华东极端气候的演变机制及预估研究

The evolution characteristics of climatic extremes and their influencing mechanisms of urbanization and projections in the 21st century will be studied in this project using the methods of climate statistics and diagnosis, numerical climate model, remote sensing, geographic information system and mathematic statistics in East China. The main works are as follows:.(1) By selecting typical extreme temperature and precipitation index, combined with meteorological disasters data, the series of extreme temperature and precipitation index also with comprehensive extreme climate index in East China will be generated. Based on the results, we will analyze the temporal and spatial variation of climatic extremes along with the relationship between the comprehensive extreme climate index and single extreme temperature and precipitation index in the past 50 years. .(2) With the ground site observations, multiphase MODIS LST data, DMSP/OLS night light data and TRMM precipitation data from satellite remote sensing, the temporal and spatial influencing characteristics of urbanization on climatic extremes will be analyzed. By using WRF/UCM model to simulate the change process of climatic extremes, the influencing mechanisms of regional urbanization and land use change on climatic extremes will be studied in East China. .(3) Based on the data under representative concentration pathways (RCPs) scenario from IPCC, taking full account of effects of urbanization on climate and the assessment abilities of the IPCC models, the trends and spatial differences of the extreme temperature and precipitation and comprehensive climatic extremes will be projected using the ensemble methods of statistical downscaling techniques and Bayesian model averaging method.

本项目借助于气候统计诊断技术、气候数值模式技术、遥感和地理信息系统技术以及数理统计方法等，对我国华东极端气候演变特征、城市化影响机制和未来变化开展如下研究：.（1）选取典型极端气温和降水指数，并结合各地气象灾情普查数据，生成我国华东极端气温、降水和综合极端气候指数序列，分析华东历史极端气候的时空变化及综合极端气候指数与单项极端气温、降水指数的联系；.（2）基于站点观测资料、多期卫星遥感反演的LST数据、夜灯数据和TRMM降水资料，分析城市化对极端气候的时空影响规律，并在多期精细化下垫面数据的支持下，应用WRF/UCM模式模拟极端气候的变化过程，明确土地利用变化对极端气候的影响机制；.（3）利用IPCC典型浓度路径情景下多模式预估结果，经过模式模拟能力的评估并考虑城市化气候效应，采用统计降尺度和贝叶斯模型平均方法，集合预估华东地区极端气温、降水和综合极端气候事件的变化趋势及空间差异性。

在全球气候变化背景下，高温热浪、暴雨洪涝等极端天气气候事件的发生频次与强度均出现显著变化，对社会经济和自然生态系统可能造成较大的影响。本项目借助于气候统计诊断技术、气候数值模式技术等，对我国华东极端气候演变特征、影响机制和未来变化开展了如下研究工作：.（1）建立了华东地区极端气温、降水数据序列、高影响天气气候数据序列以及气象灾情数据序列，分析了华东极端和高影响天气气候的时空演变特征以及气象灾情的分布及变化特征。1961-2015年期间，华东冷极端减少，暖极端增加，冷夜减少多于暖昼增加，低温、降雪、冰雹、雷暴、大风日数都减少。气象灾害造成的农作物总受灾面积和绝收面积、受灾人口和死亡人口在2004-2015年期间均呈显著减少趋势。.（2）对比分析了华东地区极端气温和降水在城乡之间的差异，研究了站点周边环境变化对气温变化及城市热岛的影响，利用WRF/UCM模式模拟了土地利用变化对极端气候的影响。在城市化快速增长期，华东极端气温的城乡差异更为明显。城市热岛效应与土地利用类型之间有较好的相关性。上海城市增温中心的变迁与建设用地面积、人口密度的增长密切相关，城市化使得上海城区汛期降水强度和极端降水概率增加。.（3）利用IPCC典型浓度路径情景下全球气候模式HadGEM2-ES预估结果，开展PRECIS和RegCM4模式模拟能力的评估，并预估21世纪华东极端气温和降水变化。RegCM4模式对极端温度模拟性能优于PRECIS模式。对于极端降水，两个模式在华东北部地区性能相当，而在华东中南部地区，PRECIS性能优于RegCM4。预计在21世纪近期、中期和远期，华东年高温日数分别增加10-24天、20-40天及28-52天；低温日数分别减少2-8天、8-14天及10-18天；大雨日数和暴雨日数增加，降雨强度也增加。.本项目研究成果可为区域气候变化科学研究、防灾减灾和可持续发展战略提供参考依据。