中国极端天气事件与农业气象服务

本文综合论述了中国极端天气事件发生的类型及对农林牧业造成的影响,特别是随着全球气候变暖,极端天气事件频发,而且发生的种类越来越多,造成的损失越来越大,严重制约了中国的经济发展。中国各级气象部门针对当地不同的气象灾害类型及对农业、林业、牧业等生产产生的危害进行了全方位、多层次、多领域的服务,取得了明显成效。最后根据中国目前针对极端天气事件的农业气象服务中存在的问题提出了未来服务的新思路。     

伊犁河谷春夏季极端天气气候的变化分析

利用1961-2005年降水、气温、冰雹、大风资料,分析了伊犁河谷春夏季极端天气气候事件的长期变化趋势.结果发现暴雨(日降水>24mm)频次20世纪90年代以后明显增加,分析最大日降水量发现,降水强度也明显增大,这和伊犁河谷降水变化趋势是一致的;春夏季极端温度的变化不显著,夏季极端高温频次和强度有微弱的减小,春季极端低温频次和强度也有微弱的减小;春夏季伊犁河谷冰雹和大风极端天气显著减少.     

ECMWF降水极端天气指数在浙江的应用评估

利用2016年6月—2017年5月ECMWF降水极端天气指数(EFI)预报资料,分析了降水EFI与不同量级强降水、降水气候百分位在浙江的关系。结果表明:总体而言,浙江省降水EFI与实况降水存在明显的正相关关系。随着EFI阈值的增加,暴雨发生频次先增加后减少,而且暴雨发生的概率随着EFI阈值的增加而增大。综合考虑TS、BS评分,EFI阈值随着预报时效的延长而减小;随着降水量级的增加而增大。降水EFI值与降水气候百分位存在明显的正相关关系,当EFI值较高时,预示着较大的几率出现极端降水,此时可参考当地相对应的气候百分位的降水量来估计降水。     

北京奥运会期间极端天气的气候统计分析

利用1971-2007年观象台、海淀、丰台、朝阳和顺义的气象要素资料,对北京奥运期间8月8-24日的极端天气事件进行了统计分析,结果表明:观象台极端最高气温为37.3℃,年Tmax＞36.0℃的出现概率为5%,呈明显的上升趋势,上升率为 0.69℃/10年,目前处在偏高期.城郊5站Tmax≥33℃的平均日数为2.8天,变化趋势基本一致,目前处在日数偏多期,每年平均高温闷热(Tmax≥32℃且平均相对湿度≥55%)天气日数为4.7天.观象台日最大降雨量中出现雨量≥25mm*d-1的概率高达68%,城郊5站雨量≥25mm的平均降雨日为1.1天,观象台日最大降雨强度的最大值为156.2mm*d-1.城郊5站平均雷暴日数为3.7天,上述三要素均处在低值期.10分钟平均风速≥7m*s-1以上的大风日数城郊5站为1.2天,目前处在风速较小期.城郊5站平均大雾日数为0.7天,观象台低能见度≤2000m的日数从1990年代平均3.9天降到2000-2007年的1.5天,目前处在日数较少期.     

气象科技动态极端天气半数受气候变化影响人类对气候的影响增加极端事件风险

对于全世界来说,2012年是艰苦的一年,而这并不是因为人们担心玛雅历法中的世界末日所致。事实上,这是到处充斥着极端天气的一年：在美国遇到了干旱和热浪;在英国出现了破纪录的降雨;而罕见的大雨袭击了肯尼亚、索马里、日本和澳大利亚;西班牙发生了干旱;中国则遭遇了洪水;当然人们也忘不了超级飓风桑迪。     

1960-2019年沙雅县极端天气的气候变化特征分析

采用一元线性回归分析和基于Matlab的Mann-kendal气候突变检验和morlet小波分析等方法,开展沙雅气象站50年常规气象要素和极端天气指数研究分析。结果显示：(1)气温增温趋势明显,最低气温上升对气温增温贡献大。(2)降水量变化趋势不明显,在20世纪80年代强度变化大。(3)历年日照时数显著下降,有高频振荡周期。(4)风速下降显著,春季风速下降速率最快;全年主导风向为东北风,除此之外夏季还多出现北风,秋冬季节多出现偏西风。(5)夜间最低气温增温明显,且增温速率高于白天,极端低温日数减少,沙雅县气温呈上升趋势;降水日数和各量级降水日数趋势变化不明显。     

