变化趋势。
使用统计方法分析中国各地区极端气温的时空变化趋势，确定变化程度与趋势，并为研究提供数据支持。
2. 形成机理研究。
将气候因素、环境因素、人类活动等可能影响中国极端气温的因素进行综合分析，探讨其对变化的影响和作用机制。
3. 对社会、经济、生态等方面的影响进行研究。
研究分析不同的气候变化对社会、经济、生态等方面的影响，计算其基本经济损失等，以此制定适应策略。
四、研究方法1. 采用数学统计方法分析中国不同地区极端气温的时空变化趋势。
2. 收集各物理环境因素（如大气温度、气压、湿度等）数据，并进行人类活动发展影响分析，筛选出对极端气温变化作用机理因素。
3. 采用模拟实验方法，以评估极端气温对社会经济和生态系统的影响，并制定相应的适应策略。
五、研究意义1. 本研究结果对气候变化的应对策略和规划具有指导意义，为社会决策者提供了科学的参考。
2. 本次研究结果对于贫困地区的保障资金、政策框架更好的管理、激励功能的发展和实施都具有很好的指导和参考作用。
3. 本次研究对于推动我国清洁能源的发展，构建气候友好型新型工业化具有重要的参考数据。
六、预期结论1. 对于气候变化发生的周期性的长期趋势和区域性长期趋势，可以得到一个总体的变化趋势图像。
2. 对于影响极端气温的因素和机理，可以指导我们进行更加全面的气候变化因素考虑和政策制定。
3. 对不同气象灾害（如洪水、旱灾、暴雨）造成的社会和经济影响，可以为灾害防治提供重要参考。
2021年河南省一次罕见暴雨过程的降水特征及成因
2021年河南省一次罕见暴雨过程的降水特征及成因2021年河南省一次罕见暴雨过程的降水特征及成因【前言】2021年7月，河南省遭遇了一场罕见的暴雨过程，导致了严重的洪涝灾害。
这场暴雨历时数日，降水量之巨已经超出了历史记录。
本文将以河南省2021年一次罕见暴雨过程为案例，探讨该次降水的特征以及可能的成因。
通过对这场罕见暴雨事件的分析，有助于增加我们对极端降水事件的认识，提高对灾害的应对能力。
【第一部分：暴雨过程的降水特征】暴雨过程的降水特征是了解该次事件的重要因素之一。
根据当地气象记录，此次暴雨过程的降水始于7月17日晚，并持续数日。
整个过程中，降水强度极高、降水范围广，几乎覆盖了整个河南省。
有些地方24小时降水量甚至超过了400毫米，引发了严重的洪水。
该次降水过程的特点如下：1. 高降水强度：暴雨过程中，多个地方连续出现了极端的降水强度。
降水强度的高峰期持续了数个小时，瞬时强降水频繁出现。
暴雨过程期间，大部分地区的降水强度均超过了100毫米/小时，一些地方甚至超过200毫米/小时。
2. 长时间降水：暴雨过程持续时间较长，降水几乎没有间断，从而导致了累积的降水量巨大。
降水过程中，降水时间超过了72小时的地方很多，且贯穿了多个日夜。
3. 广泛受灾范围：此次暴雨过程覆盖了整个河南省，并波及周边省份。
河南省的许多县市都受到了不同程度的灾情。
【第二部分：暴雨成因分析】暴雨成因的分析，有助于我们更好地理解此次罕见暴雨过程的形成原因。
结合当地的气象条件和环境特征，可以初步得出以下成因猜测：1. 受台风影响：这次暴雨过程与台风“烟花”有着一定的关系。
台风“烟花”北上途经福建和江苏，对河南省形成了辐合带和对流环境的影响，为持续降水提供了条件。
2. 强逆温层：在此次暴雨过程期间，河南省上空出现了较为明显的强逆温层。
逆温层下方，暖湿气流受到压制，垂直上升，局地形成了强烈的对流，并有利于强降水的形成。
3. 局地地形条件：河南省的地形复杂多变，山脉和平原共存，地势起伏较大。
1980—2019年江淮地区夏季气温变化及其异常年环流特征
Progress 研究进展1980—2019年江淮地区夏季气温变化及其异常年环流特征张露云 左洪超（兰州大学大气科学学院，兰州 730000）摘要：利用1980—2019年ERA5月平均2 m 气温资料、NCEP /NCAR 提供的大气环流资料以及NOAA 的海表温度资料，分析了江淮地区夏季气温变化及其异常年环流特征。
结果表明：江淮地区夏季气温整体呈波动上升趋势，冷暖交替出现，在2000年发生突变，空间分布上表现出整体一致性；气温变化主要受西太平洋副热带高压（简称西太副高）、东亚夏季风及西伯利亚冷空气的影响；高温年江淮地区为大范围的位势高度正距平控制，西太副高整体偏西偏强，江淮地区处于副高脊线附近，高纬度阻塞高压较强，低温年则反之；高温年赤道中东太平洋及西太平洋海温分布具有拉尼娜事件的特征，而低温年赤道中东太平洋及西太平洋海温分布具有厄尔尼诺事件的特征；赤道中东太平洋海温异常偏高年江淮地区气温整体偏低，偏低年反之。
