极端气候事件综合危险性等级指标构建及近60年来长江流域极端气候综合分析

本文利用经过均一化订正的长江流域共669个气象站近60年(1961—2020年)逐日观测资料,采用相对阈值和绝对阈值相结合的极值分析方法,对长江流域近60年极端高温事件、极端低温事件、极端干旱事件和极端降水事件进行识别,分析了年发生频率和线性变化趋势.在此基础上,考虑到全国极端气候事件发生情况,构建了多个极端气候事件综合危险性等级指标,比较客观地给出了长江流域极端气候事件综合危险性等级.研究结果表明,相对于全国其他地区,长江流域大部分地区极端气候综合危险性等级较高,虽然自1961年以来综合年发生频率呈现弱的线性减少趋势,但自20世纪90年代以来,长江流域极端气候事件发生的危险性相对于全国其他地区明显偏高.通过对不同极端气候事件危险性和变化规律研究,结果表明:长江流域近60年极端干旱事件年发生频率呈现线性减少趋势,与全国他其区域相比较,长江流域大部分地区极端干旱发生的危险性等级都在中级以上,说明长江流域容易发生极端干旱事件;长江流域近60年极端降水事件年发生频率呈现弱的增加趋势,危险性等级指数分析表明,高危险区主要位于长江中下游地区,湖南西部、江西大部、湖北南部等地发生极端降水事件的危险性很高;近60年长江流域大部分地区极端高温事件显著增加,尤其进入21世纪以来发生更加频繁,但相对于全国其他地区,危险性等级较低;近60年长江流域极端低温事件显著减少,但相对于全国其他地区,极端低温事件发生的危险性增加明显.进入21世纪以来,长江流域极端气候事件的综合危险性不断增加,极端高温和极端干旱相伴而生的高温干旱复合型事件频繁发生,极端降水事件和极端低温事件在全国的占比不断升高,造成的社会经济影响越来越严重,说明长江流域加强极端气候事件风险防范的重要性和紧迫性.

长江上游近120年来气象干旱和水文干旱时空变化关系及其传递特征

气象干旱是水文干旱的前兆,探明气象干旱向水文干旱的传递特征及规律,对水文干旱早期预警和防灾减灾具有重要意义。基于长江上游1901—2020年长系列气象水文数据,采用标准化降雨蒸散发指数(SPEI)和标准化径流指数(SRI)分别表征气象干旱和水文干旱情势,采用Spearman相关分析法和滑动窗口法计算不同月份气象干旱向水文干旱的传递时间并分析其时空变化特征,引入湿润指数(HI)和水库指数(RI),探究气候变化和人类活动对干旱传递的影响。结果表明:120年来气象干旱和水文干旱均有加重趋势,且随时间尺度增大,干旱历时增长;气象干旱向水文干旱传递时间整体呈现明显时空异质性,即冬季长、其他季节短,西北部长、东南部短;干旱传递在春、夏季整体呈加快趋势,在秋、冬季整体呈减慢趋势,干旱传递时间变化与长江上游整体干湿状况和密集水电开发有关。

东亚季风对西北地区干旱气候的影响

运用小波分析方法对近５０年来东亚季风的年际和年代际变化特征进行了分析。运用相关分析方法研究了东亚冬、 夏季风对中国西北地区气温和降水的影响．结果表明， 东亚季风对西北地区干旱形成的影响是显著的。对季风形成前期东亚大陆地面气温和太平洋海表温度进行了分析， 结果指出： 前期东亚大陆陆面和太平洋洋面的热力状况会影响到东亚季风的强弱， 陆面和洋面的温差越大季风会越强， 反之则会越弱， 季风的强弱反过来又会影响陆面和洋面的热状况。

西北地区旱涝指标的研究

根据西北地区８３个台站１９６１～１９９０年月降水量资料，对降水距平百分率、降水标准化变量和Ｚ指数进行了对比分析，并对Ｚ指数的旱涝等级标准进行了重新确定，认为经修正后的Ｚ指数更适合于西北地区单站各旱涝时段的划分。在此基础上，确定了一个区域的旱涝指标，进而计算了西北地区及其６个分区的旱涝指数，并进行了旱涝年份划分。

全球气候变暖对西北地区秋季降水的影响

分析了在全球气候变暖背景下 ,西北地区秋季降水的时空变化特征和主要影响因素 ,发现秋季降水量的均值突变现象在四季中最为明显 ,西北地区东部和西部降水在年代际尺度上具有相反的变化趋势 .ElNino年秋季 ,新疆脊偏强 ,印缅槽偏弱 ,西北地区东部降水偏少 ;LaNina年秋季降水形势相反 .CO2 倍增情况下的数值试验表明 ,西北地区西部夏季降水增加明显 ,而秋季不明显 ;西北地区东部夏季降水呈减少趋势 ,而秋季降水增加明显 .