气候变暖对黑龙江省气候和极端天气事件的影响及防御对策

黑龙江省1980年以来气候变暖已成为事实，气候变暖导致天气气候极端事件的发生，依此提出防御时策。     

ECMWF极端天气指数在新疆强降水预报中的检验评估

使用2015年10月—2018年9月欧洲中期天气预报中心集合预报系统(ECMWF EPS)逐日降水极端天气指数(EFI)预报资料,分析新疆区域降水EFI产品与强降水的对应关系并得到预报阈值。结果表明:预报的EFI与实况降水量存在正相关关系,随着降水量增加,EFI预报结果具有线性增加趋势,说明EFI对强降水有一定的指示意义。各量级降水预报的最高TS评分随着预报时效的增加而减小,且随着降水量等级的增大而减小。不同季节暴量降水发生站次为夏季最多,冬季最少,对应的EFI阈值大都在0.4～0.6,夏季EFI值范围在0.2～0.7,夏季更易发生暴量降水。随着预报时效增加,暴量降水发生站点频次最多所对应的EFI值逐渐减小。随着降水量级增加,空报率减小幅度不大,但漏报率增加。     

2003年的极端天气和气候事件及其他相关事件

气候变化正在进行着,极端天气和气候事件似乎在增加.2003年出现了一些创历史记录的极端事件,例如,年初俄罗斯和美国的暴风雪与严寒,3月份中东地区的强沙尘暴,印度季风前的热浪,夏季欧洲南部和中国南方大范围的炎热酷暑,6月底、7月初我国淮河流域的暴雨洪灾,9月份南极上空创历史记录最大最深的臭氧洞等等.这些极端天气和气候事件产生的机制及其可预测、预报性,有待深入的分析与研究.     

长治市极端气候事件的分析及对农业生产的影响

利用长治市3个代表站1961年～2005年逐日气象资料,对长治近45年的极端气候事件的变化趋势及其对农业生产的影响作了分析。结果表明：作为极端气候事件的暴雨、大暴雨日数具有较为一致的变化特点,在20世纪90年代开始出现了增多的趋势。1992年以后干旱事件开始减少,1999年开始洪涝事件有所增加。1993年以后极端低温与极端高温出现日数先后开始增加。研究发现极端气候事件的变化与气温突变及显著升高有极为明显的关系。     

气象条件影响我国农业经济产出的计量经济分析

将计量经济学与气象学相结合,在经典C-D生产函数中引入气象因子构建气象计量经济模型,引入弹性和极差率的概念,定量分析了气象条件变化对我国农业经济产出的影响。结果表明:模型具有较高的拟合准确性,加入气象因子提高了对农业经济产出的整体拟合水平,初步证明了计量经济模型的合理性。受气象条件变化的综合影响,各行政区农业经济产出变化幅度为5%～85%,各区域农业经济产出变化幅度为3.4%～19.5%。计量经济学在气象领域的应用可以定量评估天气气候变化对社会经济的影响,为天气和气候变化研究提供了新方法,具有很好的应用前景。     

Influence of the Arctic on the Predictability of Eurasian Winter Extreme Weather Events

The linkage between the Arctic and midlatitudes has received much attention recently due to the rapidly changing climate. Many investigations have been conducted to reveal the relationship between the Arctic and Eurasian extreme events from the perspective of climatological statistics. As a prediction source for extreme events in Eurasia, Arctic conditions are crucial for extreme event predictions. Therefore, it is urgent to explore the Arctic influence on the predictability of Eurasian extreme ...     

Comparative Analysis of Extreme High Temperature Weather in the Summers of 2013 and 2003

The characteristics of regional high temperature（HT） weather in 2013 and 2003 and their causes were studied using daily maximum temperature data, National Center for Environmental Prediction（NCEP） reanalysis data, and outgoing longwave radiation（OLR） data. For these two years of HT weather, there were many similar characteristics, such as their long duration, wide range, high intensity, and severe influence. However, there were also three obvious differences： firstly, in 2013, the major area where HT weather occurred was farther north than in 2003; secondly, the HT weather in South China and the southeast area of Jiangnan in 2013 lasted fewer days than in 2003, but in other areas it lasted for more days than in 2003; thirdly, the intensity of the HT weather in 2013 was also stronger in the north and weaker in the south, similar to that of the duration. A strong and stable western Pacific subtropical high（WPSH）, a continental warm high, and the distribution of the warm center in the lower troposphere played important roles in the HT weather formation. Several probable causes for the differences are that the cold air was weaker, the WPSH was farther north, and the tropical convective systems were stronger in 2013 than in 2003. Finally, a preliminary cause analysis of the WPSH anomaly was presented.     

非正态分布的天气气候序列极值特征诊断方法研究

推广了非正态假设下的交叉理论,且将其用于极值特征的诊断,并从理论上导出了适用性更广的基于Gamma分布和负指数分布的极值特征量诊断公式及其样本估计式.以有关降水要素的时间序列为例,说明了这种方法在天气气候诊断与气候影响研究中的应用前景.     

