近46年来中国温度破纪录事件的时空分布特征分析

利用概率分布理论和中国近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.结果表明：1976—2005年以来,中国实际检测年均发生高温破纪录事件频次多于理论值2.5次左右,而低温破纪录事件则少于理论值约4.5次,这与全球增暖趋势相一致.高温破纪录事件多发生于中国西北、华北、东北和青藏高原一带,低温破纪录事件则相反,在这些地方明显偏少;在温度破纪录事件年发生频次相对趋势上,中国大部地区高温破纪录事件频次有一定程度的增加而低温破纪录事件呈现普遍减少趋势; 关键词： 破纪录事件 气候变化 极端事件 中国气候     

全球变暖对高温破纪录事件规律性的影响

分别采用高斯分布函数和偏态分布函数分析了厦门市1954—2004年51年日观测温度资料中的高温破纪录事件的统计规律,并以此采用蒙特卡罗方法对厦门市未来高温破纪录事件发展趋势进行了模拟.结果显示:厦门近50年来6月的日温度观测资料更符合偏态函数统计规律性; 但理论研究表明偏态函数与高斯函数有着同样的收敛极限,即Gumbel 分布函数. 模拟结果还显示:在全球增暖背景下的基于偏态函数分布的蒙特卡罗模拟能较好地揭示未来厦门市极端事件发生规律, 并对厦门未来的10年6月份日温度概率分布做了预测.全球增暖背景,一方 关键词： 高温破纪录事件 蒙特卡罗模拟 偏态分布函数     

气候变化中高温破纪录事件的蒙特卡罗模拟研究

采用蒙特卡罗方法,分析了南京市1961年—2000年40?a日观测温度资料中的高温破纪录事件的统计规律,并比较了20世纪全球变暖和南京市近40年来区域变暖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：近40年来南京市第ｋ个高温破纪录事件的最概然发生强度与k（k=1,2,3,\:）呈线性增长,而年发生高温破纪录事件的频率随时间t呈1/（t+1）的衰减趋势,且平均温度高的年份,发生高温破纪录事件的概率较大,反之,概率较小. 结果还表明：20世纪的全球变暖速率（ｖ=0.006?℃/a）和南京市区域的变暖速率（ｖ=0.017?℃/a）在短期内还不至于引起高温破纪录事件的发生强度和发生频率有明显变化,但持续变暖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. 此外,还研究了日温度之间的自相关和方差变化对高温破纪录事件的影响,研究发现异方差和弱的自相关对高温破纪录事件的发生强度和概率的影响基本可以忽略. 关键词： 高温破纪录事件 蒙特卡罗模拟 全球变暖     

中国近50年气候破纪录温度事件发生概率分析

随着全球变暖趋势的不断增强,破纪录温度事件（record breaking temperature events, RBTE）发生的频次呈现不断增加的特点.基于已知当前年份的温度记录,未来五年内这个记录被打破的概率是多少？即未来五年内发生新的RBTE的概率是多少？这是目前国内外学术界关注的前沿科学问题之一.文中基于概率统计模型研究在不同情景下RBTE发生概率,并与实际观测资料检测结果作对比分析,研究近50年中国RBTE发生概率的变化与全球增暖的关系.结果显示,RBTE发生概率的大小依赖于温度的增长趋势和相 关键词： 破纪录温度事件 全球增暖 极端事件     

基于信息分配和扩散理论的东北地区干旱脆弱性特征分析

基于信息分配和扩散理论, 结合标准化降水指数和东北三省(黑龙江、吉林、辽宁)旱灾灾损指数, 综合考虑了气象因子与社会因子, 分析了我国东北三省1971–2012年的干旱脆弱性特征, 并进一步计算了我国东北三省的干旱风险. 使用信息分配方法估计干旱强度概率分布, 采用二维正态信息扩散方法构造了干旱强度与旱灾灾损的脆弱性关系, 将干旱强度的概率分布与脆弱性折线相乘求和(离散分布)或积分(连续分布)即可得到多年平均风险. 研究表明, 针对灾损的小样本事件引入信息分配和扩散方法对小样本数据进行分析, 获取的干旱强度概率分布比简单直方图法所得更加平滑, 而以事件为因、灾损为果得到干旱强度-旱灾灾损的脆弱性关系, 物理意义明确, 所得脆弱性关系折线也比较符合实际情况, 并且不同样本长度所得结果相近, 对样本长度不敏感, 较好地克服了小样本分析的不稳定性. 关键词： 信息分配和扩散理论 标准化降水指数 脆弱性 风险     

中国西南地区干旱Copula函数模型对样本量的敏感性分析

基于中国西南地区(四川省、云南省、贵州省和重庆市) 89个站点1961-2010年的逐月标准化降水指数序列, 利用游程理论和Copula函数建立干旱历时和干旱强度的概率模型, 基于该模型讨论了干旱事件样本量对分布参数、干旱类型的出现概率及联合重现期的影响. 结果表明: 分布参数稳定对样本量的要求较大, 部分区域样本量要求大于50, 并且各参数对样本量的要求不一致, 又以干旱强度分布的参数对样本量的要求最大; 干旱事件样本量为10个左右求得的干旱类型出现概率和联合重现期与样本量为40求得的结果已无明显差异, 以计算结果作为标准可大幅降低统计模型建立对样本量的要求, 进而表明起止时间不一致和具有缺测数据的站点仍可建立干旱历时和干旱强度的分布函数; 气候变暖对模型建立所需的最少样本量影响不大, 样本量波动在± 5之间, 即统计模型具有一定的稳定性, 同时气候态的划分降低了分布检验对样本量的需求, 易于模型的建立.     