关键词：江淮地区，夏季气温变化，夏季极端气温，大气环流特征DOI：10.3969/j.issn.2095-1973.2022.00.001Summer Temperature Changes from 1980 to 2019 in Jianghuai Region and Circulation Characteristics inAnomalous YearsZhang Luyun, Zuo Hongchao(College of Atmospheric Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000)Abstract: Based on ERA5 monthly average temperature of 2 m, NCEP/NCAR reanalysis data and NOAA SST data from 1980 to 2019, the summer temperature changes and circulation characteristics of anomalous years in Jianghuai Region were analyzed. The results show that the summer air temperature in Jianghuai Region exhibits a rising trend, with the fluctuation of cold and warm temperatures appearing alternately and the abrupt changes occuring in 2000, showing the overall consistency in spatial distribution. The temperature variation is mainly influenced by the West Pacific subtropical high (WPSH ), East Asian summer monsoon and cold air over Siberia. In the high temperature years, Jianghuai Region is controlled by a large range of positive geopotential height anomaly, and the WPSH is generally more westward and stronger. Jianghuai Region is near the ridge line of the WPSH, with strong blocking high at high latitude. Opposite situations occur in low-temperature years. In high temperature years, the SST distribution in equatorial middle-eastern Pacific and western Pacific is characterized by La Niña events, while in low temperature years, the SST distribution in the same region is characterized by El Niño events. The anomalous high SST years in equatorial Middle-Eastern Pacific are accompanied by the overall low temperature in Jianghuai Region and vice versa.Keywords: Jianghuai Region, summer temperature changes, extreme summer temperature, atmospheric circulation characteristics收稿日期：2022年3月5日；修回日期：2022年5月13日 第一作者：张露云（1996—），Email ：通信作者：左洪超（1964—），Email ：资助信息： 国家自然科学基金项目（41875009）；光伏出力精细预报及光伏建设对碳收支影响研究（lzujbky-2021-sp61）0 引言随着全球气候的不断变化，气候问题已成为国内外学者的研究热点，也是决策者和民众关注的热点。
开封市近30年强对流天气变化及环流形势特征