基于智能计算的广西冷湿极端天气定性和定量组合预报方法研究

论文以逐日气温和降水量数据、NCEP/NCAR再分析资料以及预报场资料为基础,将表征冬季低温冷害的冷湿指数作为预报量,先利用随机森林方法进行冬季逐日冷湿极端天气定性判别预报分析,再进一步以粒子群算法为基础的模糊神经网络集成个体生成技术方法,建立一种新的非线性智能计算定量集成预报模型（PSO-FNN）,进行了广西冷湿极端天气定量预报模型的预报建模研究。结果表明,论文提出的这种以不同的智能计算方法构建的定性、定量综合预报分析方法,比较符合极端天气小概率事件的预报特点,其中随机森林算法构建的定性预报模型,对广西冷湿极端天气事件的预报TS评分（Threat Score）为0.77,空报率为0.23,漏报率为0,ETS评分（Equitable Threat Score）为0.41,TSS评分（True Skill Statistic）为0.53。而采用粒子群—模糊神经网络方法构建的极端冷湿指数定量集成预报模型比其他线性和非线性预报模型具有更好的预报精度。其中PSO-FNN集成预报模型在预报建模样本和独立预报样本个例相同的情况下,比回归方法的预报平均绝对误差下降了25%以上,比一般的普通模糊神经网络预报平均绝对误差下降了14.37%。主要原因是因为PSO-FNN集成预报模型通过改进集成个体的预报能力和增强集成个体的种群差异性,提高了集成预报模型的预报精度。因此,该智能计算集成预报模型的泛化能力显著提高,预报结果稳定可靠,为冷湿极端天气客观预报提供了新的预报工具和预报建模方法。     

诊断天气气候时间序列极值特征的一种新方法

将平稳过程的交叉理论用于天气气候极值分析,提出了一种诊断天气气候时间序列极值特征量的新方法,在正态假设下,推证出天气气候记录中,极值出现频数、持续时间和等待时间的估计公式,论证了极值出现频数与其频谱结构的对应关系及其相互推算方法.实例应用表明,其理论计算值与实测值相当一致,这种方法对于气候变化诊断与预测和天气预报具有很强的实用价值.     

2008年初极端寒冷天气对荔枝龙眼成花的利弊分析

2008年初玉林市出现了一次与历史同期相比持续时间最长,平均温度最低、日照时数最少、总降水量居历史第二位的极端寒冷天气过程。通过对2008年1~4月份荔枝龙眼的观测和调查资料进行分析后发现,这次阴冷无霜的天气过程对荔枝龙眼的成花是既有利,也有弊,但总体上是弊大于利。因为持续长时间的低温和日照严重不足既抑制了冬梢,也抑制了花芽分化,最终导致了成花率明显偏低、花质差、雌花比率低、花期短等不良后果。鉴于这次罕见的极端寒冷天气对荔枝龙眼成花的影响,今后应从提高中长期天气预报准确率和栽培管理技术等方面来做好应对全球气候变暖背景下极端气象灾害的防御工作。     

气候变化对中国农业生产的影响研究进展

气候变化已成为当今科学界、各国政府和社会公众普遍关注的环境问题之一,气候变化可能对生态系统和社会经济产生灾难性影响,农业是受气候变化影响最直接的脆弱行业。因此,气候变化对农业生产的影响研究一直是气候变化研究领域中的热点问题之一。该文系统介绍了有关全球气候变化对中国农业生产影响研究的现状与进展,包括气候变化对农业影响的研究方法、大气中温室气体浓度增加对农作物的影响试验、气候变化对农业气候资源的影响、气候变化对农作物生长发育和产量的影响、气候变化对农业种植制度和品种布局的影响、气候变化对农作物气候生产潜力和气候资源利用率的影响等,指出当前在研究气候变化对农业影响评估中存在的问题,提出了今后应加强对气候变化情景和预测模式不确定性的研究、气候变化对农业影响的方法研究。此外,气候变化背景下极端天气气候事件对农业生产的影响以及气候变化对农业病虫害的影响研究等仍较薄弱,有待进一步加强和深入。     

空间天气对广东电网的影响

分析2004年广东电网线路故障和空间天气之间的对应关系,得知53%的电力系统故障与空间天气扰动状态存在对应关系.在所有考虑的空间天气扰动状态中,地磁状态占据主导地位(36%),而太阳活动和同步轨道电磁环境对地面电力系统的直接影响较小(17%).     

双流机场低能见度天气预报方法研究

在信息量较大, 而预报对象与预报因子的关系又不清楚的状况下, 智能机器学习方法是解决这类问题的较好手段。利用1997—2001年成都站的常规探空资料和双流机场的地面观测资料, 使用支持向量机 (Support Vector Machines, 简称SVM) 方法, 选取多种核函数进行双流机场低能见度天气的预报建模试验。测试结果表明:以径向基函数和拉普拉斯函数构造的SVM预报模型实验效果最好, Ts评分分别为0.287和0.292, 远高于双流机场低能见度天气出现的频率 (0.155)。试验结果还表明:以径向基函数构造的SVM预报模型空报较多, 漏报较少; 而以拉普拉斯函数构造的SVM预报模型空报较少, 漏报较多。因此, 如果强调模型对低能见度天气预报的准确性, 则应采用以拉普拉斯函数构造的预报模型, 如果强调对低能见度天气的预防性, 则应采用以径向基函数构造的预报模型。