气候变化背景下广西日照时空分布特征及影响研究

利用广西91个国家气象观测站日照观测数据、广西和14个市的森林覆盖率资料,运用Sufer空间插值、低频滤波、趋势分析等方法,对广西日照时空分布特征以及日照与森林生态环境的关系进行研究。结果表明,广西各地年日照时数为1176 h~2217 h,日照百分率为27%~50%。日照时数变化呈显著减少趋势,减幅为37.9 h/10 a;年变化具体表现为两个高峰期(1960年-1980年、2000年)和两个低谷期(1990年、2010年)。日照以夏季最充沛,冬季最少,一般在8月-9月最高,2月-3月最低。广西的日照呈现出南多北少、平原多于丘陵山地的特点。日照与森林覆盖率二者非线性关系,呈现动态变化,相互影响生态环境。

城市气候变化风险研究新进展

城市是气候变化影响的关键脆弱区,是应对气候变化行动的实施主体,城市气候变化风险和应对策略研究有重要意义。本文综述气候变化风险定义、城市气候变化风险评估、气候风险管理和应对策略及未来研究方向的最新进展。城市化和城市气候变化相互影响,基于致灾危险性-暴露度-脆弱性三维迭加的风险评价是主要研究方向,适应型城市的气候管理需要切实提高应对极端天气气候事件的能力。当前为实现“双碳”目标,城市气候系统的减缓作用要加大,以城市温室气体排放监测和估算为基础的气候变化风险研究也将得到重视。城市气候变化风险研究未来将向多领域、多角度综合方向以及行业领域精细化、定量化方向发展。

基于BCC-CSM2-MR模式的广西未来气候变化预估

通过CMIP6国家气候中心全球气候模式BCC-CSM2-MR产品和实况数据,检验评估模式对广西气候特征的模拟性能,并进行不同温室气体排放情景下2021—2064年广西气候变化预估。结果表明,模式对广西气温降水及气候极端指数具有较好的模拟能力,气温模拟优于降水模拟,能模拟出气温径向分布型态及部分降水大值区域。不同排放情景预估显示,未来50a广西气温呈显著线性上升趋势,增温程度由西北部向东部和南部递增;降水量保持年代际振荡特征且略有增加,增幅大值区主要位于广西西北部。在21世纪中期SSP5-8.5情景下,各地年平均气温和降水将分别增加1.6~2.5℃和3%~21%;极端高温将加剧,极端低温指数偏高,极端降水指数增大。在21世纪近期SSP2-4.5情景下可能出现相对冬季干旱,而中期广西东北部可能经历较严重的极端低温时期,SSP5-8.5情景下广西西北部由极端降水带来的洪涝灾害可能性更大。总体上广西未来高温热浪事件增加、低温事件相对减少,但部分地区极端低温事件和极端降水事件存在强度更大的可能性。

极端天气气候事件频发背景下气候服务能力建设探讨——以广西为例

利用1971—2020年广西91个国家气象观测站降水量、气温等观测资料,采用数据分析、实地调研、文献综述等方法,探讨广西极端灾害天气气候变化事实,以及极端降水和高温事件变化特征,分析国内气候服务能力建设的现状和趋势,探讨广西气象部门气候服务现状和存在问题,提出提升广西气候服务能力的对策和建议。

冬季登陆我国的0428和7427号台风过程的冷空气作用和水汽特征

应用NCEP/NCAR再分析资料,对冬季登陆我国的0428和7427号台风过程的冷空气作用和水汽特征进行了研究,结果表明:在初冬季节,东亚大槽引导的冷空气可以到达热带洋面的台风外围;台风与出海高压相向而行,外围气压梯度增强对台风强度的加强和维持起作用;弱冷空气在低层侵入仍在温暖海面上的台风,气旋扰动加强使台风加强;当强冷空气侵入台风中心中层时会破坏其暖心结构,使其填塞消亡。台风生成于水汽通量辐合带内,其生成和发展引起水汽汇合的扰动,加强水汽的辐合,使水汽辐合带加强;一旦台风脱离水汽辐合带后,不能继续获取大量水汽,则会逐渐减弱消亡;冬季台风过程没有强的水汽输送带。