开封市近30年强对流天气变化及环流形势特征李姝霞;喻谦花;刘莹莹;康暑雨;孙欣【摘要】Using five ground stations observation datas of Kaifeng from 1981 to 2010,the climatic characteristics of severe convective weathers, including short-time hard rain, thunderstorms and strong winds, hail, tornadoes have been analyzed. The results show that the order of occurrences from more to less is as follows: short-time hard rain, thunderstorms and strong winds, hail, and tornadoes. The short-time hard rain in Kaifeng gradually increased from the southwest to the northeast, mainly appearing in April to September. The frequent period of short-time heavy rainfall often occurs in July and August, and the short-term precipitation maximum of Kaifeng occurring on July 26,1996, is 170.7 mm. Thunderstorms and strong winds which usually appear in late spring to summer each year occurred in the western most, and followed by the eastern. And thunderstorms and strong mainly appear in June and July. Hail fall times in the northern are more than those in the southern. Except winter, hailin other seasons can appear. And hail often occurs in April to July. The occurrence of tornadoes in Kaifeng is small probability event the recorded is only twice appearing participly in spring and summer.%利用1981-2010年开封地区五个地面观测站观测资料,对强对流天气包括短历时强降雨、雷雨大风、冰雹、龙卷的气候特征进行统计分析.结果表明:强对流天气出现次数由多到少依次为短历时强降雨、雷雨大风、冰雹、龙卷.开封短历时强降雨自西南到东北逐渐增加,一年中主要出现在4-9月,7、8月为短历时强降雨多发期,极值出现在1996年7月26日开封站,雨量为170.7 mm/h.雷雨大风西部多,东部少,一般出现在每年的春季到夏季,6-7月为雷雨大风高发期.冰雹北部多,南部少,除了冬季外,其他季节均会出现,4-7月为冰雹的多发期.开封龙卷的发生为小概率事件,有记录的龙卷风只有2次,分别出现在春季和夏季.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2012(030)004【总页数】4页(P492-495)【关键词】强对流天气;变化特征;环流形势【作者】李姝霞;喻谦花;刘莹莹;康暑雨;孙欣【作者单位】开封市气象局,河南开封475000;开封市气象局,河南开封475000;开封市气象局,河南开封475000;开封市气象局,河南开封475000;开封市气象局,河南开封475000【正文语种】中文【中图分类】P467强对流天气是指短历时强降雨、雷雨大风、冰雹、龙卷等，一般具有发生突然、移动迅速、天气剧烈、破坏性强等特点，并经常造成人员伤亡和财产损失.以往的研究多着重于产生强对流的天气形势及预报着眼点，尤其是对一次过程中的某种对流性天气的环流背景、物理量诊断分析以及雷达、闪电等探测资料的应用进行分析.王丽荣等对北京对流性天气的高空气候背景分析[1]，许焕斌等对冰雹形成机制进行研究，得出了强对流性天气形成的机理[2].陈传雷等对辽宁省强对流性天气的气候特征进行了分析[1].强对流天气气候特征的分析研究是预报其发生时间和地点的基础，充分认识其规律和特征是提高强对流天气预报准确率的前提.