IPCC第五次评估报告气候变化对人类福祉影响的新认知

IPCC第五次评估报告(AR5)第二工作组(WGⅡ)报告评估了气候变化对人类健康、人类安全、生计与贫困的影响,指出气候变化已经对人类健康和安全造成了负面影响,气候变化、气候变率和极端气候事件给城市和农村的贫困人口增添了额外的负担,与气候变化相关的风险增大。21世纪的气候变化,将继续加剧现有健康问题,增加人类的迁徙,放大冲突的驱动因素的影响,对许多国家的关键基础设施造成不利影响,给小岛国和有很长海岸线国家的领土完整带来风险;整个21世纪,气候变化将减缓经济增长,进一步威胁粮食安全,使减贫更为困难,贫困问题更加突出。

甘肃省河东地区伏旱的小波分析

该文阐述了小波变换的基本思路和优点，并对甘肃省河东地区１９５１～１９９５年伏期干旱强度指数分别用墨西哥帽型小波和Ｈａａｒ型小波进行了分析．结果表明：甘肃省河东地区的伏旱由不同尺度的振荡构成，中部地区的伏旱准１９年的振荡周期较明显，有２个上升和２个下降阶段；陇东和陇南地区准２２年和准１０年的振荡周期较明显，有１个上升和２个下降阶段．对原时间序列进行了不同尺度的重构，说明小波分析可以用于滤波．

我国干湿气候区划研究进展

本文回顾和综述了20世纪中期以来我国在干湿气候区划指标、潜在蒸散计算方法、干湿气候区划等级划分标准及命名方式等方面的研究进展,在此基础上给出了利用干燥度指数进行干湿气候区划的计算方法和等级划分标准,并利用1981—2010年全国2207站的气象观测资料,对近30年来我国干湿气候空间特征进行了分析。结果表明,最近30年我国干旱区(包括极干旱、干旱和亚干旱区)面积为469.2万km^2,占国土面积的48.8%,其中极干旱区、干旱区和亚干旱区面积分别为87.8万km^2、209.2万km^2和172.2万km^2,分别占国土面积的9.1%、21.8%和17.9%,主要分布于新疆、内蒙古、西藏、青海、甘肃等西部地区;亚湿润区、湿润区和极湿润区面积占我国国土面积的比例分别为16.2%、27.8%和8.8%,主要位于我国长江以南及东北部分地区。

东北亚近100年降水变化及未来10～15年预测研究

利用中国北方22个站点降水观测资料,检验了英国东英格兰大学气候研究中心的CRU05降水资料的可信度,与同类资料相比,该套资料具有较高的时间和空间分辨率。分析发现,20世纪中国东部地区和20世纪中后期西部地区的降水资料具有较高的可信度。利用这套资料分析了东北亚地区近100年降水变化规律,发现中国北方年降水量普遍存在3年、10年和30年左右的周期振荡,20世纪的几个主要干旱时期和多雨时期是由于降水的年际变化和年代际变化共同影响的结果,特大干旱都是发生在降水年代际变化的少雨时期和年际变化的少雨时期同时出现的阶段。将东北亚降水划分为10个主要区域,即中亚及北疆区、华北及西北东部区、蒙古中北部区、河西走廊及蒙古西部区、黑龙江东部区、大兴安岭西部区、中亚北部区、南疆及柴达木盆地区、东北南部区和阿尔泰山北部区。分析还发现,中国北方的干旱半干旱区不是孤立的,它与蒙古干旱区和中亚干旱区连在一起。在主要振荡周期分析的基础上,对中国北方未来10～15年降水变化趋势做了预测研究。