亚洲-西太平洋夏半年ISO传播特征及其与热带天气尺度波动联系的观测事实研究

利用1979—2007年夏半年(5—10月)逐日平均向外长波辐射资料和NCEP/NCAR再分析资料,应用有限区域波数-频率谱和滞后线性回归方法,研究亚洲-西太平洋(AWP)区域夏半年对流季节内振荡(ISO)的传播特征以及热带天气尺度波动与ISO的联系。结果表明:(1)夏半年AWP区域的对流ISO存在东西传播特征,具有区域性和季节性。在整个AWP区域,以沿赤道东传且周期约30～60 d的扰动为主,而在西太平洋地区则以在10～20°N西传且周期约20～40 d的扰动为主;在初夏ISO以沿赤道东传为主,晚夏ISO向西传播加强,主要活动区域也向北转移,西传波在晚夏西北太平洋区域活动最强;(2)ISO强对流伴随低层西风异常和气旋性环流异常首先生成在印度洋区域,之后沿赤道东传到西太平洋日界线附近,当对流传播到西太平洋时具有西北传播的特征;(3)ISO与热带天气尺度波动关系密切。两种不同时间尺度的对流在西北太平洋同时加强,ISO促进了热带气旋(TC)的群发,而TC群发对流也成为ISO对流在西太平洋西北向传播中的一部分。

冬季西北太平洋热带气旋的生成与热带东风扰动的关系

利用合成技术对1995—2006年冬季(11月—次年2月)生成在西北太平洋上的34个热带气旋(tropicalcyclone,TC)个例进行分析,研究冬季西北太平洋TC生成的大尺度环流特征及其生成机制,结果表明:冬季TC生成的大尺度环流特征型为东风波西传型;北半球冬季对流层低层出现的跨赤道气旋对是冬季北半球TC形成的重要特征;太平洋中部赤道混合Rossby重力波西北传,与强对流中心重合,性质转为"热带低压型扰动",为冬季热带气旋生成提供扰动源。对合成TC初始场的涡动扰动动能的收支分析表明,涡动有效位能和正压不稳定转换为TC形成提供了能量,这两种能量分别与积云对流加热和水平不均匀气流有关。正压不稳定能量转换为动能主要位于对流层中下层,而扰动有效位能的转换主要位于对流层中上层。低层热带东风波动从平均气流中获得正压不稳定能量,并与强积云对流耦合,热力和动力共同作用下形成TC。

广西冬季降水的低频特征及其与MJO的联系

应用广西壮族自治区国家气象站降水,NCEP/NCAR逐日再分析资料,NOAA逐日向外长波辐射(OLR)等逐日资料,NOAA-CPC热带大气季节内振荡(MJO)指数等,使用经验正交函数分解方法分析了广西冬季降水的气候特征;用功率谱、带通滤波、相关分析和滞后线性回归等方法,以及定义MJO相关降水事件,研究了广西冬季降水异常偏多年的降水低频特征及其与MJO的联系。(1)广西冬季降水特征以全区一致型分布为主;冬季降水异常偏多年份的逐日降水具有14~26 d的低频周期。(2)MJO强对流在赤道印度洋东部发展并东传到西太平洋热带地区时,广西可出现冬季持续强降水。(3)当MJO异常对流在印度洋东部热带地区产生,中南半岛地区到华南地区上空为异常低频偏南和偏西南气流,有利于降水形成;当印度洋东部热带地区为MJO对流抑制区,华南地区上空为异常低频偏东气流控制,不利于降水产生。(4)华南地区上空大气环流的异常是由热带印度洋地区的MJO对流激发的Rossby波列造成。

冬季台风“南玛都”结构性质的初步研究

运用NCEP/NCAR再分析资料,研究了2004年12月初登陆我国台湾的冬季台风"南玛都"的性质结构特征,结果表明:冬季台风"南玛都"具有与夏季台风相同的暖湿中心和低层辐合、高层辐散的环流特征,不同的是低层辐合气流中西南气流不明显,台风涡旋气流对大气的扰动偏弱。台风过程海平面气压距平场的EOF分析表明,台风生命史中的扰动主要由EOF1和EOF2构成(占90%的方差),EOF1反映台风结构和强度变化,EOF2反映了台风移动过程中的环境状态变化。