本文通过对开封地区短历时强降雨、雷雨大风、冰雹、龙卷4种强对流性天气的气候特征进行统计和分析，揭示其发生规律，为强对流性天气预报预警工作提供参考，为准确掌握强对流性天气的变化规律提供科学依据.1.1 资料来源所用资料来源于开封地区（开封、兰考、尉氏、杞县、通许5个观测站）气象观测资料.雷雨大风、冰雹、龙卷统计资料均采用1981—2010年5个气象观测站的地面气象记录月报表资料.短历时强降雨的统计资料采用1981—2010年常规自记和自动站降水资料，日期的时间界限为20时—20时（气象日界）.1.2 统计方法在选取的强对流天气资料中，将某站某日出现降雨量大于等于20 mm/h的次数，定义为该站当日的短历时强降雨次数；将某站某日出现阵风风速大于等于17.0m/s（8级）且同时出现雷雨的次数，定义为该站当日的雷雨大风次数；将某站某日出现的冰雹次数，定义为该站当日的冰雹次数；某站某日出现的龙卷次数，定义为该站当日的龙卷次数.2.1 短历时强降雨的时空分布特征短历时强降雨是指短时间内降水强度较大，降雨量达到或超过某一量值的天气现象.这一量值的规定，全国各地气象台站不尽相同，河南省一般将降水量大于等于20 mm/h的降水定义为短历时强降雨.2.1.1 短历时强降雨的地域分布总的来看，1981—2010年5—8月开封地区短历时强降雨年平均次数的地理分布出现的次数为西部少，东部多；自西南向东北逐渐增加，尉氏最少，年平均次数不足2.5次；杞县最多，年平均超过2.9次，总体来看差别不很大.2.1.2 短历时强降雨次数的年变化分析1981—2010年开封地区每10年短历时强降雨出现的次数，发现呈波动变化特征，20世纪80年代出现次数较少，90年代出现次数明显增加，2000年后又有减少趋势.其中，1994年、1998年最多，均为26次，1997年最少，为3次.2.1.3 短历时强降雨的月变化分析开封地区短历时强降雨的月变化可以看出，除冬季外，其他季节均可出现短历时强降雨，但主要出现在4—9月.7月、8月为短历时强降雨多发期（与暴雨的多发时段一致[4]），出现频率分别为40.5%和32.1%.开封短历时强降雨最早出现在4月，在5—9月快速增加，10月迅速减少，近30年来10月短历时强降雨只出现过1次.2.1.4 短历时强降雨的日变化由短历时强降雨日变化可以看出，每个时次均有可能出现短历时强降雨.开封短历时强降雨的日变化也较明显，曲线呈多波型，5时、8时、16—20时、23—3时出现次数较多，8时出现次数最多，其次是5时.由于白天地面不断吸收太阳发出的短波辐射，温度上升，并且放出长波辐射加热大气，故近地面的空气会从地球表面接受足够的热量而膨胀，密度减小，这时大气处于不稳定的状态.午后到夜里气温下降，空气中包含的水蒸汽就会凝结成水滴，由于强烈的上升运动的作用，形成对流云，最后下降成雨.2.1.5 短历时强降雨的极值分布开封短历时强降雨1 h雨量大于100 mm的有4次，分别出现在开封、兰考、杞县，位于开封地区的北部、东部，集中出现在20世纪90年代，降水量极值为170.7 mm/h，1996年7月26日出现在开封观测站.2.2 雷雨大风的时空变化特征雷雨大风指风速大于等于17.0 m/s（风力8级）并伴有雷雨出现的天气现象.雷雨大风发生时常常有大风、雷电和强降雨相伴出现，有时伴有冰雹，影响范围一般为几公里至几十公里.2.2.1 雷雨大风的地域分布开封雷雨大风年平均次数的地理分布为西部多，东部少，即由多到少依次是开封、尉氏、兰考、杞县、通许.由于雷雨大风常发生在存在强烈下沉气流的雷暴高压（冷区）和存在上升气流的暖区之间狭窄的风向切变带处，雷暴大风的形成需要较强的上升运动和不能过高的可降水量.雷雨大风多发区域多是影响开封干冷空气与暖湿空气边缘最先交汇的区域，此区域也最容易发生雷雨大风天气，随着冷空气势力的减弱，暖湿空气势力的增强，容易转变为强降雨. 2.2.2 雷雨大风次数的年变化从1981—2010年开封年雷雨大风出现次数可以看出其每10年为一阶梯呈逐渐减少趋势，由20世纪80年代的64次减少到2001—2010年的35次，其中南部减少幅度较大.1985年雷雨大风气候出现的次数最多，为15次；之后呈波动减少趋势，1993年、2005年、2010年没有出现，表明雷雨大风次数的年变化较大.2.2.3 雷雨大风次数的月变化从1981—2010年开封地区雷雨大风月变化可知，雷雨大风一般出现在每年的春季到夏季，即每年的4—8月.6月、7月为雷雨大风高发期，出现频率分别为28.3%和42.1%.雷雨大风的这种月变化是由开封的气候条件所决定的.5月低层西南暖湿气流日趋活跃，高空多为华北冷槽控制下的不稳定天气形势，冷暖气流经常交汇对峙，大气中不稳定能量不断聚集，水汽条件、热力条件和动力条件均有利于对流发生发展，从而形成局地雷雨大风天气.