1、翟盘茂,关于极端天气气候指数定义的一些思考,问 题,为什么要定义极端事件指数？如何定义极端事件？如何衡量气候是否更加极端化了？极端事件与气象灾害有什么差异？极端事件指数研究的未来思考？,为什么定义极端指数？,1、气候变化研究需要,气候变化信号检测极端事件变化成因研究与模式结果比较预估,2、事件监测、预警与影响（灾害）评估,如何定义极端事件？,当某地的气候状态严重偏离其平均态时，就 可以认为是不易发生的事件。在统计意义上，不容易发生的（值）事件就可以称为极端（值）事件。,按照当地的某种观测资料的边缘分布来确定极端事件,Extreme Event,Extreme event is generall
2、y defined as the occurrence of a value of a weather or climate variable above (or below) a threshold value near the upper (or lower) ends (“tails”) of the range of observed values of the variable” . (SREX),基于逐日资料的极端降水与温度的定义,绝对（Tmax35C，日降水量50mm）,Absolute thresholds can also be used to identify extrem
3、e events (e.g., specific critical temperatures for health impacts).,Temperature Extreme Indices,极端温度指数的定义,相对（Tmax 95th percentile ， Tmin95th percentile）,Temperature Extreme Indices,相对阈值,无参数方法估计 参数化方法估计,无参数方法,简单的排序方法实用易于理解不受错误资料影响,极端温度的影响作用示意图,（a）平均温度升高引起更多的酷热天气,（b）变率增大引发更多的酷热天气,（c）平均温度升高且方差增大导致更多的酷热
4、天气。,Changes in extremes of temperature are also consistent with warming of the climate,全球200站极端冷暖事件频率变化(X轴是一年内出现的比率),代表台站的雨日降水量的样本频率曲线与分布函数拟合的概率密度曲线比较,均为偏态，随着降水量的增加其频率降低。,分布函数拟合的极端降水量阈值,日极端降水量阈最大值位于华南沿海和长江下游部分地区，达到40mm以上。最小值在西北地区，10mm以下。,Definitions of thresholds vary, but values with less than a 10
5、%, 5% or 1% or even lower chance of occurrence during a specified reference period (generally 1961-1990) are often used.,相对阈值的百分位数取决于研究需要，一般来说，对气候变化需要的极端值不宜取得太极端！,Joint CCl/CLIVAR/JCOMM Expert Team (ET) on Climate Change Detection and Indices (ETCCDI),27 Core indicesFor moderate extremes,极端气候指数分类,（一
6、）、与降水有关类,（二）、与温度有关类,many more for snow, drought, etc. return values for more rare extremes (based on GEV analysis for consecutive 20yr periods) factsheets for significant weather events from the past (impacting energy, health, disasters, water, etc.),（三）、其它,基于单要素的极端事件基于多要素的综合性的极端事件基于高影响的极端事件,例如，1998
7、年夏季我国南方各地盛夏高温酷暑天气显著，以温州为代表站进行分析。,暖昼、冷昼,以处于1975年的华南寒潮影响区的汕头为例来分析在此次寒潮过程中汕头站的最低气温分布情况,暖夜、冷夜,按照相对于当地日降水最强的5%事件进行强降水定义，其分布见下图。这样避免了以50mm/d定义对西部地区应用的不足。,30mm/day,极端降水事件在我国南方地区和西部地区明显增多！,More Extreme events,综合性极端事件,Some Extremes may not necessarily be induced by extremes in meteorological variables (preci
8、pitation, temperature) but may be the result of an accumulation of moderate weather or climate events.干旱，低温雨雪冰冻,式中:、为权重系数，分别取0.4、0.8、0.4。 当近10天降水量大于近5天可能蒸散量时，认为干旱缓解，即 Ci=0.5*Ci； 当某地常年年降水量小于200毫米时，该地区为常年干旱, 不做实时干旱监测，认为干旱等级正常，即 Ci=0.,湿润度:,气象干旱综合指数CI,标准化降水指数：Z3 (30天)、Z9(90天）,Palmer指数,Palmer，基于土壤水平衡原理，物
