Transformational adaptation on the farm: Processes of change and persistence in transitions to ‘climate-smart’ regenerative agriculture

Regenerative agriculture, an alternative form of food and fiber production, concerns itself with enhancing and restoring resilient systems supported by functional ecosystem processes and healthy, organic soils capable of producing a full suite of ecosystem services, among them soil carbon sequestration and improved soil water retention. As such, climate change mitigation and adaptation are incidental to a larger enterprise that employs a systems approach to managing landscapes and communities. The transformative potential of regenerative agriculture has seen growing attention in the popular press, but few empirical studies have explored the processes by which farmers enter into, navigate, and, importantly, sustain the required paradigm shift in their approach to managing their properties, farm businesses, and personal lives. We draw on theories and insights associated with relational thinking to analyze the experiences of farmers in Australia who have undertaken and sustained transitions from conventional to regenerative agriculture. We present a conceptual framework of “zones of friction and traction” occurring in personal, practical, and political spheres of transformation that both challenge and facilitate the transition process. Our findings illustrate the ways in which deeply held values and emotions influence and interact with mental models, worldviews, and cultural norms as a result of regular monitoring; and how behavioral change is sustained through the establishment of self-amplifying positive feedbacks involving biophilic emotions, a sense of well-being, and an ever-expanding worldview. We conclude that transitioning to regenerative agriculture involves more than a suite of ‘climate-smart’ mitigation and adaptation practices supported by technical innovation, policy, education, and outreach. Rather, it involves subjective, nonmaterial factors associated with culture, values, ethics, identity, and emotion that operate at individual, household, and community scales and interact with regional, national and global processes. Findings have implications for strategies aimed at facilitating a large-scale transition to climate-smart regenerative agriculture.     

积温效应在电力日峰谷负荷中的应用及检验

从电力气象服务需求出发,利用2001—2010年5—9月河北省南电网逐日电力日峰负荷、日谷负荷与对应时间的气象资料,探讨晴热天气和闷热天气对电力日峰负荷、日谷负荷的影响特征。分析发现持续3 d以上的闷热天气相对晴热天气使电力日峰负荷、日谷负荷增长更显著;日最高气温32℃是引起河北省南电网日峰负荷增长的初始气温敏感点,35℃为强气温敏感点,38℃为极强气温敏感点,日最低气温25℃为引起日谷负荷增加的敏感气温临界点;建立了引入积温热累积效应的日峰负荷、日谷负荷多元回归气象预测模型,经2011—2013年应用检验,日峰负荷、日谷负荷预测平均相对误差分别为4.8%和3.5%,提高了预测准确率,对电力调度具有参考价值。     

以科学发展观指导信息学院的发展

以科学发展观为指导．从高等教育的办学规律出发,对信息学院发展的目的、本质、内涵和模式进行了认真的分析和思考。认为要实现信息学院全面、协调、可持续的健康发展。就要实现学科建设、教学科研、管理工作、对外交流、思想政治工作等方面的协调发展;实现规模、质量、结构、效益的有机统一;实现以学生为本、以教师为本,促进人的全面发展。认为要有先进的办学理念,准确的办学定位,合理的发展规划和正确的舆论导向,从而在思想认识和宏观战略层面上全面落实科学发展观;要认真分析教学、科研、管理、改革、思想工作等业务领域的实际情况,并正确处理他们之间的相互关系,寻找学院不同阶段的工作切入点。从而在办学实践和具体工作层面上全面落实科学发展观。     

Advances in Severe Convection Research and Operation in China

This article reviews the advances in severe convection research and operation in China during the past several decades.The favorable synoptic situations for severe convective weather(SCW),the major organization modes of severe convective storms(SCSs),the favorable environmental conditions and characteristics of weather radar echoes and satellite images of SCW and SCSs,and the forecasting and nowcasting techniques of SCW,are emphasized.As a whole,Chinese scientists have achieved a profound understanding of the synoptic patterns,organization,and evolution characteristics of SCW from radar and satellite observations,and the mechanisms of different types of convective weather in China.Specifically,in-depth understanding of the multiple types of convection triggers,along with the environmental conditions,structures and organization modes,and maintenance mechanisms of supercell storms and squall lines,has been obtained.The organization modes and climatological distributions of mesoscale convective systems and different types of SCW,and the multiscale characteristics and formation mechanisms of large hail,tornadoes,downbursts,and damaging convective wind gusts based on radar,satellite,and lightning observations,as well as the related features from damage surveys,are elucidated.In terms of operational applications,different types of identification and mesoanalysis techniques,and various forecasting and nowcasting techniques using methods such as the"ingredients-based"and deep learning algorithms,have been developed.As a result,the performance of operational SCW forecasts in China has been significantly improved.     