祁连山区近40年气候变化特征

利用祁连山附近 30个测站 1 96 0～ 2 0 0 0年的气温和降水资料 ,采用EOF和REOF等方法 ,分析了近 4 0年来祁连山附近气温和降水的时空分布特征。结果表明 :祁连山附近气温在空间上具有很好的一致性 ,年平均气温的第一主成分的方差贡献可占总方差的 75%左右。夏季气温的一致性较其它季节略差。根据REOF分析 ,四季及年平均气温可分为河西走廊区、祁连高原区和祁连山东端区。除祁连山东端气温变暖从 90年代后期开始外 ,其它地区与全国大部分地区一样 ,都是从 80年代中期开始 ,特别是 90年代后期增温明显。祁连山附近降水的一致性比气温差 ,占总方差的 30 %左右 ,春季和秋季好于其它季节 ,占总方差的 50 %左右。通过REOF分析 ,可将祁连山附近年降水变化分为河西走廊西部区、祁连山东部区和祁连走廊中部区 ,每个季节的降水分区有所不同。与西北地区东部不同 ,祁连山附近大部分地区的年降水 80年代和 90年代都有不同程度的上升 ,夏季降水增多趋势最为明显 ,而秋季降水 80年代和 90年代一直处于下降阶段。

甘肃省近30年沙尘暴、扬沙、浮尘天气空间分布特征

通过对甘肃省 1 971～ 2 0 0 0年共 3 0年沙尘暴、扬沙、浮尘天气发生日数的分析 ,给出了年平均和四季的空间分布特征 ,并分析了沙尘天气形成的原因。分析发现 ,从武威开始 ,经景泰、白银、会宁到天水、徽县存在一个沙舌区 ,是浮尘天气的多发区。该沙舌与甘肃中部至陇南的干舌基本吻合 ,与青藏高原东北边缘的地形走向基本一致。该沙舌的存在是甘肃省中东部生态环境脆弱、荒漠化进一步发展的重要因素。

我国北方地区冬小麦干旱灾害风险评估

选取我国粮食重要生产区——北方冬麦区作为研究区,基于干旱灾害对作物产量的影响开展冬小麦干旱灾害风险评估和区划。在确定干旱灾害危险性指标过程中,通过对比分析MCI、CWDIa、CI、Pa及Ma干旱指数的适应性,确定了干旱灾害风险危险性指数;在分析北方冬麦区干旱背景和脆弱性时,考虑了冬麦区的地形、土壤类型、土壤有效持水量、河网水系、灌溉条件、降水量及干燥度等环境因素,以及冬小麦的耕地面积、播种面积、主要生育期的水分敏感系数、历史产量等。与以往致灾因子危险性分析方法不同,本文首先建立了干旱指标与冬小麦减产率之间的关系,通过减产率等级来确定干旱致灾临界阈值,在此基础上计算分析了冬小麦全生育期和6个关键生育期不同等级干旱发生的频率。综合考虑干旱发生的危险性、不同地区干旱背景和脆弱性,建立了我国北方冬麦区全生育期和6个关键生育期的干旱灾害风险评估模型和区划方法,实现了我国北方冬麦区干旱灾害的风险评估和区划。结果表明,MCI更能反映北方冬麦区干旱的特征,故以MCI指数作为干旱灾害风险危险性指数;我国北方冬麦区中北部的干旱灾害风险较高,应该加强防旱抗旱能力建设,南部地区包括苏皖和河南东南部的干旱灾害风险较小。本文建立的北方冬麦区不同生育期干旱灾害风险评估模型可应用于干旱灾害风险动态评估实时业务中。

东亚地区夏季阻塞过程的研究进展

阻塞过程是一种大尺度的大气环流持续性异常现象 ,它一旦出现会造成大范围的天气和气候异常。对阻塞过程的定义多种多样 ,有根据阻塞的气候特征进行定义的 ,也有根据阻塞的天气特征进行定义的 ,研究时根据不同的情况应选择不同的定义。人们用平衡态理论、外源强迫下的共振理论、非线性孤立波理论、斜压性及波流相互作用等理论对阻塞过程进行了研究 ,得到了许多有意义的研究结果。东亚夏季的阻塞过程对中国的天气气候有重要影响 ,东北地区的夏季低温、华北地区的干旱、长江中下游和江淮地区的梅雨和洪涝灾害等都与东亚阻塞过程有关。人们对东亚夏季的阻塞过程形成原因的研究很多 ,发现乌拉尔山阻塞高压崩溃后 ,Rossby波的传播。

西北地区干旱预测的EOF模型

该文在经验正交函数（ＥＯＦ）分析的基础上，设计了一种适合于西北地区干旱预测的ＥＯＦ模型，利用均生函数法、多元回归法和典型相关法对ＥＯＦ模型进行了有效的预测试验，结果表明这种模型对西北地区的干旱有一定的预报能力．