热带大气季节内振荡与西北太平洋热带气旋活动的季节预测:统计事实研究

应用NOAA气候预测中心提供的热带大气季节内振荡(MJO)客观业务指数及中国气象局上海台风研究所提供的西北太平洋热带气旋(TC)最佳路径资料集,定量统计检验了MJO对夏季西北太平洋TC活动的调制作用。结果表明:MJO对TC的生成、强度、路径和登陆活动都有显著的调节作用。当高空辐合中心位于120°E～160°E(MJO位相3～5)时,西北太平洋TC生成偏少,且生成位置偏北;而当高空辐合中心位于10°W～70°E(MJO位相8～10)时,西北太平洋TC生成偏多,且生成位置偏南;随着TC强度加强,能达到显著调节作用的MJO位相逐渐减少,当高空辐合辐散中心位于70°E(MJO位相10)时,对TC强度调制最显著。在路径调节方面,MJO位相1～4和10时,TC活跃于菲律宾以东的西北太平洋上,主要路径为西北偏北行,可能登陆华东、华北;而位相5～8时,TC主要活跃在菲律宾附近及以西到南海,以偏西行路径为主,可能登陆华南。MJO对登陆华南TC也有显著影响。该定量统计检验结果可为TC活动季节内预测提供依据。

广西气候变化事实

利用1961-2015年的气象观测资料,对广西气温、降水及高影响天气气候事件等进行气候变化趋势分析,得到广西气候变化的事实为:气温明显升高,城市升温更显著;高温热浪明显增多,低温冷害减少,但极端冷害影响严重;降水两极分化,极端强降水频率增加,旱涝灾害加剧;热带气旋影响个数减少,但强台风的影响严重;极端气象灾害造成的损失加大。

亚洲-西太平洋夏半年季节内振荡:热带气旋活动强、弱年的对比

应用有限区域波数-功率谱和滞后线性回归统计方法,对比分析1979—2004年热带气旋(TC)活动强、弱年亚洲-西太平洋区域(AWP)夏半年大气季节内振荡(ISO)的传播特征及海气相互作用过程。分析结果表明:在整个AWP和西太平洋区域都存在TC强年ISO东传特征更显著的特征,ISO对流传播在纬向上伸展更偏东,强年沿赤道东传20～60 d周期波动更强,西太平洋区域是传播特征强弱年区别较显著的区域,与TC活动密切联系;TC强、弱年ISO过程中海气相互作用过程相同,海洋和大气间的能量交换对维持ISO西北传播时起作用;TC强年的海气相互作用比弱年更加强烈,尤其是对流凝结潜热的释放在强年比弱年强,这可能是导致TC强、弱年ISO特征区别的原因之一。

百色气候变化特征及城市适应策略建议

利用气候观测数据分析表明,近60a来,百色出现了与全球气候变化背景一致的增暖变化,主要变化特征有:气温明显升高,年降水日数减少,冬季降水量增多,年日照时数减少;高温和干旱频率高,20世纪90年代以来暴雨日数偏多。与广西平均气候变化状况相比,百色的气候变化程度风险低于广西平均水平。预估到本世纪中期,百色气温仍将缓慢升高,干旱和强降水的强度可能加剧。建议科学规划,统筹协调,科学评估城市气候承载力,开展城市适应气候变化风险管理,提升生态气候环境监测及自然灾害预警应急能力,建设生态气候宜居城市。

桂东南热带气旋大风的统计特征及典型个例研究

利用1981～2000年热带气旋(以下简记TC)年鉴资料、广西东南部大风实况资料和NCEP/NCAR再分析资料,对桂东南TC大风及TC特征进行统计分析,并通过个例普查和典型个例的研究对造成桂东南严重风灾的原因进行初步探讨。研究表明:造成桂东南大风TC发生在6～10月,主要源地是西北太平洋,但造成严重风灾的TC为登陆后中心经过桂东南的南海台风。桂东南大风以局地瞬时大风为主,大风发生时间与TC距离有关。强度大、移速快造成变压梯度大,与气压梯度共同作用是0307号TC过程大风的原因;移速慢,登陆后中心在桂东南逗留时间长则是8517号TC过程严重风灾的原因,并对两个TC运动特点不同的大尺度环境特征进行了比较分析。

广西区域气候变化的研究新进展

近二十年来广西区域气候变化的研究取得了丰富的成果,文中从广西气候变化的科学事实研究,气候变化与大气环流、海温关系,气候变化对行业领域影响研究等三方面论述了广西气候变化研究的最新进展,总结了广西从明清时期到近代百年及近六十年气候变化的主要科学事实,气候变化对农业、水资源和能源、生态、城市化等方面的影响,并提出今后研究应加强多源资料处理应用、气候变化归因、影响评估机理、预估和适应技术等。