雷电资料分析处理系统的设计与应用

为了充分发挥雷电资料的作用,解决资料的质量问题,建立雷电综合数据库及其资料分析处理加工平台。基于JavaScript的WebGIS框架和CIMISS数据库,设计开发了具有数据处理和质量控制、分析和应用功能的雷电资料分析处理系统,建立了以闪电、大气电场、雷暴日和雷击灾害数据为主要内容的雷电信息数据库。该系统能够实时监测卫星、雷达、闪电、大气电场等多种探测信息,开展雷电数据的质量控制,回演、动态播放历史信息,具有信息查询统计、分析绘制曲线、制作雷电报告等多项功能,为防雷业务、科研和服务工作提供方便、高效的应用工具和技术平台。以2015年6月1—2日湖北监利县的一次强雷电天气过程为例,通过对这次雷电过程的应用实践表明:雷电资料分析处理系统闪电监测准确,图表绘制快速,统计分析结果适用,能够满足防雷业务及科研工作的需要,为高效开展雷电灾害防御和服务提供了高效的基础性平台。     

预报科学

世界各国和各地区的环境预报中心的主要任务是向本国、本地区和全球公众发布科学的环境预报,包括天气、水、气候和空间天气的预报。气象学家与其他科学家合作,一起制作可靠、及时、准确的分析结果、指导意见、预报及预警,以确保人们的生命和财产安全,促进全球经济的发展,以满足人们日益增长的对环境信息的需求。为了更准确地制作预报、更好地服务大众以及最大限度地减少生命和财产损失,这里提出了＂预报科学＂思想。预报科学包括现代观测系统的资料收集、观测与预报信息的实时交流、各种科学技术的发展、无缝隙预报以及公共服务等。预报科学可以概括为三个相互独立的部分,即科学性、工程性和艺术性,且三者存在相互作用。总之,天气预报是大气与环境服务的重要组成部分;预报科学的科学性、工程性和艺术性均服务于天气预报、服务于人民。     

宁夏气象3S系统

利用多参数条件下的分层量化空间信息处理技术与评估技术，建立了从GPS、RS实时数据采集、校正、反演到GIS多源空间信息综合分析和动态监测的一体化气象3S系统，实现了宁夏气候和农业基础资源信息从传统的定性、单点静态分析到定量和定位的动态精细评估的转变，为农业区划、农业结构调整及生态建设提供了一个全数字、高精度的客观评估和实时监测系统，初步实现了农业资源潜力的均衡利用和可持续发展目标。     

关于气候变化与荒漠化关系的新认知

IPCC于2019年8月7日通过了《气候变化与土地特别报告》决策者摘要,报告第3章评估了气候变化与荒漠化的关系,取得了一些新认识,包括全球旱地(dryland)和荒漠化的范围、荒漠化过程与影响因素、荒漠化的检测与归因、荒漠化对自然和社会经济系统的影响、荒漠化对气候变化的反馈、未来气候变化对荒漠化的影响与风险,应对荒漠化与适应和减缓气候变化的联系。在估计荒漠化变化、荒漠化变化检测与归因、荒漠化对自然和社会经济系统的影响、荒漠化对气候变化的反馈、应对荒漠化与适应和减缓气候变化联系方面还存在不足。这些评估结果对我国认识旱地和荒漠化范围的变化、影响荒漠化因素、荒漠化过程、荒漠化变化检测与归因,荒漠化对自然和社会经济系统的影响、荒漠化对气候变化的反馈、未来气候变化对荒漠化的影响与风险,以及防治荒漠化与适应和减缓气候变化方面等都有重要的启示。     