北太平洋夏季大气环流的持续性异常及其对中国天气的影响

对太平洋北部持续性异常的研究表明，正、负异常的形势从发生、发展到消亡的演变过程十分相似，它们都始于东亚及西太平洋区域距平形势的变化，并在北太平洋及东亚地区出现一规则排列的距平异常区域，东亚及整个北半球的大气环流也相应地发生变化。太平洋北部环流的持续性异常对东亚特别是中国夏季的天气异常有重要影响。诊断分析和数值试验表明，夏季太平洋北部大气环流发生持续性异常与太平洋中低纬的海温异常关系密切。

河西走廊沙尘暴特征及气候成因分析

本文主要分析了河西走廊春季沙尘暴多发的原因,指出河西走廊所处的特殊的地理位置和独特的地形地貌以及干旱少雨的气候背景是沙尘暴频繁发生的主要原因。河西走廊的沙尘暴过程次数自1955年以来总体呈减少趋势,上世纪70年代最多,90年代最少。研究发现,河西走廊沙尘暴发生与东亚冬季风的强弱有直接关系,并且与前期秋、冬季赤道中东太平洋海温关系密切,海温偏高时,东亚冬季风较弱,河西走廊发生的沙尘暴较少,海温偏低时,东亚冬季风较强,河西走廊春季容易发生沙尘暴。

对T63L16所作月延伸预报准确率的评估

对国家气候中心１９９６年１～１２月和１９９７年１～８月用Ｔ６３Ｌ１６模式所做的５７次月延伸预报的５００ｈＰａ高度场进行了检验评估，并对模式的系统性误差进行了分析和订正。同时，对西北气候变化有较大影响的大气环流系统的环流特征量进行了检验，并给出了订正偏差。

近60年中国干湿气候变化特征及其未来趋势预估

本文基于经过均一化订正的共2255个气象站近60年(1961~2020年)逐日观测资料,采用修订的FAO56 Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量,用年干燥度指数AI研究我国近60年来干湿气候变化特征,并用模式预估资料,分析到本世纪末我国干湿气候的可能变化趋势。研究结果表明,近60年来,我国气候整体处于变湿状态下,气候变湿较明显的区域主要位于我国西部地区,包括新疆大部、青海西部、甘肃和内蒙西部、西藏西北部等地。近10年来我国气候变湿趋势更加显著,与1960年代相比,干旱区总面积减少约65万平方公里。不同气候分区变化具有明显的区域性和阶段性特征。四个季节气候都呈现变湿的趋势,尤其以夏季变湿最为明显。预估资料分析表明,到本世纪末,我国气候总体呈现变干趋势,变干的区域主要位于我国中东部地区,而我国西部地区继续维持目前变湿的趋势。高排放情景下,我国中东部变干趋势和西部变湿趋势比在中等排放情景下更显著。

提高气候预测准确率的有效途径

文中给出了目前我国干旱气候预测的水平和使用的主要方法,指出数值模式的预测方法不仅具有明确坚实的物理基础,而且具有客观、定量的优点,是气候预测方法的一个新的发展方向。20世纪90年代以来,高分辨率的区域气候模式的发展为区域气候的模拟和预测研究带来了新的希望。发展适合西北地区的高分辨率区域气候模式,是目前西北地区气候规律及其预测研究迫切需要解决的科学问题。

西北人影作业天气背景条件初步分析

利用高分辨率的气象台站观测资料、再分析资料、卫星遥感资料等,结合高分辨率区域气候模式模拟,对西北地区以及祁连山、天山、六盘山和三江源等试验区的降水场、气流场、水汽场等时空特征开展了研究。结果表明:精细化的降水资料能够刻画出西北试验区复杂地形条件下的降水场时空特征,研发的小时降水融合算法对西北地区高频降水分析是有效的;涝年,由于高原抽吸作用,试验区受低层形成的辐合气流所控制,容易形成降水;旱年,高原地表不存在大范围的辐合区,试验区被干冷的偏北风所控制,不利于成云降水。利用模式资料,分析了西北地区及四个试验区水汽场月、季、年气候特征,分析了水汽来源、大气可降水量、水汽收支情况以及年际变化情况。对MODIS和FY卫星反演的水汽产品进行了校准,并对西北地区水汽含量的气候特征进行了分析。