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极端高温对人类社会、生态环境等产生极大的影响,研究极端高温的时空变化及其影响因子具有重要的社会意义。本文基于全国772个台站逐日气温观测资料,从高温日数和热浪次数两个方面对1960-2013年中国地区夏季极端高温的时空变化进行了系统地分析,并比较分析多套资料对极端高温的表征。在此基础上,选用可信度最好的WFDEI资料,探讨了1979-2012年北半球及典型区域极端高温的变化特征。最后,利用欧洲中心ERA-interim位势高度场的逐日资料分析极端高温与大气环流的可能联系。主要结论总结如下: (1)中国地区高温日数和热浪次数在新疆和我国东南部频发,且存在显著的增加趋势。极端高温的变化具有空间不均匀性,除河南山东一带,我国其他地区极端高温均为增加趋势,在当采用百分位指数时,其变化趋势更大且大值区分布零散。EOF分解的第一模态表明极端高温在我国主要为增加趋势;而第二模态主要表现为南部和北部反位相的变化。此外,极端高温存在明显的年代际变化和区域性特征,新疆、黄淮、川渝和东南地区极端高温的变化存在差异,但从1990年代中期开始,高温日数和热浪次数均迅速增加。曼-肯德尔法和11年滑动t检验的结果表明,川渝地区在1978和2000年极端高温发生过两次突变现象;黄淮地区发生在1973年和2000年;东南地区发生在2000年前后。 (2)从气候态、年代际特征、变化趋势和区域特征等方面综合考虑,当使用再分析资料时,采用百分位指数分析极端高温得到的结果更为客观。WFDEI资料和ERA-interim资料均能较好地表征中国地区的极端高温,各有优势,综合而言,WFDEI资料的可信度更高。因此,选用WFDEI资料来分析北半球及典型区域极端高温的变化特征。 (3)北半球地区高温日数的频发区域集中在北非、西亚以及美国西海岸,在中高纬度地区(20-50°N)高温日数的增加趋势最为显著,尤其是在环地中海地区以及西亚地区。EOF分解的第一模态表明北半球地区高温日数主要为增加趋势,变化最为显著的地区集中在环地中海地区和西亚地区。环地中海地区高温日数增加显著,尤其是在30-45°N纬度带上,频发中心向南移动;区域平均高温日数的气候值为12.51天/JJA,增加趋势为3.7天/10a,存在明显的年代际特征,且在1993年发生突变现象。东亚地区高温日数随时间增加,在蒙古高原增加最为显著,频发中心由云贵高原逐渐北移至蒙古高原一带;区域平均高温日数的气候值为13.32天/JJA,线性趋势为1.6天/10a,存在年代际特征,发生突变现象的时间在1993年。北美地区高温日数的变化存在东西向特征,频发中心明显西移;区域平均高温日数先减少后增加,气候值为9.66天/JJA,线性趋势为0.68天/10a,且在2001年发生突变现象。 (4)夏季500hPa、250hPa位势高度场在北半球大部分地区存在明显的增加趋势,在中纬度地区增加最为显著。位势高度场和高温日数的相关性较好,尤其是在中高纬度地区。对环地中海、东亚和北美地区区域平均高温日数的多发年、少发年所对应的位势高度场进行合成。结果表明,当为多发年时,区域对流层中上层主要为反气旋性环流,在上游地区存在弱的气旋性环流;上游地区浅槽的存在,有利于槽前暖平流向脊中输送,使得反气旋性环流发展加强。当为少发年时,区域对流层上空主要为气旋性环流,涡度平流的作用使得地面气旋发展,引发降水降温。 (5)不同的大气环流场分布型对极端高温的影响存在差异。将500hPa位势高度标准化距平场作为左场,同期标准化的高温日数距平值作为右场进行奇异值分解(SVD)。SVD分解的第一对异常奇异向量主要表现为区域一致的分布,区域对流层中上层为气旋性环流时极端高温不易发生,表现为负异常;为反气旋性环流时极端高温易发生,表现为正异常。SVD分解的第二对异常奇异向量主要为南北向或东西向的偶极子分布,对流层中上层存在气旋性环流的地区极端高温不易发生,而存在反气旋环流的地区高温日数频发。