Regional meteorological patterns for heavy pollution events in Beijing

The present study investigates meteorological conditions for the day-to-day changes of particulate matter (PM) concentration in Beijing city during the period 2008–2015. The local relationship of PM concentration to surface air temperature, pressure, wind speed, and relative humidity displays seasonal changes and year-to-year variations. The average correlation coefficient with PM₁₀ in spring, summer, fall, and winter is 0.45, 0.40, 0.38, and 0.30 for air temperature; –0.45, –0.05, –0.40, and –0.45 for pressure; 0.13, 0.04, 0.53, and 0.50 for relative humidity; and –0.18, –0.11, –0.45, and –0.33 for wind speed. A higher correlation with wind speed is obtained when wind speed leads by half a day. The heavily polluted and clean days, which are defined as the top and bottom 10% of the PM values, show obvious differences in the regional distribution of air temperature, pressure, and wind. Polluted days correspond to higher air temperature in all the four seasons, lower sea level pressure and anomalous southerly winds to the south and east of Beijing in spring, fall, and winter, and a northwest–southeast contrast in the pressure anomaly and anomalous southerly winds in summer. Higher relative humidity is observed on polluted days in fall and winter. The polluted days are preceded by an anomalous cyclone moving from the northwest, accompanied by lower pressure and higher air temperature, in all four seasons. This feature indicates the impacts of moving weather systems on local meteorological conditions for day-to-day air quality changes in Beijing.     

中国小麦干热风灾害研究进展

小麦干热风灾害是危害我国北方麦区的主要农业气象灾害之一。基于已有研究成果和实际灾情,从干热风的概念、分类及研究方法出发,对小麦干热风灾害的危害机理、气象环境成因、致灾指标、时空分布、监测预报及防御措施等方面进行了系统归纳阐述,并对未来小麦干热风灾害研究方向进行展望。我国小麦干热风灾害主要分为高温低湿型、雨后青枯型及旱风型3种,形成的气象环境成因主要受干热风天气系统、气候变暖、土壤墒情的影响,致灾指标主要分为形态学、气象学、综合指数指标。小麦干热风灾害的危害总体呈东西两边重、中间轻的分布格局,主要发生在黄淮海平原、河西走廊和新疆3个地区。气候变暖背景下,大部分地区的干热风年日数在20世纪80—90年代出现突变,近30年呈明显加重扩大趋势。基于土壤墒情影响的小麦干热风灾害等级指标构建、小麦干热风过程的灾害监测预警方法、气候变化背景下小麦干热风灾害时空分布新变化及其气象环境成因等是今后研究的重点方向。     

中国气候与环境演变评估(Ⅱ)：气候与环境变化的影响与适应、减缓对策

 气候与环境变化对我国的影响表现在自然、社会、经济和政治等各个方面。通过对我国气候与环境影响的评估，从生态系统、农业、水资源、重大工程等方面进行了论述。在此基础上，从冰冻圈、生态系统、土地退化、工业、交通、服务业、城市与生活等几个方面进行了气候影响的利弊分析。进而评估了气候变化对我国区域可持续发展的影响，提出了气候变化的适应与减缓对策。     

热带气旋灾害预评估模型研究回顾

热带气旋所引发的暴雨、大风、风暴潮以及由此造成的衍生灾害对人身安全、基础设施、财产、农业生产活动均可造成严重影响。因此,做好灾前预评估对于提出防御对策、指导启动相应防灾预案及科学合理开展防灾工作等至关重要。在明确“预评估”定义后,将以往国内外研究中与热带气旋灾害预评估相关的模型分为统计模型、动力模型和动力统计模型三类进行回顾总结,并对其中一些典型例子进行详细介绍。最后,针对模型研究及业务开展现状和存在的问题,给出一定建议、意见和展望。深入了解各种热带气旋灾害预评估模型的建立思想,对今后逐步提升风险评估与防控技术的精细化、客观化、定量化水平具有重要指示意义。     

