极端气候:影响人类生存的最大风险

正极端天气气候事件是指一定地区在一定时间内出现的历史上罕见的气象事件,其发生概率通常小于5%或10%。极端天气气候事件总体可以分为极端高温、极端低温、极端干旱、极端降水等几类,一般特点是发生概率小、社会影响大。随着全球气候变暖,极端天气气候事件的出现频率发生变化,呈现出增多增强的趋势。世界气象组织指出,2007年1月和4月的全球地表气温分别比历史同期平均值高出1.89℃和1.37℃,都超过了1998年     

2014～2016厄尔尼诺事件的机制分析

2015~2016厄尔尼诺是有记录以来最强的厄尔尼诺事件之一.在此之前的2014年还发生了一次较弱的厄尔尼诺事件.本文系统地分析了形成这两次事件的动力机制.结果表明,2014年的弱厄尔尼诺有两个增暖阶段,春夏季的增暖主要来源于西风爆发驱动的异常东向热平流和东传的下沉开尔文波,而秋冬季的增暖主要来源于异常经向平流、净热通量和下沉开尔文波.2015~2016年的极端厄尔尼诺事件则主要是在一系列西风爆发的驱动下,通过持续的中太平洋东向热输运异常、东太平洋垂向热输运异常以及Bjerknes正反馈而形成.西风爆发的多寡是造成这两次厄尔尼诺事件强度大相庭径的主因.相比于1982~1983和1997~1998极端厄尔尼诺事件,2015~2016极端厄尔尼诺在发生机制和空间形态上具有相当不同的特点.只有在经典的厄尔尼诺理论框架中加入西风爆发的作用,才能从一个统一的视角解释这些特点,也才能进一步改进我们认识和预测厄尔尼诺的能力.     

观点

正中国气象局:三峡工程对气候影响小面对近十年来全球普遍出现的极端气候状况,国际上出现了不少对于大型人造工程的质疑。中国气象局和世界气象组织7月1日在瑞士日内瓦发布的"三峡工程气候效应评估报告的决策者摘要(SPM)"认为,三峡水库对附近的气候有一定影响,但影响明显的范围不超过20公里。全球气候变化是极端天气气候事件频发的大背景,     

“厄尔尼诺”仍在肆虐并加强

国土资源部6月25日召开全国汛期地质灾害防治工作紧急视频会议,进一步动员部署地质灾害防治工作,最大程度避免和减少人民生命财产损失。据中国气象局介绍,2015年6月25日受厄尔尼诺事件影响,全球和我国极端天气气候事件发生频繁。5月以来,我国降水量总体较常年偏多10.8%,平均暴雨日数0.43天,较常年(0.35天)和去年同期(0.39天)均偏多。全国共出现73站次超极端日降水量阈值事件,较去年(30次)偏多,较常年(41次)偏多。目前,我国虽然未发生大范围流域性暴雨洪涝灾害,但南方出现13轮强降雨过程,阶段性、局地性雨量大,导致上海、南京、南昌等大城市出现严重内涝;也造成贵州、广东、广西、福建、重庆、四川、湖南、湖北、甘肃、西藏、青海、吉林等地的局部地区发生山洪、泥石流、滑坡等地质灾害,其中贵州尤为严重。     

厄尔尼诺事件的成因链

提出了厄尔尼诺事件成因链的概念．指出影响厄尔尼诺事件的物理因子都是层层相接、环环相扣的,它们组成了一个互相联系、互为因果的厄尔尼诺事件成因链．成因链上物理因子之间的反馈作用和消长作用,导致成因链上的各种成因理论都不能完全地自圆其说,因而也无法完全确定地用于厄尔尼诺事件预测．只有深入探讨反馈作用和消长作用,并综合分析物理因子的贡献率,才能提高厄尔尼诺事件预测的准确率．这为解决厄尔尼诺事件的成因问题提供了一种新的思路。     

季节补偿效应导致2015/2016厄尔尼诺期间北半球未发生明显的碳汇降低

厄尔尼诺事件通常在北半球导致广泛的植被生长下降和碳汇降低.然而,基于遥感观测、全球陆地生态系统模型模拟及大气CO₂反演多套数据,本研究表明在2015/2016厄尔尼诺成熟阶段,北半球(主要为热带之外的区域)植被普遍持续增绿,陆地碳汇未见减弱.研究结果发现,春季植被生长增强对随后的夏季和秋季植被生长有明显的补偿效应,这种补偿效应维持了夏季植被增绿,并导致2015年春季、夏季及2016年春季陆地碳汇略有增加,特别是在生长季前期(前一年的11月至当年的3月)水分供应增加的北半球热带之外的区域.两套独立数据集结果表明,相对于厄尔尼诺事件发生前5年均值, 2015年春季和夏季陆地碳汇分别平均增加23.34%和0.63%, 2016年春季平均增加6.82%.同时,相较于1997/1998厄尔尼诺事件,更强的季节补偿效应有效地缓解了2015/2016年厄尔尼诺事件对植被生长的不利影响.本研究进一步明确,生长季前期的供水对后续植被生长的遗留效应能够持续约6个月.该研究结果凸显了季节补偿效应在应对偶发性极端厄尔尼诺事件时对植被生长和陆地碳汇的调节作用.     

