量化气候变化中持续性极端天气事件的发生概率

研究问题与项目概览

埃克塞特大学数学与统计方向的这个博士项目，将研究气候变化背景下持续性极端天气事件的发生概率。主要导师为Frank Kwasniok博士，共同导师为Jennifer Catto教授。课题围绕热浪、寒潮、长时间降雨或多风暴季等事件，把数学、统计方法用于天气与气候问题，尤其关注持续时间或严重程度超过已有记录的情况。研究将与英国气象局 Met Office 及 JBA Risk Management 密切合作。

研究内容

持续性极端天气会带来巨大的社会与经济影响。热浪、寒潮、特别多雨的一季，或风暴活动异常多的一季，都属于课题关注的例子。估计这些事件发生的概率，可以为健康风险、洪水风险等评估提供信息。随着气候变化，发生概率可能以非线性方式变化；研究特别关心持续时间或严重程度前所未见的事件。

从数学上看，这类持续极端可以描述为：对温度、降水、涡度等关注量在一段较长时间内求平均，再考察平均值的极端偏离。由于事件罕见、背景非平稳，能够使用的数据十分有限，因此经典极值分析在这里作用有限。另一个相关问题，是把本地的持续极端与大尺度或天气尺度的大气环流型联系起来。这样的联系有助于理解物理驱动，并可能以环流型为中介，促进对极端过程的预测。

博士将发展并探索新的数据驱动技术，用来量化持续性极端天气的发生概率。主要途径基于大偏差理论。这套理论最初在统计物理中提出，用于量化动力系统中罕见轨迹的概率；这里的罕见轨迹，可以通过沿轨迹对关注量求平均后出现极端值来刻画。平均既可在时间上进行，也可在空间上进行，两种平均方式都在项目考虑范围内。

核心任务是估计所谓的大偏差率函数，同时估计率函数自身的不确定性。只有在确认收敛之后，方法才允许外推至迄今没有观察到的事件持续时长和严重程度。因此，估计率函数、量化不确定性和确认收敛都属于研究的重要内容，不能把外推理解为不带条件的结论。在变化中的气候背景下，率函数会随时间变化，可能使用机器学习技术加以表达。大偏差理论也可向多变量情形扩展，用于量化复合极端事件的发生概率。

研究方法将用于多个数据来源：大型 CMIP 气候模型模拟、UKCP18 对流允许气候投影，以及 Central England Temperature 时间序列、ERA5 再分析等观测相关数据。项目并不只处理某一个数据集，而是计划在这些气候模拟和观测相关资料中应用方法。

项目还将研究较先进、具有可解释性的机器学习式聚类技术，目标是把本地持续极端同大尺度大气环流型建立更合适的联系。在此之外，研究会把相关技术用于回顾英国 National Severe Weather Warning Service（NSWWS）过去发布的极端天气预警，分析既往预警所涉及的事件。

两个项目伙伴的兴趣有所不同。英国气象局在本题中主要关注英国热浪与极端降水。JBA Risk Management 特别关注高累积降水事件，以及这些事件对洪水风险的影响和潜在应用。项目介绍说明研究将在这两方合作中开展，但没有列明专有数据权限、额外补助金额或毕业职位承诺。

学校与合作训练

项目在英国埃克塞特大学数学与统计方向，UNRISK是多校培养网络；中央申请管理在利兹，不构成本题利兹、UCL或联合学位。最终学位名称、校区和注册条件以埃克塞特录取为准。培养结合入学即开始的研究、共同训练、集中活动及至少两位学术导师，另有MAGIC、APTS等数学统计训练机会。

Met Office与JBA是具名伙伴，但CASE栏为空，不能据此认定额外补助、专有数据或毕业职位。指导分工、资源与实践支持仍待落实。资助45个月已包含预计三个月实践，并非之后另加三个月经费。

申请与资格

申请者应有数学、统计、物理或气象等相关学科扎实背景及应用兴趣。气候知识或研究经验是优势，公告明确不强制要求。保存的2027指引列系统2026年11月16日开放、2027年1月13日13:00 GMT截止，即北京时间21:00；部分旧说明仍沿用2026流程，应在开放后核对2027表格、代码和材料清单。保存的日程不等于当前系统状态核验。通过UNRISK共同流程申请，入选后办理埃克塞特注册，届时可能需要推荐人。