夏季，开封地区多受低层切变线和副热带高压影响，大气中也易形成不稳定气流，产生雷雨大风天气.在1981—2010年这一时段，开封地区雷雨大风最早出现在1983年3月4日，区域在尉氏，最晚出现在1993年11月16日，区域为开封.2.2.4 雷雨大风次数的日变化由雷雨大风日变化可知，开封地区23时到13时很少发生雷雨大风，3时后到8时没有出现过；16时后出现次数明显增加，22时之后减少.总的来看，78.3%的雷雨大风出现在16—22时，其中以17—18时、20—21时出现的最多，为29次，占总次数的50%以上.其原因主要是由于午后太阳直接辐射加强，地面升温加快，地面加热和太阳辐射加热使近地层空气温度快速升高，若高层有冷空气活动，便形成了强烈的不稳定层结，配合水汽条件和抬升触发机制，易形成对流云，导致雷雨大风.2.3 冰雹的时空变化特征冰雹是由于冰晶或雨滴在对流云中上下翻滚凝聚而降落的固体降水[2].冰雹是开封地区的灾害性天气之一，经常给工农业生产及人民生命财产安全带来严重的危害.如2009年6月14日出现在开封市到杞县一带的冰雹，伴有短历时强降雨局部短时大风，造成农作物受灾，房屋倒塌，1人死亡多人受伤，直接经济损失1000多万元.2.3.1 冰雹的地理分布开封地区1981—2010年冰雹总次数的地理分布具有显著的特点，总的来看，南部少、北部多，兰考最多，为10次，通许最少，有3次.冰雹的这种地理分布及形成机理与开封地区的地理位置有很大关系.冰雹的形成与否取决于积雨云中是否有强而不均匀的上升气流和不稳定能量的大小.开封东部的兰考毗邻黄河，有更适合的水汽条件，土壤多为沙土地，植被覆盖率较低，温度变化剧烈，午后升温明显，在一定的环流背景下，在相同的对流有效位能（CAPE）环境条件下，有较好的水汽、热力和动力条件，该地的空气块更容易自由地形成对流活动，使对流急速发展而出现冰雹.由于冰雹持续时间短，影响范围不大，故有些在气象记录中不能充分反映出来.2.3.2 冰雹次数的年变化 1981—2010年开封年冰雹出现次数呈总体减少趋势.其中，1982年、1996年最多，分别为3次，30年中有10年没有出现过冰雹，特别是2000年后冰雹出现次数明显减少.2.3.3 冰雹次数的月变化开封地区除了冬季外，其他季节均会出现冰雹，但4—7月为冰雹高发期，出现频率为75.9%.从天气学背景分析，4—6月西南暖湿气流日趋活跃，中低层易形成辐合系统，高空常常有较强冷平流随高空槽南下影响开封，冷暖空气经常交汇对峙，水汽条件、热力条件和动力条件均较好，大气不稳定性强且深厚，从而易形成局地冰雹天气.7月开封多受副热带高压和中低层切变线影响，也易形成不稳定的天气而产生冰雹.在1981—2010年这一时段，开封冰雹最早出现在3月16日（1996年，兰考），最晚出现在11月18日（1992年，杞县）.2.3.4 冰雹次数的日变化开封地区冰雹次数的日变化十分明显，即冰雹多出现在中午后至傍晚后，在21时后到7时之间、8时后到12时之间没有出现冰雹的记录7—8时、12—13时出现过一次，冰雹发生时段集中在14—21时，降雹次数占总降雹数的93.6%，其中以19时出现最多，出现频率为25.8%，其次是15时和20时，出现频率均为12.9%.出现这种变化主要是由于午后太阳辐射加强，使近地层的空气温度升高，产生较强的上升运动，便形成了强烈的不稳定层结，若高层有冷空气活动，配合水汽条件和抬升触发机制，易导致冰雹发生.2.3.5 冰雹持续时间由于冰雹形成环境条件的差异，造成冰雹云的尺度大小、强度有所不同，使得冰雹发生时持续时间的长短也不同.在1981—2010年这一时段对开封有记录的29次冰雹统计后发现，降雹持续时间最长为26 min，出现在1982年3月23日，地点为杞县，降雹时间为19时34分—20时；降雹时间最短的不到1 min.2.4 龙卷风的时空分布特征龙卷风是大气中最强烈的涡旋现象[5]，易发生在比较空旷的地域，直径从几十米到几百米，一般伴有雷雨，有时也伴有冰雹，风力有时可达12级以上.龙卷风影响范围虽小，但破坏力极大，可造成重大人员伤亡和财产损失.由于龙卷风持续时间短，影响范围小，常规地面气象台站对其监测非常困难，发生在距观测站较远的一些龙卷风，由于没有被专业人员及时观测到，在气象记录中不能反映出来.从开封地区5个地面观测站看，1981—2010年有记录的龙卷只有2次，分别为1991年7月20日出现在尉氏、1992年3月26日出现在通许.开封地区处于内陆中原腹地，龙卷风的发生为小概率事件，因此无法对其进行深入研究.3.1 环流形势3.1.1 低槽型在此种形势下，欧亚500 hPa等压面图上，低压槽主体往往在华北地区，槽后有温度槽配合，低压槽后有较强的冷平流，又称华北冷槽型.