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...     

南方持续低温冻雨事件预测的前期信号

1960-2008年冬季期间,中国南方发生了23次低温冰冻(冻雨)天气事件,其中满足站日数大于10的事件有11次.2008年初中国南方发生了一场影响巨大的区域持续性低温冻雨天气事件,2011年初再次发生了类似的区域持续性低温冻雨事件.提前5天预报这类极端事件是国内外大气科学面临的难题.利用去逐日气候变化后的逐日850 hPa温度扰动,可以提前3~10天发现中国南方持续低温雨雪冰冻(冻雨)事件发生的信号.2008年初和2011初,影响中国南方的850 hPa冷空气扰动具有源地和路径相似性,它们都来自北非-中东并绕过青藏高原北侧到达中国南方,在对流层大气中形成"冷-暖-冷"的温度垂直结构.通过对欧洲中期天气预报模式产品中850 hPa温度扰动的相似性分析,成功地提前4~9天实际预报出了2011年初的中国南方低温冻雨天气过程.     

地球系统视角下的多圈层复合极端事件研究进展与展望

复合极端事件对社会、经济和生态所造成的影响相较于各事件独立发生时更为严重,这类事件已成为近10年来地球科学领域的研究热点之一.气候变化背景下许多复合极端事件频发、强发,极端事件间的组合形式也呈现出新特点,对科学研究和防灾应对提出了更高的要求和更严峻的挑战.本文在地球系统多圈层相互作用的视角下系统梳理了多类高影响复合极端事件的定义、机理、变化、归因、预估等方面的研究现状;探讨了复合极端事件研究在数据需求、机理分析、模型模拟、归因预估、风险评估和适应应对等方面的挑战及可能的解决方案;进一步展望了该领域未来可能的发展趋势和急需多学科、多部门联合攻关的重点研究内容.在气候变化重塑极端事件类型的背景下,科学研究、防灾减灾和应对气候变化工作均需从传统单一极端事件视角向复合极端事件视角转变,对研究对象、思路和方法进行全方位的革新.本文对复合极端事件研究领域的发展和多学科领域的交叉合作将起到一定的促进作用.     

谁在“烧烤”地球

正前言刚刚过去的这个盛夏,热浪席卷国全球,用媒体的形容就是地球进入"烧烤模式"。专家指出,异常的酷暑是近极端天气的表现。那么,是什么原因导致极端天气的出现?是谁在"烧烤"地球?通过一层层抽丝剥茧,我们看到,极端天气的背后是全球变暖,全球变暖的背后是碳排放,碳排放的背后是人类的现代生产方式。自有人类以来,各种各样的气体便源源不断地排入地球大气层中。当地球人口数量较少而地球承载能力较大时,这不会造成什么     

2002年厄尔尼诺事件的天文条件

自《西北地震学报》2 0 0 1年第 4期发表了笔者的文章《2 0 0 1年厄尔尼诺事件的天文条件》以来[1] ,全球气候异常越来越显著 .近期研究发现 ,近地潮与日月大潮的叠加有 6～ 8个月的准周期变化 ,厄尔尼诺事件发生时间与强潮汐时段有很好的对应关系 .1991年 5月～ 1992年 8月 ,1993年 4月～ 1994年 1月 ,1994年 10月～1995年 6月 ,1997年 4月～ 1998年 6月 ,厄尔尼诺事件发生时间都在近地潮与日月大潮叠加的强潮汐时段 (见表 1) .表 1　 1991年 3月～ 1997年 5月的厄尔尼诺天文条件近地点时间日期时间农历日 日食月食潮汐强度极端气候变化199…     

人工智能与物联网在大气科学领域中的应用

近年来人工智能和物联网等新兴技术在众多领域中取得了突破性进展,为大数据时代带来革命性的改变.与传统方法相比,人工智能和物联网技术因其在数据的获取、传输、分析和处理等方面具有显著的优势,在大气科学领域引起了广泛的关注.在全球极端天气事件、气象灾害频发的背景下,本文通过文献调研指出了运用人工智能与物联网相结合发展智慧气象的...     