9、理意义清晰,Palmer 干旱指数反应出干旱范围在华北、东北和西北东部地区显著扩大！,逐日资料：,平均气温最高气温最低气温降水量相对湿度平均风速日照时数,如何衡量气候是否更加极端化了？,CEI（综合极端事件指数）,月平均最高气温月平均最低气温1日极端强降水无雨日数干旱指数5个指标合成 (Karl, et al, 1996),不同极端事件不能简单相加！,任国玉等（2010）,其他极端事件如何考虑？时空问题如何考虑？。,极端天气气候事件气象灾害气象灾害指气象原因引起和社会经济损失和人员伤亡.灾害还受到有其社会因素的影响,九十年代中期以来气象灾害引起的经济损失明显上升，其中与同期频繁发生的持续性重大
10、天气异常关系很大。,需要建立高影响的极端事件指数,The identification and definition of extreme events that are relevant from a risk management perspective is complex and depends on the stakeholders involved .,森林火险指数,需要考虑其他时间分辨率的极端事件指数 短时强降水。,极端事件,某一地区的极端事件在另一地区可能是正常的。平均气候的微小变化可能会对极端事件的时间和空间分布以及强度的概率分布产生巨大影响。,需要从不同气象要素的极端性、灾
11、害性天气现象（如沙尘暴、台风、雷电等）和综合性极端事件（如干旱、低温雨雪冰冻）等方面制定极端事件指数，逐步建立一套完整、客观、具有针对性的极端事件指标体系。,指标体系包括极端事件阈值指标（包括极值、绝对和相对阈值）、多年一遇指标以及各种高影响事件的特定指标等，各地可根据天气、气候特点和服务对象选取适当的指标开展极端事件监测，对外提供服务时所用指标要科学合理，易于理解。,需要对极端事件进行定量评价和描述，主要包括事件发生的出现时间、范围、强度、持续时间、气象要素演变特征、极端程度等。,值得关注的几个科学问题,极端事件分布理论、研究方法：极端事件的确定,群发性问题:考虑变化,考虑影响极端事件发生发
12、展规律、与大尺度背景的联系单个极端或某一年事件与气候变暖的联系极端事件模拟与预估问题极端事件与灾害关系,谢 谢！,Thru calculation of,The absolute vale of I becomes bigger, and atmospheric condition is more unstable,Atmospheric stability during summer 19582001 in WNW China （80E90E）(Unit: K/hPa. Shaded is greater than 0.04K/hPa）,Changes of precipitation at
13、 different intensity category and related SLP for 19541978 and 19792003 periods,多维详讯高温热浪袭欧洲教皇祈雨2003年8月11日15:32:0(京港台时间). 多维详讯高温热浪袭欧洲教皇祈雨. 多维社记者郑岩报导法国急救医生协会主席帕特裏克佩卢10日称，巴黎最近4天的酷热高温已造成至少50人死亡。佩卢表示 .,50年来最高气温，多国进入“灾难状态” 欧洲 . 50年来最高气温，多国进入“灾难状态” 欧洲今年夏天热死人,Extreme Heat WaveSummer 2003Europe:,Heat waves a
14、re increasing: an example,江南华南历年最高日数变化,35平均日数,夏季江南、华南地区各时段最高温度概率分布,2003年7月北半球500hPa高度及气候场,西北太平洋副高面积明显偏大，强度异常偏强，位置异常偏西。,西太副高指数距平： 面积17 强度42 北半球副高指数距平：面积51 强度217,POT： “peaks-over-threshold” is used to represent the behaviour of exceedances above a high threshold and the threshold crossing process. Und
15、er suitable conditions, and using a high enough threshold, extremes identified in this way will have a generalized Pareto, or GP, distribution (see, for example, Smith, 2002). “block maximum” method. Statistical theory indicates that the Generalized Extreme Value, or GEV, distribution is appropriate for the block maxima when blocks are sufficiently large. In its general form, the GEV distribution has three parameters: location, scale, and shape.,