气候变化对河北坝上地区草地土壤风蚀扬尘季节和年排放速率的影响

以全球气候模式NorESM1-M产生的RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5气候变化情景数据和原环保部推荐的土壤风蚀扬尘计算方法,模拟分析了未来气候变化对河北坝上砂粘壤土、粘壤土、壤粘土、砂壤土、砂粘土和风沙土草地土壤风蚀扬尘总可悬浮颗粒物(Total Suspended Particle,TSP)、PM10和PM2.5的季节及年排放速率的影响。结果表明:气候变化影响下坝上地区气温上升,年降水量和风速波动较大、并存在上升和下降的趋势。相比基准情景,在RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下,各土壤风蚀扬尘TSP、PM10和PM2.5季节排放速率在春季分别高15%、47%、28%和46%;秋季分别高17%、54%、45%和38%;冬季分别低36%、42%、39%和44%;夏季,在RCP2.6情景下低1%,在RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下分别高14%、3%和7%;未来气候变化情景下,各土壤风蚀扬尘TSP、PM10和PM2.5年排放速率分别高25%、54%、35%和54%。基准和未来气候变化情景下,土壤风蚀扬尘TSP、PM10和PM2.5的季节和年排放速率及其差异从高到低均依次为砂粘壤土、风沙土、砂壤土、粘壤土、壤粘土和砂粘土。表明未来气候变化将使河北坝上地区草地土壤风蚀扬尘排放速率增加,但存在季节和气候变化情景方面的差异。     

1961-2015年华东地区极端气温变化研究

基于华东399个气象站点逐日最高、最低气温数据，利用极端气候指数软件RClimdex和线性倾向估计、Mann-Kendall突变检验、概率密度函数等气候统计诊断方法，分析了华东极端气候的时空变化特征。结果表明，1961-2015年期间，华东最低气温极大值和极小值分别以0.2℃/10a和0.6℃/10a的趋势显著增加，最高气温极小值以0.3℃/10a的趋势显著增加，结冰、霜冻、冷夜和冷昼日数分别以0.5d/10a、3.7d/10a、2.0%/10a和0.7%/10a显著减少，夏天日数、热夜日数、暖夜和暖昼日数分别以2.9d/10a、2.8d/10a、1.8%/10a和0.8%/10a显著增加。期间华东最低和最高气温极值均发生升高突变，霜冻和结冰日数、冷夜和冷昼日数分别在20世纪80年代中后期和90年代发生减少突变，夏天日数、热夜日数、暖夜和暖昼日数则在2000年发生增多突变。与1961-1990年期间相比，1991-2015年间华东最低和最高气温极值的概率密度函数分布均右移，峰值多增大；霜冻、结冰、冷夜和冷昼日数的分布函数左移，峰值升高，形状变窄，而夏天日数、热夜日数、暖夜和暖昼日数恰好相反。     

基于模糊综合评价的宁波暴雨洪涝灾害风险区划

基于自然灾害风险理论,综合考虑自然环境和社会经济状况以及暴雨洪涝灾害风险的危险性、敏感性、脆弱性和防灾减灾能力,利用模糊综合评价法、AHP熵权法、GIS空间分析技术和网格GIS技术,建立宁波市暴雨洪涝灾害风险区划模型,绘制宁波市暴雨洪涝灾害风险区划图。结果表明,宁波、北仑、宁海和象山城区以及鄞州中南部、余姚中部和北部具有更高的暴雨洪涝灾害风险;而慈溪北部、奉化西部、鄞州和北仑东部的暴雨洪涝灾害风险相对较低。灾级指数与暴雨洪涝风险指数的相关性较好,相关系数达到0.821 7,且通过了0.01显著性水平检验。     

Research and communication in the “invisible college” of the Human Dimensions of Global Change

The human dimensions of global change research community includes scholars in the natural and social sciences working in universities and government laboratories who share common interests and who communicate with each other through journals, workshops, and conferences and via the Internet. Information and communication technologies, in particular, e-mail, listservs, and the WWW, where speed and low cost are key features, from the backbone of an “electronic invisible college”. The results of a survey of scientists attending the Laxenburg conference in 1997 illustrates the transdisciplinary and international nature of HDGC research, the local and international scale of research, their commitment to public policy, and their increased use of the Internet for networking, data acquisition and analysis, and publication.     