基于游程理论和两变量联合分布的中国西南地区干旱特征研究

基于中国西南地区(四川省、云南省、贵州省和重庆市)89个站点1961—2010年的逐月标准化降水指数序列,利用游程理论和Copula函数分析了这一地区不同等级和不同历时干旱的出现概率及重现期特征.结果表明:西南地区的干旱事件多为历时小于4个月、强度小于3的干旱事件;月内轻旱、月内中旱、季内特旱和跨季特旱的概率较大.干旱历时小于3个月和干旱强度为中旱以下的干旱类型多出现在西南地区的东部和西部,而干旱历时大于3个月和干旱强度为重旱以上的干旱类型多出现在西南地区中部.西南地区东部和西部的重现期大于中部地区,且随着干旱历时和干旱强度的增大,重现期空间差异越明显.而且,各气候态下相同干旱类型的概率差值不大,概率波动范围为±0.05,即随着时间推移,各干旱类型出现的概率均未出现较大幅度的变化.     

中国近1000年旱涝的持续性特征研究

应用中国近531年旱涝指数和近1041年干湿指数,定义干旱(湿润)等级,滑动计算原指数序列各干旱(湿润)等级的出现次数,发现各等级出现的次数与其窗口长度之间均遵循指数分布P_i(x)=Ae^-γx.结合指数分布的数理意义,定义指数特征值γ的倒数λ为描述旱(涝)持续性的尺度因子并对华北和江淮流域旱(涝)发生的持续性特征进行研究.结果表明：旱尺度因子的空间分布表现为由北向南呈带状式波动分布,我国北方地区干旱的持续性相对长江流域要长一些,由北向南三个区的旱尺度因子的均值分别为187,162,182.旱涝指数序列中旱或偏旱(涝或偏涝)相对集中的时段对旱(涝)持续性影响较显著,12世纪末期、13世纪早期、17世纪早期和20世纪末期华北和江淮流域发生时间上同步、空间上尺度较大的极端干旱事件的概率较高,这也从侧面验证了旱涝指数序列中群发现象的存在;华北地区1260—1280年(对应的气候背景为中世纪暖期的末期)的旱涝指数对旱尺度因子的影响较1980—2000年(对应的气候背景为20世纪全球增暖)的情况更显著;1260—1280年这一时段旱或偏旱年数较1980—2000年也要多一些.因此,在气候较暖的时期可能易发生强度大、范围广的同步干旱事件,而近30年的中国北方干旱化可能是自然变率起主导作用下人为变率和自然变率共同作用的结果. 关键词： 旱(涝)尺度因子 持续性 群发性 指数分布     

中国旱涝极端事件前兆信号及可预测性研究

基于百分位,研究了Lorenz系统极端事件的前兆信号分布特征及可预测性;利用前兆信号及接收器算子特征曲线(receiver operator characteristic curve,ROC曲线)对中国旱涝极端事件可预测性进行研究,得到了极端事件的可预测效果与序列的自相关性、极端事件的极端程度之间的关系.研究表明,无论是Lorenz系统分量序列还是Palmer干旱指数序列(Palmer drought severity index, PDSI),存在极端事件的可预测性随极端程度增强而增加的现象.同时对各区域极端旱涝事件前兆信号及可预测性进行分析,为中国旱涝极端事件的预测提供一定科学依据. 关键词： 极端事件 前兆信号 可预测性     

基于HBHE的毫米波辐照下大鼠皮肤温度场研究

推导出了基于高斯分布的毫米波的功率分布函数,并分别根据传统的pennes方程和新提出的HBHE方程以及毫米波在动物皮肤内的传播特性,建立了33.5 GHz毫米波不同辐照强度下的大鼠皮肤的非稳态多层传热模型,在二维柱坐标下进行离散计算,得到了长时间辐照条件的温度变化规律,并将理论结果与实验数据进行了比较,发现HBHE的结果与实测结果更为吻合,特别是在高功率条件辐照下,与实测结果基本一致,验证该理论模型的优越性。     

中国月极端高温对大气涛动的响应

利用广义帕雷托分布(GPD)模型研究了中国1960—2007年740站月极端高温(monthly extreme high-temperature,MEHT)对大气涛动响应的分布特征.通过构建空间GPD模型,分别将北大西洋涛动(NAO)和南方涛动(SO)作为强迫因子引入模型,考察了9种情景下MEHT响应的区域规律.结果表明NAO和SO对MEHT分布有潜在强迫作用,MEHT产生响应的空间分布主要集中在东北、青藏高原东部及长江、黄河流域和华南部分地区.具体表现为：1)MEHT明显依赖于NAO的敏感区为东北,其 关键词： 月极端高温 广义帕雷托分布 大气涛动 遥响应     