CDT一般要求相关英国2:1或同等学历，相关硕士可纳入评估；已获博士或正在注册博士者不得申请。但埃克塞特中国学历指引通常要求完成中国三年制硕士，并持毕业证和学位证，不能仅按CDT通用本科门槛认定个人可注册，具体等值须由招生方评估。

保存的数学Streatham英语指引为Profile A：IELTS总分及各项6.0，接受One Skill Retake；Penryn采用B2，最终校区和档位须核。TOEFL按2026年1月21日前后考试日期区分，不能套用邻题分数。英语证明需在注册前落实，不一定在CDT初投截止前完成；ATAS依个人CAH3研究类别和签证条件判断，中国不在国籍豁免名单不等于禁申。

资助与十二个月预算

国际申请者可竞争全额海外学费及UKRI标准津贴的奖助，个人2027/28金额未知；£21,805仅为2026/27参考。£6,000个人研究训练与£5,000同届培养配置是科研资源，不是生活现金。数学2027/28国际学费年£27,600是参考费率，不应再加到已经覆盖全费的奖助个人账单。签证、IHS和搬迁不在现有资助覆盖内。

学校2026年4月预算总额每周£316—421，按52周为£16,432—21,892，只是有日期的全年情景。私人租房与宿舍账单覆盖不同，水电不能重复计；押金、家属及特殊开销另备。保存的签证资金证明门槛为伦敦外每月£1,171、最多九个月£10,539，与十二个月真实预算不同；中国申请者差异化材料安排不免除财务条件，个人按实际奖助与签证要求核算。

联系与进一步确认

研究咨询可联系F.Kwasniok@exeter.ac.uk或J.Catto@exeter.ac.uk，UNRISK流程咨询ENV-PGR@leeds.ac.uk。优先问清率函数收敛标准、首套可行数据、气候变化验证和预警解释，再落实合作权限、导师分工和实践。接受前确认个人45个月支付、全费范围、延续阶段责任及资金外费用。统计计算、不确定性分析和风险沟通可衔接科研与气候风险工作，不保证岗位或薪资。以上沿用保存资料，并非新核当前名额。

博士项目研究报告：量化气候变化中持续性极端天气事件的发生概率

研究问题与申请判断

这个埃克塞特大学数学与统计项目关注一个具体难题：热浪、寒潮或多雨季持续得异常久时，怎样估计其概率，尤其是气候变化后、历史记录中还没出现过的情况。博士工作将结合大偏差理论、不确定性估计、可解释机器学习和大气过程。导师是 Frank Kwasniok 与 Jennifer Catto，具名合作伙伴为英国气象局 Met Office 和 JBA Risk Management。扎实的数学或统计能力比事先掌握所有气候知识更重要；已有气象、气候经验是优势，公告明确没有把它列为必需条件。精确项目公告

保存的2027年申请指引列明 2026 年 11 月 16 日系统开放，截止为 2027 年 1 月 13 日 13:00 GMT。国际申请有奖学金路径，获奖后覆盖全部海外学费，但名额有限，2027 年生活津贴金额尚未确认。现在适合准备研究经历说明、核对中国学历与英语要求，等新的申请说明公布后再提交。开放时间警示、2027 年流程

博士实际研究什么

持续时间为什么让极端事件更难估计

灾害性的一季天气，可能由许多个“并非创纪录、但连续出现”的天气日组成。项目把温度、降水、涡度等量在较长时间或较大空间范围内的平均值作为研究对象，估计这些平均值出现极端偏离的概率。困难在于，独立事件本来就少，气候背景还在变化；没有出现过的持续时长，不能靠统计历史频次直接得到答案。同样的本地累积降水，也可能来自不同环流过程，影响范围与持续机制并不相同。

公告提出估计大偏差率函数及其不确定性。率函数描述：随着平均尺度变化，某种持续偏离会变得多么罕见。这里最关键的条件是先确认收敛，再讨论外推。拟合出一条平滑曲线，并不等于已经证明更长、更强事件的概率可信。让率函数随时间变化、用机器学习表达它、扩展到复合极端，都是拟探索的研究方向，没有证据表明项目已经完成这些方法，也没有指定必须采用某种神经网络。