大气探测高技术及应用研究进展

大气探测技术是支撑大气科学,特别是大气物理和大气环境学科发展的重要基础,其主要任务是发展新的探测和试验手段、原理和方法,为认识大气运动以及大气中各种物理、化学、生物过程的基本规律及其与周围环境的相互作用提供技术手段和方法。除了充分利用国内外已有的成熟技术和产品对大气科学发展提供支持外,大气探测还存在一系列科学与技术问题需要研究和开发,这也是大气探测科学与高技术的前沿。本文从强对流和降水探测技术、雷电探测技术、云特性探测技术、臭氧和气溶胶等大气成分探测技术、地基GPS观测反演大气和海洋参数、大气与环境综合探测平台六个方面综述近五年来中国科学院大气物理研究所在地面大气探测高技术研发、实验观测及相关研究领域所取得的一些主要进展,并对未来发展进行展望。     

双季稻主要气象灾害研究进展

热害、洪涝、干旱和冷害是影响我国双季稻安全生产的主要气象灾害。气候变化背景下,双季稻遭受的极端气候事件增加,应对气象灾害的任务更加紧迫。我国双季稻主要气象灾害的时空分布特征不同:热害、洪涝和干旱发生频率整体呈增加趋势,西部南部较高;冷害弱减轻,北高南低,不同生育期存在差异。文中对双季稻生产的影响、监测预警技术（站点监测、遥感监测、指标预警、数理统计和动态机理模型）以及防御气象灾害的减灾保产技术进行了阐述。针对当前气候资源的时空分布特点以及关于双季稻气象灾害研究存在的不足,提出了双季稻气象灾害在未来研究中需要重点关注的科学问题,即双季稻气象灾变过程及其动态监测指标体系、气候变暖背景下双季稻气象灾害遥感监测技术及其气象灾损动态评估技术、星-地耦合的双季稻气象灾变过程数值模式研发、双季稻种植制度对气候变化的适应性及其抗灾减灾新技术与示范研究,为双季稻有效防御气象灾害和稳产高产提供依据和技术支撑。     

河南省气象观测数据综合服务平台的设计与实现

概述了河南省气象观测数据综合服务平台整合、集约的设计原则及总体框架,介绍了平台的数据收集、质量控制、站网管理和平台展示等主要功能及SqlServer存储视图、SOA架构、Android定位、WebGIS及等值线等关键技术的实现。该平台以用户为中心,坚持集约、统一、智能、易扩展、易维护的原则,采用分层架构进行科学设计和布局,分四个层次、五类用户对整个平台进行开发。气象部门、外部门共享数据业务人员均可通过河南省气象观测数据服务平台获取需要的数据,提高了业务人员的工作效率。该系统业务化后,实现了自动气象站、区域站、土壤墒情、雷达回波、卫星云图等实时观测资料及外部门(环保、水利)数据在全省实时共享,充分发挥了这些数据的效益,促进了河南省气象信息化能力进一步提升。同时,气象业务人员及外部门决策用户可随时通过手机APP获取气象数据,为各级政府防灾减灾科学决策提供参考。     

0814号强台风“黑格比”风场相干结构统计和演化特征研究

为了探究台风风场相干结构统计特性以及在台风不同空间结构部位的演化规律,采用小波系数谱分析(Spavelet Analysis)方法对0814号强台风“黑格比”风速场的湍流相干结构统计特征及演化特性进行了系统分析。研究结果表明：对于0814号强台风“黑格比”过程,顺风向脉动风速与横风向脉动风速的相干结构呈现出多尺度分布特征;顺风向、横风向和竖向风速分量的相干结构主周期均值分别为70.2 s、50.3 s、22.8 s,主尺度均值分别为54.4 s、38.9 s、18.2 s,三个方向相干结构的周期尺度比均值分别为1.28、1.27、1.29;台风“黑格比”风场水平向空间部位中,前外环流区(FOV)的顺风向、横风向和竖向的相干结构主尺度均值分别为68.8 s、41.7 s、14.4 s;前眼壁区(FEW)的三个方向脉动风速的相干结构主尺度均值分别为69.9 s、32.5 s、19.5 s;风眼区三个方向脉动风速的相干结构主尺度分别为83.5 s、50.3 s、15.3 s;后眼壁区(BEW)其值为55.1 s、42.3 s、11.2 s;后外环流区(BOV)三个方向脉动风速相干结构的主尺度分别为53.6 s、39.1 s、10.9 s;整体上表现为前外环流区(FOV)和前眼壁区(FEW)相干结构主尺度大于后眼壁区(BEW)和后外环流区(BOV),风眼区相干结构主尺度则为最大。