中国旱涝时空分布特征分析

基于帕尔默干旱指数 (Palmer drought severity index, PDSI) 中国数据库和中国160个站点的月降水资料, 运用趋势分析、对比分析和EOF等方法, 对1961–2010年间中国旱涝时空演化特征进行了分析. 结果表明: 春季的PDSI的年代际空间分布特征与PDSI 的年代际空间分布特征相似; 夏季和秋季的PDSI的地区差异比较明显, 尤其是秋季更为明显. 从时间演化上来看, 中国华北、东北、西南地区的变干趋势较明显, 另外变湿比较明显的区域为西北西部. 对1961–2010年夏季的PDSI进行经验正交函数 (EOF) 分析, 可以发现, 20世纪80年代以来, 中国夏季干旱和洪涝更加频繁, 且旱涝强度也增加, 尤其是华北、西南、东北地区的干旱和华东地区的洪涝. 关键词： PDSI 干旱 洪涝 EOF     

近50年中国降水及温度变化在干旱形成中的影响

根据中国气象局1958—2007年194站的温度、降水和Palmer旱涝指数（Palmer Drought Severity Index, PDSI）均一化数据库,构建统计模型量化了温度和降水变化在干旱形成中所占的比重,尤其讨论了中国8个气候区域温度和降水变化在干旱成因中的特征.受全球增温趋势的影响,未来中国北方地区的干旱化趋势仍将继续.未来五年内干旱发生概率较大的地区主要分布在中国华北,且有持续向南扩张的趋势,一直延伸到江淮地区.在全球变暖的背景下,降水减少仍然是中国东部干旱形成的主要因素.相对于南方地 关键词： 降水 全球变暖 干旱     

Extraordinary mechanical performance in charged carbyne

Carbyne, the linear chain of carbon, promises the strongest and toughest material but possesses a Peierls instability (alternating single-bonds and triple-bonds) that reduces its strength and toughness. Herein, we computationally found that the gravimetric strength, strain-to-failure, and gravimetric toughness can be improved from 74 GPa·g^-1·cm³, 18%, and 9.4 kJ·g^-1 for pristine carbyne to the highest values of 106 GPa·g^-1·cm³, 26%, and 19.0 kJ·g^-1 for carbyne upon hole injection of +0.07 e/atom, indicating the charged carbyne with record-breaking mechanical performance. Based on the analyses of the atomic and electronic structures, the underlying mechanism behind the record-breaking mechanical performance was revealed as the suppressed and even eliminated bond alternation of carbyne upon charge injection.     

全球变暖对中国极端暖月事件的潜在影响

利用极值理论（extreme value theory, EVT）中的广义帕雷托分布（generalized Pareto distribution, GPD）,结合空间参数估计方案研究了中国1960—2007年740站的月平均温度距平中极端暖月事件（extreme warm month events,EWME）的空间分布特征,给出了历史上典型EWME的重现时间估计,重点分析了区域气候变暖作为强迫因子对EWME分布的潜在影响.分析表明：1）中国EWME的性质的空间分布差异较大,青藏高原西部、中国西南地区、 关键词： 极端气候事件 帕雷托分布 全球变暖     

利用中值检测方法研究近50年中国极端气温变化趋势

利用中国194个站点1957—2001年的逐日温度观测资料和月平均温度资料,分别采用中值和均值两种极端事件检测方法,检测并比较了中国极端高温事件和极端低温事件的变化趋势和空间分布特征.检测表明,年均极端高温的次数在近50年中趋于上升,而年均极端低温的次数有所减少,这与目前观测结果一致,符合全球变暖的特点.在空间分布上,除西南地区部分站点外,近50年中国大部分地区极端低温事件的年均发生次数趋于减少,而极端高温事件发生频率的变化则呈现出东南沿海地区减少、西北内陆地区增加的分布特点. 关键词： 极端事件 全球增暖 变化趋势 中值     

利用幂律尾指数的中国降水突变检测与归因

利用中国气象局国家气候中心740站点1960—2000年日降水观测资料,研究日降水幂律尾指数随时间的演变特征,结果表明中国华北、东北和西北地区0—7mm日降水幂律尾指数在1979—1980年之间发生突变,由此推测中国北方地区的大尺度气候背景在上世纪70年代末80年代初曾出现较大变化.该突变与厄尔尼诺和南方涛动(ENSO)综合指数联系紧密,可能是造成北方干旱化的重要原因之一.进一步分析表明,0—29mm日降水过程平稳性较好,30mm以上日降水过程平稳性相对较差,使得长期的暴雨预测面临严峻的挑战. 关键词： 幂律尾指数 突变 北方干旱化 暴雨