气候变暖背景下降水持续性与相态变化的研究综述

持续性降水和固态降水（或近地面气温为0℃左右的降水）都能导致洪涝和低温雨雪冰冻等灾害性的极端事件,对人民群众生命和财产安全以及社会经济发展也会造成严重危害。目前中外围绕降水量、极端降水事件变化等已开展了大量研究,但在降水持续性和相态变化的特征及其影响机理方面的研究仍显不足。因此,围绕降水持续性和相态变化的相关研究,对近20余年来取得的一些重要研究进展进行回顾。研究指出,在气候变暖背景下降水持续性和相态变化的特征在全球范围内表现出了区域上的不一致性。有关降水持续性变化方面,中国南方地区持续性降水过程及其产生的降水量呈现增多趋势,但北方地区呈现减少的趋势,而西南地区长持续性降水呈下降趋势。至于降水相态变化方面,中国南方地区持续性雨雪冰冻事件在气候变暖背景下总体呈减少趋势。这些变化除了与气候变暖有关外,可能还与大气遥相关模态、低频振荡及ENSO事件等引起的大气环流异常有关。今后应该更多开展气候变暖背景下降水持续性和相态变化的特征、可能机理以及其与气候变暖的可能联系方面的研究,以期通过相关研究深入理解中国降水持续性与相态变化的规律、成因及其与旱涝、低温雨雪灾害等的联系,进一步加深对气候变暖背景下中国天气、气候的影响及其机理的认识。      

超强厄尔尼诺事件海洋学特征分析与预测回顾

2015/2016年厄尔尼诺事件被认为是一次与1982/1983和1997/1998年相当的超强事件。基于多套再分析数据,比较了此次事件的海洋上层变量主要特征与历史上两次超强事件的异同,并利用热带太平洋混合层热收支方程对主要物理过程进行了定量分析。研究认为,2015/2016年事件前期为异常高海温东传特征,且前期形成了一次弱的中太平洋型暖事件;但后期表现为弱西传特征,在成熟位相转换成东太平洋型强厄尔尼诺。此次事件中伴随着多次西风爆发事件和开尔文波东传,但赤道开尔文波在盛期基本维持在中东太平洋而不继续东传,赤道外罗斯贝波西传特征亦不明显。相比之下,此次事件在发展-成熟期前后的赤道“热容量放电”过程更加明显些。此次事件异常暖中心位置偏西,其主要原因很可能与赤道东太平洋的强东风异常和冷海水上翻,以及纬向洋流异常和次表层温度异常分布偏西有关;东边界冷水入侵,削弱赤道东太平洋海温异常程度,可能是此次事件位置偏西的直接原因。在海洋上层热量收支中,此次事件中温跃层反馈是促进海温升高和位相转换的最关键过程,纬向平流反馈项亦发挥了重要作用,两种过程共同形成了超强的升温幅度和偏西的异常暖海温分布型。中国国家气候中心新一代ENSO预测系统（SEMAP2.0）每年两次的实际会商预测中给出了较为合理的预测,特别是考虑前期海洋变化预报因子信息的统计模型更好地预测出了海温异常的波动演变状况,成为多方法集合（MME）的重要成员。      

1951～1990年中国极端气温变化分析

利用中国1951～1990年极端温度资料,在消除台站迁移和城市热岛效应的影响,并经过资料质量控制的基础上,对我国极端温度的变率和变化趋势的区域分布以及季节变化特征进行了分析研究。结果发现,近40年中国季极端最低温度的变率以春、秋两季为最大,大变率区域主要集中在北方;夏季是极端最低温度变率最小的季节。我国季极端温度的变化趋势存在较大的季节性差异;极端最低温度 在冬、秋季增温趋势分别具有99%、97%的显著水平;极端最高温度只有在秋季,其降温趋势具有90%的显著水平。极端温度的变化趋势还存在明显的地域性差异;东北、华北北部、内蒙古中东部和川藏交界等地极端最低温度在各季表现出明显的增温趋势;长江流域地区极端最高温度在秋、冬季具有较为明显的降温趋势,黄河下游地区则在春、夏季表现出降温趋势。     

长江流域旱涝时期大气水汽输送与收支

本文对1980年和1985年长江流域典型夏涝与夏旱时期中国大气水汽输送以及收支特点进行了对比分析。旱涝形成在很大程度上是水分盈亏问题。水分输送及平衡在气候形成中的作用一直受到气象学者的重视,但旱涝时期我国大气水汽输送和收支的研究还不多。     

森林火险气象指数的应用研究

利用全国575个国家级基本气象站1971年1月1日至2005年5月31日的气象观测资料, 选用了5种已得到国际普遍认可或我国国家级预警业务中使用的森林火险气象指数计算方法, 计算了我国长序列的历史逐日森林火险气象指数, 并对这些指数在我国的实际使用效果进行对比分析和应用研究。结果表明: I_FFD, I_NMC, I_N, I_MN指数可在我国大范围推广使用 (除长江中下游及附近地区), 其中以I_FFD指数总体应用效果最好, I_MN指数次之。     