能形成博士贡献的工作

一个合理的研究顺序，是先明确事件、平均窗口与空间区域，再把有限样本误差和气候变化造成的差异分开。不同模型、观测与时间段给出相近结果时，还要判断这种稳定性究竟来自真正的收敛，还是来自窗口、分辨率或事件定义。指出哪些情况下外推会失败，同样可能构成有价值的结果；不必把“所有持续时长都能可靠估计”当成成功标准。

公告列出的数据包括 CMIP 气候模拟、UKCP18 对流允许气候投影、Central England Temperature 和 ERA5。较长模拟样本有助于考察罕见情况，但仍有模型误差；观测更贴近现实，却受记录长度和测量覆盖变化限制；再分析则是融合模型与观测的重建，不能视为每个位置都有独立实测。这些是比较设计需要考虑的分析边界。本项目具体的数据版本、存储空间、计算额度和合作方数据协议尚未核实。

可解释聚类的作用，是把本地持续极端与大尺度环流型联系起来。它的价值在于分组是否稳定、能否作物理解释、是否有预测意义，而不是聚类图是否好看。处理非平稳关系时，应通过时间上的验证检验模型能否适用于新的气候背景；研究复合极端时，也要区分单个灾害概率的不确定性和灾害之间依赖关系的不确定性。这些是报告建议的研究切入点，不能当作公告额外要求的全部工作。

项目还会回看英国 National Severe Weather Warning Service 的历史预警。这个部分连接真实决策，但预警颜色综合的是影响程度与影响发生的可能性，不能把天气事件的重现概率直接换成某种颜色。保存的英国气象局说明指出，影响矩阵在 2026 年 10 月发生变化；比较历史预警时，必须尊重当时采用的定义。当前预警框架

英国气象局关注英国热浪和极端降水，JBA 关注高累积降水及洪水风险应用。这两方是公告具名的项目伙伴，合作身份可以确认；专有损失数据、实际部署、毕业工作或额外 CASE 补助却不能由此推出。项目 CASE 栏为空。研究应说明某项概率不确定性如何影响伙伴关心的问题，同时保留可以公开发表的科学问题。

学校、学科与培养

项目所在单位是英国埃克塞特大学数学与统计学科，预期由埃克塞特大学授予博士学位。UNRISK 是多校培养网络，利兹大学负责中央申请管理，不代表本项目改由利兹或 UCL 授予学位，也不代表联合学位。大学官方地址可确认机构位于英国。个人最终注册的学位名称、校区与授予条件，仍需以埃克塞特录取文件为准。数学研究学位、大学地址

数学与统计学科的 Weather and Climate Science 团队研究气候建模、概率投影与不确定性，并与英国气象局有较强联系；Statistics and Data Science 团队提供复杂模型不确定性、统计模拟等相关基础。这比单看学校名气更能解释项目的培养环境：博士既要做好数学估计，也要理解大气变率。2026 年 1 月的导师手册也把两位具名导师放在相应研究方向中，但手册列出的其他人员不能自动算作本项目导师。天气与气候团队、统计与数据科学、导师手册相关页

学校官方汇总列出 QS 2027 综合第 136、THE 2027 综合并列第 157。数学项目页另列 Times 与 Complete University Guide 2027 英国数学前 20；页面引用的 Leiden 2024 全球前 10，则是数学与计算机科学合并类别中高被引论文比例的指标，并非单独数学教学排名。不同年份、范围和指标应分开理解，不能拿综合排名评价具体指导质量。学校排名汇总

UNRISK 从入学开始结合研究与共同训练，安排集中活动，至少有两位学术导师。资助 45 个月，已包含预计三个月实践安排，不能理解为之后另加三个月经费。埃克塞特还介绍 MAGIC、APTS 等高阶数学统计训练机会。课程、CDT 活动与论文如何分配时间，以及超出资助期的延期、写作和费用规则，需要在接受录取前确认。UNRISK 培养安排

导师与三篇近期原创研究

Frank Kwasniok 的当前方向包括天气气候中的数学统计方法、动力系统和数据驱动模型，并关联 Exeter Climate Systems 与环境智能研究。Jennifer Catto 当前为教授，结合观测和模型研究高影响天气及气候韧性。两者分别支持概率方法与物理解释，但公开简介不能回答个人指导时间、会面频率和论文分工。Kwasniok 简介、Catto 简介

