中国近几十年来温度破纪录事件的蒙特卡罗模拟研究和时空分布特征分析

摘要

本文基于南京市1961-2000年40年逐日观测高温、低温资料集和中国气象局公布的中国740个常规观测站气候资料数据集，通过确定高温、低温的概率分布，构建了与实际气候要素序列具有相似概率密度分布的替代函数。根据替代函数的相拓展性质： 1.采用蒙特卡罗方法，分析了南京市1961-2000年40年日观测温度资料中的高温、低温破纪录事件的统计规律，并比较了20世纪全球变暖(v=0.006℃/a)和南京市近40年来变暖(v=0.017℃/a)背景对其统计规律的影响。理论分析和蒙特卡罗模拟结果均表明： (1)近40年来南京市第七个高温/低温破纪录事件的最可几发生强度与√k(k=1，2，3……)呈线性增长，而年发生高温/低温破纪录事件的频率随时间t呈1/(t+1)的衰减趋势，且年平均温度高的年份，年发生高温/低温破纪录事件的概率大/小，反之亦然。 (2)20世纪的全球变暖速率(v=0.006℃/a)和南京市的变暖速率(v=0.017℃/a)在短期内还不至于能引起高温/低温破纪录事件的发生强度和发生频率的明显变化，但是，持续变暧最终将会使年发生高温破纪录事件的频率渐渐地收敛于一个常数，近似等于变暖速率的值。 (3)此外我们也研究了日温度之间的一阶自相关、长程相关和方差变化对高温/低温破纪录事件的影响，结果发现异方差和弱的自相关和长程相关对高温/低温破纪录事件的发生强度和概率的影响基本可以忽略。 2.利用破纪录事件概率分布理论和中国1960-2005年近46年逐日最高、最低温度资料，对中国近46年来高温、低温破纪录事件频次和强度的时空分布特征进行了统计分析。得到了以下结论： (1)在全球变暖背景下，1976-2005年以来，中国实际检测年均发生高温RBE频次明显增多而低温RBE显著减少。中国实际检测年均发生高温RBE频次为15次，多于理论值2.5次左右，而低温RBE则少于理论值约4.5次，仅有8次。高温/低温破纪录事件的分布具有明显不均匀性，存在区域差异。高温RBE多发生于中国西北、华北、东北和青藏高原一带，低温RBE在这些地方明显偏少。 (2)在温度RBE年发生频次相对趋势上，近46年来，中国大部地区高温RBE频次有一定程度的增加而低温RBE呈现全局性的减少趋势。中国范围内除黑龙江东部、新疆西部、江淮地区、四川大部、广西、贵州、湖南、重庆等少数地方年发生高温RBE频次趋势不明显，其余大部地方均呈现较明显的增加趋势，尤以内蒙古中西部地区最为明显。对于低温RBE，中国范围内除四川北部的部分地区呈现较小的增加趋势外，其他绝大部分地区均呈现较明显的减少趋势，尤其以中国东北东部、内蒙中部、西北南部和华东地区最为明显。 (3)对RBE强度趋势进行分析发现，高温RBE强度在中国高纬度地区略有增强而低温RBE强度在高纬度地区及新疆、青藏高原则有一定的缓和，值得注意的是低温RBF强度在中国南部大部地区呈现较明显的增强趋势。 (4)温度RBE年发生频次和太平洋暖池指数的相关研究表明，高温、低温RBE相对频次均和太平洋暖池指数显著相关，基于此，可以利用太平洋暖池异常对中国温度RBE的预测或预警提供一定依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景与意义

1.2研究现状

1.3科学问题和研究内容

1.3.1本文所要解决的主要科学问题

1.3.2主要研究内容

参考文献:

第二章气候变化中温度破纪录事件的蒙特卡罗模拟研究

1.引言

2.观测资料

3.日温度分布

4.破纪录事件的理论研究

5.破纪录温度的Monte-Carlo模拟

5.1.破纪录温度的发生强度

5.2.年发生破纪录高温的概率

5.3.第k个破纪录温度发生在第t年或者第t年以后的累积概率

6.全球变暖对高温破纪录事件的影响

6.1.全球变暖对破纪录高温发生强度的影响

6.2.全球变暖对年发生破纪录事件概率的影响

6.3.全球变暖对第k个破纪录高温发生在第t年或者第t年以后的累积概率的影响

7.方差的变化对破纪录事件的影响

8.相关性对破纪录事件的影响

8.1.相关性对高温破纪录事件发生强度的影响

8.2.相关性对年发生高温破纪录事件概率的影响

8.3.相关性对第k个破纪录高温发生在第t年或者第t年以后累积概率的影响

9.本章小结

参考文献

第三章近46年来中国温度破纪录事件的时空分布特征分析

1.引言

2.资料介绍

3.温度RBE的定义及其理论分析

3.1.温度RBE的定义

3.2.温度RBE的理论分析

3.3.温度RBE频次的年均分布

3.4.温度RBE频次的季节性特征

3.5.温度RBE年发生频次变化趋势

3.6.温度RBE平均强度的变化趋势

4.温度RBE与太平洋暖池的关系

5.本章小结

参考文献:

第四章总结与展望

现已发表(完成)的论文情况

致 谢