盘点世界各地极端天气堪比“末日”

正随着全球气候变暖,近年来,极端天气气候事件的出现频率发生变化,呈现出增多增强的趋势。事实上,人类正处于极端天气的适应期,炎热的酷暑、狂暴的飓风、刺骨的严寒以及滔天的洪水近乎成了"常客",风调雨顺已被视为"奢侈品"。美国严寒天气堆起近8米冰山2013年1月,由加拿大而来的北极气团持续席卷大部分的美国地区,致使北方部分地区呈现出了2013年"冰河时代"的面貌。     

全球变暖魔咒

正极端天气的背后,其实是温室效应导致的全球变暖。全球变暖的后果,会使全球降水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上升等,既危害自然生态系统的平衡,更威胁人类的食物供应和居住环境。现在多数人普遍认为,是全球变暖导致越来越频繁的极端天气。全球气候变暖是一种"自然现象"。人们焚烧化石矿物或砍伐森林并将其     

天气尺度瞬变扰动的物理分解原理

大气变量可以在时空域内物理分解成四个部分.前两个是纬圈-时间平均的对称部分和时间平均的非对称部分,分别由太阳辐射和海陆分布热力调节的季节变化引起,并形成规则的逐日气候.第三部分是由年际和季节内的热带海洋或极地热力强迫引起的纬圈平均瞬变对称扰动,可形成大气变量的行星尺度指数循环.第四部分是一些复杂的天气尺度瞬变非对称扰动.大气变量中的逐日天气尺度瞬变扰动,可以用于指示区域持续性的干旱、暴雨、低温和热浪等极端天气事件.天气尺度瞬变扰动天气图能在极端天气事件的预报中发挥应有的作用.     

一个创新研究——大气数值模式变量的物理分解及其在极端事件预报中的应用

大气温度、湿度、位势高度和风等数值模式变量可以物理分解为纬圈-时间平均的对称部分和时间平均的非对称部分,以及行星尺度瞬变扰动和天气尺度瞬变扰动等四个部分.区域持续性干旱、暴雨、热浪、低温和雨雪冰冻等极端天气事件与前期及同期数值模式中的行星尺度和天气尺度大气扰动系统之间呈现出密切的关系.瞬变扰动天气图可成为预报极端天气事件的新工具.本文在归纳本期9篇原创性文章的基础上,探讨大气变量物理分解后需要进一步研究的理论问题和应用前景.     

厄尔尼诺事件的随机特征

厄尔尼诺事件与强潮汐、日食、月食、火山、地震以及洋流冷暖循环相关．统计资料表明，厄尔尼诺事件的发生具有明显的随机特征，当各因素的最大值相互叠加时，就会发生强厄尔尼诺事件．厄尔尼诺与火山地震活动密切相关，具有区域性强，能量变化大，活动频繁，有规律但无严格周期等特点．厄尔尼诺事件是多种因素形成的。因而更具有随机特征．     

近50a三峡库区汛期极端降水事件的时空变化

利用三峡库区35个台站1961-2010年汛期(5-9月)的逐日降水量资料,首先定义不同台站的极端降水量阈值,统计各站近50 a逐年汛期极端降水事件的发生频次,进而分析其时空变化特征.结果表明:三峡库区汛期极端降水事件发生频次的最主要空间模态是主体一致性,同时存在东西和南北相反变化的差异.三峡库区汛期极端降水事件发生频次具有较大的空间差异,可分为具有不同变化特点的5个主要异常区.滑动t检验表明,三峡库区西南部区代表站巴南的极端降水事件在1974年后发生了一次由偏多转为偏少的突变,北部区代表站北碚在1981年后和1993年后分别发生了由偏少转为偏多和由偏多到偏少的突变,中部区代表站武隆在1984年后发生了一次由偏多转为偏少的突变.结合最大熵谱和功率谱分析表明,近50 a来各分区汛期极端降水事件发生频次的周期振荡不太一致,三峡库区东北部区代表站宜昌、北部区代表站北碚和中部区代表站武隆分别存在5、2.4和8.3 a的显著周期.     

2001年发生厄尔尼诺事件的天文条件

用潮汐产生的地球流体与固体的差异旋转,可以解释1500-1800a周期的气候变化.强潮汐加大垂直方向和水平方向海水的混合,将太平洋深层冷水翻上表面(或使太平洋西部暖水流向东部,北部暖水流向南部),使海洋上方空气变冷(或变暖),产生拉尼娜冷事件(或厄尔尼诺热事件).天文资料表明,强潮汐与厄尔尼诺事件有很好的对应关系,火山活动亦受强潮汐的控制.火山喷发使海洋底层暖水上升到海洋表面,火山灰遮蔽阳光使气候变冷,它们是控制厄尔尼诺事件发生的重要外强迫因子.当火山灰在低纬度地区上升到平流层,较小的气溶胶可在数月内传播至全球,并可在平流层内持续飘浮1-3a,最后降落在两极地区,减弱被遮蔽区的太阳辐射,与该区发生日食的效果相同,是厄尔尼诺事件的延迟因子.     

厄尔尼诺事件与地震

本文采用概率统计、回归分析及灰色关联度相关分析方法,全面地分析、研究了中国及世界范围内的多震区域的地震资料和乓尔尼诺事件的资料,发现厄尔尼诺事件与地震活动从大范围来看似无明显的相关关系,但与局部地区的地震活动明显相关。该事件的发生与东太平洋隆起地区、菲律宾群岛等地区的地震高频年相对应,与我国台湾地区、青藏高原等多震地区发生的地震也有较好的对应关系。