保存的招聘联系记录列主要导师F.Kwasniok@exeter.ac.uk、共同导师J.Catto@exeter.ac.uk；申请流程咨询ENV-PGR@leeds.ac.uk。中央咨询地址在利兹，不改变本题埃克塞特研究及注册机构。

以下三篇均涉及具名导师，此前已读选定实质章节，但不是宣称已解决本博士问题的成果。

概率验证：Wessel、Ferro与Kwasniok，2024年

论文用样条把不同预报提前期的信息合并到概率后处理模型中，以 Lorenz96 和 MOGREPS-G 检验，得到相近预报能力与更高拟合效率，小样本时也有优势。作者明确说明数据中缺少大型温度极端，不能据此证明未见极端外推有效。贡献声明把 Kwasniok 列为构思、经费、方法、管理、指导及审阅修改角色；分析、软件和初稿主要由 Wessel 承担。此前已读数据、方法、部分结果、讨论和贡献声明，未运行代码或审完全部补充材料。原著，DOI 10.1002/qj.4701

复合事件背景：Sauter等，2023年

研究以雨量站、再分析和天气类型分析欧洲与澳大利亚热浪结束后的极端降雨，发现锋面、水汽与不稳定度同这些组合事件有关。站点覆盖和观测关联限制了结论，不能直接推出普遍因果方向或变化气候下的重现期。Catto 的声明角色是构思、数据整理和审阅；Sauter 负责主要分析、可视化和初稿。此前已读选定方法、结果、讨论及贡献，未审计全部底层数据。它为复合事件与物理驱动提供背景。原著机构版 PDF，DOI 10.1029/2023JD038761

动力降维：Kwasniok，2022年

论文同时优化低维子空间和线性算子，以预测误差为目标，而非先选解释方差最大的模态。教学模型和中等复杂度大气模型显示动力识别、预测方面的改进，不能当作 ERA5 极端概率的业务验证；非马尔可夫行为和非线性表示仍有限制。Kwasniok 是唯一及通讯作者，但没有找到细分任务贡献声明。此前已读优化目标、选定方法与结果结论，未验证全部附录和实现。发表原著 PDF，DOI 10.1175/JAS-D-21-0193.1

三篇论文共同提供概率预报、复合事件和动力降维的相关能力证据。新博士仍须独立完成率函数收敛、外推不确定性和气候变化下的验证。一篇链接的气候论文因读取受阻，没有冒充方法级实读；综述也未被算入三篇原创。

资金、申请和十二个月生活预算

获奖后的 UNRISK 资助包括全额学费、UKRI 标准生活津贴、£6,000 个人研究训练经费和按每位学生配置的 £5,000 共同训练经费。后两项是科研资源，不能算作个人生活现金。国际名额有限且竞争激烈，获奖后包括全部海外学费；签证、医疗附加费和搬迁不在覆盖范围。生活津贴用于在读期间的生活开支；是否具有雇员身份、工资或养老金待遇，尚未确认。资助条件、明确适用于 2027 年的问答

UKRI 当前表列 2026/27 年 £21,805，不是本项目 2027/28 年已确认津贴。埃克塞特数学研究学位列 2027/28 年国际学费每年 £27,600；这个数用于说明全费奖的重要性，不应把它再次加到已经获得全费资助的个人账单上。需要录取信确认个人费率和整个受资助时期的覆盖。UKRI 津贴表

埃克塞特 2026 年 4 月预算表的公布总额为每周 £316–421，乘以 52 周得到十二个月约 £16,432–21,892。这是有日期的参考范围，不是 2027 年租金报价，也不能算出保证可存下的津贴余额。私人租房通常另付账单，部分宿舍包含账单，不能重复计算水电。押金、搬家、签证与医疗附加费、家属及非常规支出需单列。大学生活预算

此前保留的学生签证规则对伦敦之外的生活资金要求为每月 £1,171、最多九个月，即 £10,539，还需符合课程学费等证明条件。这个行政门槛不同于在埃克塞特住十二个月的真实预算。中国国籍属于差异化材料安排，但仍须满足财务条件，也可能被要求补交证明；奖学金证明和个人情况决定具体材料。政府财务规则