21世纪增暖情景下西北太平洋热带气旋频数的预估

利用IPCC发布的5个全球气候模式在高(SRESA2)、低(SRES B1)两种不同排放情景下的预报集成结果,对21世纪大尺度环境进行分析,进而对西北太平洋夏季热带气旋(TC)的频数进行预估。结果表明:两种情景下热带西北太平洋均呈现500 hPa位势高度偏高、太平洋东部海表温度偏高、低层菲律宾以东为异常反气旋性环流控制的特征。这种大尺度环境不利于TC生成,在高排放情景下或21世纪中叶后该环境特征更显著。未来TC频数总体呈减少的趋势,低排放情景下的TC频数变化趋势比高排放情境下平缓,TC频数存在年代际和年际变化。

中尺度数值天气预报的初步试验

通过用中尺度MM4模式对2004年11月14日到15日天气过程进行数值模拟预报试验,了解MM4模式和用数值预报模式进行天气预报的全过程。对MM4模式的初次应用表明,中尺度数值模拟及预报的研究在一般台站是可行的,中小尺度数值预报模式为今后发展地县精细化预报及中尺度过程诊断分析提供了良好的工具。

低纬季风涌影响登陆台风“榴莲”(0103)和“碧利斯”(0604)暴雨增幅的比较

以2001和2006年盛夏登陆中国南方并造成巨大灾害的两次热带气旋过程为例,利用"CMA-STI热带气旋最佳路径数据集"、NCEP/NCAR再分析资料及地面加密观测资料,对2001年0103号"榴莲"和2006年0604号"碧利斯"热带气旋陆上维持和暴雨增幅的大尺度环境场及成因进行了对比分析。结果表明:1)"榴莲"登陆后与中纬度西风槽发生相互作用,构成了典型的"北槽南涡"天气形势,"碧利斯"登陆后受西太平洋副高、北方大陆高压坝和南侧副高向西南方向延伸的高压脊所包围,有利于其环流维持。2)"榴莲"和"碧利斯"陆上维持期间越赤道气流明显增强,但是在"榴莲"活动期间,100°E附近越赤道气流表现突出,而在"碧利斯"陆上活动期间,80°E附近越赤道气流尤为显著,它们都增强了当时的西南季风,把大量来自热带海洋的水汽注入登陆后减弱的"榴莲"和"碧利斯"环流,使其非但没有很快减弱消亡,反而能在登陆后长时间维持不消。3)2001和2006年东亚夏季风存在明显低频振荡,2001年低纬夏季风10～20d低频振荡显著,而2006年则以30～60d低频振荡为主,由不同低频振荡周期表示的低纬季风涌均存在明显的北传特征。当低频振荡处于极端活跃位相时,季风涌最为强盛并侵入"榴莲"和"碧利斯"环流系统,正好对应着当时的台风暴雨剧烈增幅。此外,低频气流的辐合和低频水汽输送也是"榴莲"和"碧利斯"暴雨增幅的重要原因。

登陆热带风暴“Bilis”维持和暴雨增幅与低纬水汽输送的关系及其数值试验

采用WRF中尺度数值模式、NCEP／NCAR再分析资料、地面加密观测资料和JMA最佳路径数据集对0604号强热带风暴“Bilis”的水汽输送特征进行诊断分析与数值模拟。结果表明，“Bilis”登陆后，一直与低纬水汽通道相联结，索马里和80—100°E越赤道气流异常活跃，将大量水汽输送到“Bilis”环流中，有利于其在陆上长久维持并引发沿途暴雨增幅。对“Bilis”的维持过程进行数值模拟和水汽敏感性试验结果显示，低纬水汽输送的减弱不利于登陆热带风暴“Bilis”的维持和暴雨增幅，索马里和80～100°E越赤道气流的持续水汽补充有助于“Bilis”环流在陆上长久维持，减少外界水汽尤其是索马里越赤道气流的水汽输送后，TC暴雨强度和范围衰减十分剧烈。来自低纬水汽输送减弱不利于热带风暴中的强对流活动，不利于“Bilis”获得能量长久维持，雨量也随之相应减少。

改进综合气象干旱指数对广西农业干旱的适用性分析

【目的】分析改进综合气象干旱指数（IM_CI）对广西农业干旱的监测评估效果，探讨改进综合气象干旱指数对广西农业干旱监测评估的适用性。【方法】利用广西89个台站的气象资料，使用农田土壤水分平衡方程（FSWB）、改进综合气象干旱指数（IM_CI）分别模拟监测1961-2010年的广西农业干旱情况，对比分析两种指数的应用效果。【结果】IM_CI对农业干旱的历史灾情、典型过程的旱情演变、季节干旱频率的时空特征及季节的干湿特点有较好的描述，总体优于FSB。【结论】IM_CI对广西农业干旱的监测评估效果较好，适用于广西农业的干旱监测评估。