强对流天气发生前，500 hPa欧亚天气图上为径向型环流，低压槽位置在100～120°E，30～45°N，槽后为西北气流或西西北气流，风速较大，一般在16 m/s 以上，槽后有温度槽相配合，冷平流较强.850 hPa欧亚天气图上，开封地区上空5月、6月受12～16℃的暖中心控制，7月、8月受20℃的暖中心控制或有切变线、低涡等系统，未来24 h内低压槽携带冷空气移过开封，冷暖空气交汇将发生强对流天气.3.1.2 横槽型强对流天气发生前，欧亚500 hPa等压面图上，横槽位置在东经100～115°E、北纬40～42°N范围内，横槽后有较强的冷空气堆积；850 hPa图上在中国大陆中西部为一高压带，在110～120°E，30～40°N范围内有大于或等于12℃的暖中心存在，开封地区处在高压带前部暖中心内，未来24 h内横槽转竖后将移过开封地区，冷空气随着横槽的转竖侵入开封地区，冷暖空气交汇将发生强对流天气.3.2 环境条件和气象要素环境条件和气象要素是预报强对流天气发生与否的重要因子.首先环境条件中对不稳定能量进行判断，利用附近站郑州的tlogp图资料分析，有不稳定能量存在，大气层结为不稳定，k指数大于30℃，沙氏指数小于0℃.湿度变化表明：强对流天气发生前开封地区地相对湿度持续上升，低层温度露点差较小，空气潮湿；而高空相对干冷，在这种低层相对潮湿的大气中，整层抬升将使大气环境更不稳定.温度变化表明：强对流天气发生前，开封地区地温持续上升，最高气温大于30℃维持数日.在这种高温高湿不稳定性增强的大气环境中，若有冷空气侵入，将发生对流天气.1）开封短历时强降雨自西南到东北逐渐增加，主要出现在4—9月，7、8月为短时强降雨多发期，8时出现次数最多；短时降水极值1996年7月26日出现在开封，为170.7 mm/h.2）雷雨大风西部多，东部少，一般出现在每年的春末到夏季，6—7月为雷雨大风高发期；以17—18时、20—21时出现最多.3）冰雹北部多，南部少，除了冬季外，其他季节均可出现，但4—7月为多发期.冰雹发生时段集中在14—21时，其中以19时出现最多，降雹持续时间最长为26 min.4）开封有记录的龙卷风只有2次，分别为1991年7月和1992年3月.开封地区处于内陆中原腹地，龙卷风的发生为小概率事件.5）强对流天气虽具有发生突然、移动迅速的特点，但经对多个历史个例的分析，建立了强对流天气概念模型低槽型和横槽型，且开封地区强对流天气80%以上由这两种天气型产生，据此对强对流天气的可预报性大大提高.参考文献:［1］王丽荣，裴宇杰，陈明轩，等.北京对流性天气的高空气候背景分析［J］.气象与环境学报，2007（5）：1－7.［2］许焕斌，段英.冰雹形成机制的研究并论人工雹胚与自然雹胚的“利益竞争”防雹假说［J］.大气科学，2001，25（2）：277－288.［3］陈传雷，吴晓峰，孙晓巍，等.辽宁省强对流性天气的气候特征分析［J］.气象与环境学报，2010，26（3）：27－33.［4］王其英，仝文伟，李姝霞，等.开封近 50 年暴雨、大暴雨时空分布特征分析［J］.河南科学，2010，28（10）：1322－1326.［5］鹿世瑾.福建龙卷风的活动特点［J］.气象，1996，22（7）：36－39.。
豫东南龙卷风时空分布和灾害特征
（ 南 省 气候 中 心 ， ５０ ３ 河 郑卅Ｉ ０ ０ ） ４
摘 要 ：根 据 中 国 气 象 灾 害 大 典 、 鉴 、 国 与 河 南 省 气 候 影 响 评 价 等 文 献 ， 豫 东 南 区域 １４ － ０ １ ３ 年 全 对 ９ ９ ２ １ 年 Ｏ次
龙卷 风 的 历 史 记 录 逐 个 进 行 了 时 空分 析 和 富士 达 分 级 ： ３ａ来 发 生 于 ６ ７月 的 龙 卷 风 占 总 次 数 的 ２ ３ ２ ６ 、 ／ ；０世 纪 ８ Ｏ
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２ １ 时 间 分 布 特 征 ． ２ １ １ 年 代 际 和 年 际 变 化 特 征 ．．
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图 １ 豫 东南 区域 龙 卷 风 历 年 发 生 次 数
２ １２ 季 、 、 ．． 月 日变化 特征 豫 东南 调查 区 域 的 ３ ０次 龙 卷 风 主要 在 ５ 月 —９ 出现 ， 月对应 次 数分 别 为 ４、 、３ ５和 １次 （ 图 各 ７ １、 见
２ ， 早 发 生 月 份 比豫 西 早 一 个 月 左 右 （ 西 ５月 ）最 豫 极 少 有 龙 卷 风 出 现 ） 出 现 最 多 的 是 ７月 （ 我 国 中 ， 与
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