全球变暖背景下的极端天气气候变化

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1、全球变暖背景下的极端天气气候变化严中伟中国科学院东亚区域气候环境重点实验室北京大学大气科学系大气科学论坛第195期，2009/11/16中国科学院东亚区域气候-环境重点实验室提纲研究背景基本概念climateextremes资料方法结果我国变化事实进一步工作中国科学院东亚区域气候-环境重点实验室背景问题随着全球变暖，气候极值（climateextremes）或极端天气现象（如热浪/寒潮/强风/暴雨等）是否变得更频繁或更强烈？这是社会各界日益关注的问题，也是气候学界缺乏定论的研究焦点。近百年全球平均变暖0.7度。该量值本身难以用于恰当评估气候变化的影响。因为影响是通过作用于人类和生态

2、个体的局部天气现象实现的。中国科学院东亚区域气候-环境重点实验室气候极值研究意义高影响案例：2003年夏季热浪——1周致死欧洲数千人；2005年飓风Katrina——1夜摧毁美国新奥尔良；我国各地年年旱涝——季风系统局部形成极端天气所致。理论发展：传统气候学从资料到方法都在一定程度上忽视了极值问题。创新是必要的。国家需求：受IPCC报告引导，各国政府都在编制气候变化及影响报告。但目前有关区域气候极值变化的科学评估基础有待于加强。中国科学院东亚区域气候-环境重点实验室促成当前研究热潮的简史IPCC-1992：全球平均变暖0.3-0.6CIPCC-1996：重视区域异常天气事件（气候极

3、值）ZwiersandKharin1998：GCM模拟逐日输出分析Karletal1999：从逐日资料提取气候极值信息Jonesetal1999：从分布概念出发定义逐日序列极值频率指数Zhaietal1999:我国温度降水极值变化严、杨2000：逐日资料基础上的我国极端气候变化格局分析IPCC-2001：气候极值变化的全球分布分析Yanetal2001：逐日序列小波分析，全球变暖中区域天气波动变化Yanetal2002/6：区域逐日气候分布变化及其与全球变化联系的GLM分析Zhangetal2004：GEV分布变化的GLM和MonteCarlo分析CLIVAR-ETCCD2004/

4、5：在气候极值研究中值得尝试诸如GLM这样的分布分析法PKU钱等…中国科学院东亚区域气候-环境重点实验室基本概念气候是什么？气候与天气是什么关系？中国科学院东亚区域气候-环境重点实验室基本概念气候是所有天气现象的综合表述。对于特定的气象要素（如温度或降水），气候就是所有可能天气值所构成的分布。中国科学院东亚区域气候-环境重点实验室基本概念气候极值vs气候均值对于绝大部分分布而言，均值总是最重要的参数。这是传统气候学注重气候均值的原因。气候极值对应气候分布两端的、远离气候均值的那些极端天气现象中国科学院东亚区域气候-环境重点实验室基本概念–如何定义逐日气候？问题例举——国际奥委

5、会问：“北京8月8日的气候如何？”首先注意不是问天气（天气只有等到8月初那几天才可能预报）按照气候定义，气候是所有可能天气值所构成的分布8月8日可能出现的天气值是什么呢？首先，以往各年8月8日观测到的都应算8月8日可能出现的其次，以往8月7日或8月9日发生的也完全可能在8日发生进一步地，按照天气波动时间尺度（N天）推算，可以认为以往8月8日前后各N/2天发生的也都可能在8日发生（北京取N=10)所以8月8日气候可由以往各年8月3-13日观测到的天气值构成的分布表示如果有30年观测，就可以有330个样本来反映8月8日的气候分布由此可知8月8日气候均值和极端值对每天都可以如此这般定义一

6、个气候中国科学院东亚区域气候-环境重点实验室基本概念–逐日气候，以北京温度为例北京1915-1997年逐日气温的气候均值及3/97百分位值8月8日气温均值为26.0C3百分位值为21.5C97百分位值为29.5C中国科学院东亚区域气候-环境重点实验室由于涉及天气尺度问题，传统月季平均气候资料已不能满足研究需要。逐日甚至逐时等高分辨率资料是必要的。限于资料的可获取程度,目前国际上气候极值研究的主要基础资料是逐日气象观测。然而，大多数气象观测在其长期发展过程中由于台站环境和观测规则变迁而具有不同程度的非同一性（inhomogeneity）问题。由于气候极值本身就是小概率事件，资料中的微

7、小误差有可能导致分析结果之较大误差.气候极值研究的资料学中国科学院东亚区域气候-环境重点实验室非均一性成因：观测地点变化（如从房顶到地面;室内到室外；开放式凉亭到百叶箱；郊区到城区等）观测规则变更（如每日3到24时次观测等）资料处理引起（如缺测插补；多台站互校正等）这些问题在以月、季平均资料为基础的研究中相对说来不很突出。但对于气候极值研究则至关重要。与气候极值研究相关联的资料学研究本身，不仅为极值研究提供基础，还能帮助揭示传统气候资料分析中存在的问题。资料学–气象观