持续性强降水的区域模式动力中期预报研究

持续性强降水及其次生灾害给人民的生产和生活造成严重影响, 延伸其模式动力预报能力对防灾、减灾具有重要意义。随着对持续性强降水过程形成机理及模式动力中期预报认识的不断提高, 以减小模式初始条件误差、边界条件误差以及内场预报误差为目标提出了一系列动力中期预报技术方法, 主要包括:针对边界条件提出低通滤波技术方案, 改进了5 d以上的环流及降水预报; 针对模式预报内场进行谱逼近技术试验, 对提前3—7 d的小雨以上量级的降水预报改进明显; 针对初始条件进行多尺度混合更新初值技术预报试验, 融合全球预报的大尺度场及区域模式预报的中小尺度场进行15 d预报, 明显提高了50及100 mm以上的持续性累积降水预报时效。      

1.5℃增暖对全球和区域影响的研究进展

《巴黎协定》明确提出将全球平均升温控制在相对于工业化前水平2℃以内,并努力将其控制在1.5℃以内,以降低气候变化的风险与影响。随后,《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）邀请IPCC筹备关于1.5℃增暖影响及温室气体排放途径的特别报告,为UNFCCC谈判提供科学依据。通过回顾近期发表的一些成果发现,在1.5℃到2℃的不同升温条件下,很多极端天气事件发生的概率将增加。2℃条件下一些易受威胁的系统,如生态系统和农业系统,将承受全球变暖带来的严重后果;海平面明显上升,珊瑚礁锐减,季风降水减弱等影响将进一步加强。同时,不同地区对全球不同程度增暖的响应也存在很大差异。总的说来,相较于2℃增暖而言,将增暖控制在1.5℃以内能进一步减小气候变化影响的风险。然而,要把全球增暖控制在1.5℃内具有极大的挑战性,并且目前对1.5℃增暖的影响认识仍然十分不足。定量分析2℃和1.5℃增暖对不同区域自然和人类系统造成的影响差异,需要更高分辨率的模式以及更多针对2℃和1.5℃增暖影响而设计的专门试验支持。     

欧亚大陆北部地球科学计划

1 概况欧亚大陆北部研究计划(The Northern Eurasia Earth Science Partnership Initiative, NEESPI)最早由美国宇航局(NASA)和俄罗斯科学院(RAS)发起制定,其目的在于开展多学科的研究,提高对欧亚大陆北部的综合认识,了解这一     

中国气温变化研究最新进展

总结了"十五"攻关课题有关中国温度变化研究的若干进展.在资料质量控制和序列非均一性检验及订正的基础上,更新了中国地面近50年、100年和1 000年气温序列.研究表明,不论是近54年还是近100年全国年平均地面气温升高趋势一般比原来分析结果表明的要强,分别达到0.25℃/10 a和0.08℃/10 a.中国现代增暖最明显的地区包括东北、华北、西北和青藏高原北部,最显著的季节在冬季和春季.近50多年中国近地面气候变暖主要是平均最低气温明显上升的结果,全国范围内极端最低气温也显著升高,而极端最高气温升高不多.中国与温度相关的极端气候事件强度和频率一般呈降低趋势或稳定态势.研究发现,城市化因素对中国地面平均气温记录具有显著影响,但在现有的全国和区域平均温度变化分析中一般没有考虑,因此需要在将来的研究中给予密切关注.在增温明显的华北地区,1961～2000年间城市化引起的年平均气温增加值达到0.44℃,占全部增温的38%,城市化引起的增温速率为0.11℃/10 a.中国其他地区的增温趋势中也或多或少反映出增强的城市热岛效应影响.20世纪60年代初以来中国对流层中下层温度变化趋势不明显,仅为0.05℃/10 a,比地面气温变化小一个量级;对流层上层和平流层底层年平均温度呈明显下降趋势,变化速率分别为-0.17℃/10 a和-0.22℃/10 a;整个对流层平均温度呈微弱下降趋势.中国对流层温度与地面气温变化趋势存在明显的差异,但这种差异在20世纪80年代初以后趋于减小.近千年来中国地面气温变化史上可能确存在"中世纪温暖期"和"小冰期"等特征性气候阶段,但"中世纪温暖期"的温暖程度似乎没有过去认为的那样明显.从全国范围看,11世纪末和13世纪中的温暖程度可能均超过了20世纪30～40年代暖期,表明20世纪的增暖可能并非史无前例.中国20世纪气候增暖的原因目前还不能给出明确回答.一些迹象表明,人类活动可能已经对中国的地面气温变化产生了影响,但太阳活动及气候系统内部的低频振动对现代气候变暖可能也具有重要影响.     

NOAA卫星遥感与常规观测中国积雪的对比研究

利用30a来NOAA卫星遥感和常规观测的中国积雪资料,对比研究了二者在不同季节和不同年代的逐月积雪日数.研究表明:全年、秋季、冬季和春季全国64%以上地区卫星遥感与常规观测的月积雪日数显著相关,其中东北(包括内蒙东部)和北疆地区显著相关;华北和内蒙中部冬季相关最为显著;青藏高原相关程度明显偏低.值得注意的是,高原上无测站分布地区对于NOAA卫星遥感的高原空间平均年积雪日数影响不显著.NOAA卫星遥感与常规观测的青藏高原空间平均全年积雪日数未达到显著相关,二者年际变化存在一定差异.