中国申请人的条件与准备

本岗硬要求是相关学科的扎实定量背景及天气气候研究兴趣；气候经验是加分项。计算能力、依赖关系建模、可复现分析和解释失败案例，值得准备，但这些是报告建议，不能变成公告未写的新增先修条件。

CDT 一般最低条件是相关英国 2:1 本科或同等学历，相关硕士也会纳入评估；已获博士或正在注册博士者不得申请。但埃克塞特中国学历页说，博士申请人通常需完成中国三年制硕士，并有毕业证和学位证。页面分数对照有院校范围，不能改写成所有申请人的统一博士分数线。因此，中国申请人需先解决学校的个人学历认定，不能仅凭 CDT 的一般本科门槛就认定自己能完成注册。国际资助原则开放，也不等于个人已经符合录取条件。中国学历指导

保存的数学研究学位说明列 Streatham 校区采用英语 Profile A，Penryn 对应 B2。A 要求 IELTS 总分 6.0、每项 6.0，并符合成绩有效期；接受 One Skill Retake。TOEFL 对 2026 年 1 月 21 日前后的考试采用不同规则，须按考试日期核对。个人最终校区和录取要求仍需确认，不能照搬另一个埃克塞特项目的英语标准。英语证明需在注册前落实，不一定要在 CDT 申请截止前完成。Profile A

中国公民不在 ATAS 国籍豁免名单中，但本项目是否需要批准，取决于大学确认的 CAH3 学科分类与签证条件。这里既没有中国国籍禁令，也没有自动批准，更不能只看到“气候”就认定必办 ATAS。官方 ATAS 指导

准备申请时，可以用一个做过的定量项目说明假设、依赖关系、验证与失败情形，再解释这些经验怎样转用于持续极端。起步问题最好不要依赖尚未确认的专有数据。网页公布的结构化申请问题可供准备，但部分说明仍沿用 2026 年流程；应在更新后重新读 2027 年代码和要求。埃克塞特申请也走共同流程，入选后再办理学校注册，届时可能要求推荐人。

职业与可迁移研究能力

职业价值主要是可迁移的不确定性评估、统计计算和将大气证据转成风险决策的能力。具名合作支持研究与气候风险工作的相关性，不构成聘用承诺或已核实的毕业薪资水平。

下一步需要问清什么

提交前： 11 月 16 日后核对更新说明、个人中国学历等效、英语要求，以及导师设想的初始事件定义。准备可证明的定量研究能力，无须声称已经熟悉所有数据。提交申请须等到公告规定的开放日期。

面试时： 问什么证据算率函数收敛，如何区分非平稳变化和样本误差，先做哪套数据，物理环流解释如何验证。再明确合作数据权限、实践安排、导师分工和发表约定，判断能否在资助期内完成。

接受前： 取得准确学位、校区、2027 津贴和全费覆盖书面说明，核对资金外支出、ATAS/CAS 和延期条件。

证据与来源

此前证据包括2026年10月12—13日官方资料及论文选定章节。招聘记录采集于10月13日，10月25日另存的项目页面返回HTTP 200，列明相同学校、导师与研究内容；此次阅读保存页面不等于新核当前名额或申请系统状态。政策与费用保留各自时点，三篇论文保留此前已读选段及未核范围，没有新增论文全文阅读。个人录取、奖助、数据权限及入境条件仍待确认。

项目与培养

• 埃克塞特2027年持续性极端天气项目
• 埃克塞特数学研究学位
• 2026年1月数学博士导师手册
• UNRISK申请开放时间
• UNRISK2027年申请流程
• UNRISK资助与资格
• UNRISK2027年申请问答
• UNRISK培养与注册

导师与原创论文

• Frank Kwasniok当前校方简介
• Jennifer Catto教授当前校方简介
• Wessel等2024年集合预报后处理原著
• Sauter等2023年热浪与极端降雨复合事件原著
• Kwasniok2022年大气流最优模态分解原著

学校、资格、费用与决策背景

• 埃克塞特中国学历要求
• 埃克塞特英语Profile A
• 埃克塞特2026年4月生活预算
• 英国气象局影响型预警指南
• UKRI2026/27津贴与资助指南
• 英国学生签证生活资金要求
• 埃克塞特统计与数据科学团队
• 埃克塞特天气与气候团队
• 埃克塞特校方排名说明
• 埃克塞特大学英国官方地址
• ATAS适用范围与大学学科分类确认