图4是MH相对于PI月最高温TXx以及月最低温TNn的空间分布,与平均温度的空间分布类似。月最高温TXx在夏季时期欧亚大陆变化最显著,大部分地区增幅超过2°C。纬度平均来看,月最高温在中高纬度地区增加1°C左右。月最低温TNn在欧亚大陆大部分地区上升超过1.5°C,并且中纬度平均上升约0.75°C。欧洲区域TXx在夏季上升1°C至2°C,TNn上升约1°C。夏季与全年极端温度以及冬季极端高温降低最多的区域为15oN左右,冬季极端低温降低最多的区域为60oN左右。东亚地区夏季极端温度变化在空间上具有非均一性,东亚北部异常增暖,南部则是异常偏冷。高纬度海洋全年极端温度都呈增加趋势,其中夏季极端低温的增加最为显著。
图4
中全新世极端温度指标异常的空间分布:月最高温TXx年平均(a)、夏季平均(c)、冬季平均(e);月最低温TNn年平均(b)、夏季平均(d)、冬季平均(f) 全球来看,TXx异常与TNn异常有相似的空间分布,大部分地区TNn与TXx变化趋势一致,陆地TXx的变化幅度大于TNn。海洋区域尤其是北冰洋、北太平洋等高纬度海洋情况则相反。由于温度的概率密度分布大致呈正态分布,TXx与TNn都变大且TXx变化幅度更大的区域的平均温度也很可能升高。这也就意味着全新世中期,陆地表面相较于海洋表面温度变化更大。从结果中还可以看出,夏季的南美洲,南非等一些区域,极端高温上升伴随着极端低温的下降,这意味着温度变化方差的增加,平均温度则有增有减。
TX90P、TN90P以及TN10P、TX10P能反应出极端温度事件发生的频率,刻画温度概率密度分布的尾部变化特征。由图5和图6可以看出,暖昼暖夜与冷昼冷夜在海洋区域的变化趋势不同,总体上是冷昼冷夜增多,暖昼暖夜减少,都意味着海洋的变冷。极地海洋区域的指标变化相反,反映了较暖的状态。北半球热带外大陆地区,暖昼暖夜冷昼冷夜频率都增加,暖昼暖夜变化幅度更大,温度分布方差也变得更大。从图中可以发现TX90P与TN90P异常在夏季半球显著图5d和图6d,而TX10P与TN10P异常则在冬季半球显著图5c和图6c,这是由于TX90P、TN90P以及TN10P、TX10P是基于目标时期全年温度的百分位值计算得出,大于日最高温第90百分位的温度几乎都处于接受太阳辐射更多的夏季,同理,低于日最低温第10百分位的温度都处于接受太阳辐射少的冬季,因此TX90P,TN90P以及TN10P,TX10P的变化也都分别于不同的季节不同的半球显著。亚洲中高纬度大陆区域暖昼暖夜在夏季变得更加的频繁,极端高温也变得更高图5d和图6d。而冬季冷昼冷夜也变得更多,极端低温也变得更低图5e和图6e。这说明中全新世时期亚洲热带外大陆遭受极端冷暖事件频率增多的同时强度也变大。南半球热带外大陆地区,在南半球夏季暖昼频率降低,南半球冬季冷昼频率也降低,说明此时该地区的极端温度变化与亚洲热带外大陆相反,夏季炎热的时间变短,冬天也相对较暖。
图 5
中全新世极端温度指标的异常空间分布:冷昼指数TX10P年平均(a)、夏季平均(c)、冬季平均(e),暖昼指数TX90P年平均(b)、夏季平均(d)、冬季平均(f) 图6
中全新世冷夜暖夜指数异常空间分布:冷夜指数TN10P年平均(a)、夏季平均(c)、冬季平均(e),暖夜指数TN90P年平均(b)、夏季平均(d)、冬季平均(f) FD、ID、SU和TR也反应了极端冷暖事件的频率,不同于前面分析的指标,这四个指标有确定的阈值。由图7可以看出,不管是全年还是季节平均,霜冻日数与冰冻日数都在中高纬度区域显著。以冰冻日数ID为例,其定义为日最高温低于0oC的天数,热带区域及中纬度部分区域全年温度位于0oC以上,ID本身的值极小,因此变化也就不显著。南极洲边缘海洋以及北冰洋区域,霜冻日数与冰冻日数减少得十分明显,尤其是靠近大陆边缘的地区,全年高于0oC的天数增加图7a和图7b。南半球极端冷事件在北半球冬季降低最显著图7e和图7f,北半球极端冷事件在北半球夏季降低最为显著图7c和图7d。环南极大洋整体冷事件减少,夏季南极洲东侧冷事件减少,西北侧则略微增多。冬季北半球中高纬大陆冰冻日数与霜冻日数均增加,与冷昼冷夜的增加一致。
图 7
中全新世冰冻指数与霜冻指数的异常空间分布:冰冻日数ID年平均(a)、夏季平均(c)、冬季平均(e),霜冻日数FD年平均(b)、夏季平均(d)、冬季平均(f) 如图8所示,不同于冷事件,暖昼日数与暑夜日数在中低纬度区域更加显著。北半球30oN以北陆地热带外区域夏季与全年暖事件增多,暖昼日数的上升幅度比暑夜日数上升幅度大,而且产生显著变化的空间范围也更大。夏季纬度平均,45oN左右暖昼日数和暑夜日数增加最多,热带区域整体减少。南半球20oS附近的陆地暖昼日数有少量增加,暑夜日数变化不明显图8c和图8d。由冰冻日数及霜冻日数的分析可知,北半球30oN以北冬季冷事件也增多图7e和图7f,意味着该区域气候季节性变得更强,夏季热的时间更长,冬季冷的日数也变多。而北半球低纬地区以及南半球中低纬度区域尤其是南北回归线附近,与平均温度变低趋势一致,该区域暖事件显著减少,暖昼日数的减小幅度大于暑夜日数的减小。
图 8
中全新世暖昼日数与暑夜日数的异常空间分布:暖昼日数 SU年平均(a)、夏季平均(c)、冬季平均(e),暑夜日数TR年平均(b)、夏季平均(d)、冬季平均(f)