2000年以来福州地区夏季极端高温的新特征及成因探讨

近几十年来,全球气候变暖背景下夏季中国大陆大中城市的极端高温事件趋于频繁,其时空格局发生了显著变化,并对社会经济环境造成了严重的影响。中国气象局最近发布的数据表明,福州市因高温天数最多而被称为中国"第一火炉",一度引起热议。本文利用逐日的观测资料建立了多个极端高温指数(极端高温天数、极端最高气温、平均最高气温和炎热指数等)序列,综合分析了在1960~2013年间夏季福州市极端高温的变化趋势,并与传统的"四大火炉"城市(重庆、武汉、南昌和南京)做了比较。结果表明:福州市的高温指数在20世纪60、70年代并不突出,但在1970年代末和1990年代初经历两次转折后,均有显著的上升过程,其中,极端高温天数、日最高平均气温和相对湿度在2000年左右均发生了一次显著的突变;进入21世纪后,除了在年平均极端最高气温不如重庆高外,其他各项极端高温指数均超过传统的"四大火炉"。分析还表明,21世纪初以后,中国东部沿海地区特别是福州市的极端高温是由大气环流变异引起的,其贡献主要源自低层水平和垂直温度平流的异常,而局地非绝热加热的贡献较小。此外,近十年来,西太平洋副热带高压的明显西伸也有利于夏季中国南方城市的极端高温事件的频繁发生。     

海平面上升、强台风和风暴潮对厦门海域极值水位的影响及危险性预估

气候变化背景下海平面上升、强台风和风暴潮对我国东南沿海地区的洪涝灾害影响日益严重,为应对气候变化的影响,本文以位于我国东南沿海的厦门地区为例,应用多种海洋大气观测资料和数理统计及模拟方法,分析了历史上9914号和1614号两次台风对厦门海域极端海面高度(极值水位)的影响,预估了未来海平面上升情景下厦门海域极值水位的变化及其危险性。结果表明:(1) 9914号台风期间,天文大潮、风暴增水和强降水的同时出现造成了厦门沿海地区超警戒极值水位(732 cm)的出现;(2) 风(向岸强风)、雨(强降水)、浪(巨浪)、潮(高潮位)、流(急流)等多致灾因子的共同作用是厦门沿海地区发生严重灾情的重要原因;(3) 在温室气体中等和高排放(RCP4.5和RCP8.5)情景下,到2050年(2100年),当前百年一遇的极值水位将分别变为30年(2年)一遇(RCP4.5)和25年(低于1年)一遇(RCP8.5)的频繁极端事件。这表明未来厦门沿海极值水位的危险性将显著上升,应采取充分的适应措施降低洪涝灾害风险。     

中国近海海表温度变化的极端特性及其气候特征研究

本文基于1982–2017年日再分析数据，分析了中国近海海表温度变化的极端特性、历史演变、空间格局及可能影响，并探讨了与全球变化和区域气候变率的关联性。近30多年来，中国近海海表总体升温明显，尤以春季长江口附近及以南的外部近岸海域升温最为显著，线性升温速率高达0.2°C/(10 a)。相比而言，沿岸海域对气候变暖暂缓的响应可能更为明显；极端高(低)温强度以显著增强(减弱)为主，尤以春(夏)季幅度最大。沿岸海域春季极值温差增强显著，易通过物候变化引起生物迁移和赤潮等生态灾害突发、频发；北部海域极端事件持续天数大于南部，其中，黄海、东海极端高温持续天数增加显著，可能对渔业资源产生较大影响。受气候变暖暂缓影响，极端低温持续天数亦显著增加；极端高温在长江口附近，台湾海峡和南海北部等海域累积频次上升显著，未来极端海洋热浪事件可能持续增加，将对南海珊瑚礁等产生较大影响。极端低温累积频次以显著降低为主。然而长江口及以南沿岸极端低温在冬春季增强明显，可能对红树林等产生一定影响；太平洋年代际振荡(PDO)暖位相期间，ENSO暖事件得到增强，易引起中国近海海表极端低温的频发。北极涛动(AO)正位相时，限制了极区冷空气向南扩展，中国近海海表极端高温频次趋于增加，其危险性增强。     

Evolution of moist potential vorticity during a warm-zone heavy rainfall event in the Pearl River Delta

First,based on routine meteorological data,the synoptic characteristics of a heavy warm-sector rainfall that occurred on June 13,2008 in the Pearl River Delta were analyzed.Second,a mesoscale numerical model,Weather Research and Forecasting(WRFV2.2),was used to simulate the heavy rainfall. Diagnostic analyses were done of moist potential vorticity(MPV)for its horizontal components(MPV2) and vertical components(MPV1)based on the simulation results of WRFV2.2 to identify the mechanism of the rainfall development.The results showed that the heavy rainfall occurred when there were high MPV1 in the upper levels and low MPV1 and high MPV2 in the lower levels.Disturbances of high MPV1 in the upper levels came from the southwest or northwest,those of low MPV1 in the lower levels came from the southwest,and those of high MPV2 came from the south.Disturbances of low MPV1 at low levels were the direct cause of convective instability.Enhanced vertical shear of meridional wind led to increased MPV2 at lower levels,strengthened baroclinicity,and active warm and wet flows.These distributions of MPV helped to trigger the release of unstable energy and produce warm-sector heavy rainfall.As it integrates the evolution of dynamic and thermal fields,MPV is able to reveal the development of this heavy rainfall effectively.     

夏季中国东部地区海陆温差变异及其与降水的关系

利用1957-2010年中国东部（105°E以东）355个站点的温度、降水观测资料和Hadley中心的HadISST海温再分析资料以及EOF等分析方法,分析了中国东部地表气温和邻近海域海表温度的时空变化特征,构建了一个用于表征夏季中国东部与邻近海域纬向海陆热力差异的温差序列,探讨了该序列的变化特征及其与中国东部夏季降水的关系.结果表明：（1）夏季海陆表面温度变化的强信号区分别位于中国黄海、东海北部及邻近海域和长江中下游地区;（2）夏季强信号区的海陆温差序列有明显的年际和年代际变化特征,约为4-6、8和15a的变化周期.此外,在2000年前后7月海陆温差发生明显转折,在1957-2000年期间,海陆温差幅度有下降的趋势,2000年之后则有上升的特点,并且与中国东部降水相关关系也不同;（3）6月份的海陆温差与中国东北大部分地区的降水有明显的正相关关系,7月份则与中国长江中下游及南部地区的降水有显著的负相关关系.这表明夏季中国东部纬向海陆热力差异的变化可能对中国东部的降水有重要的影响.     

兴化湾表层海水氮磷营养盐含量的时空变化及富营养化状况

根据福建兴化湾海域2006年12月（冬季）和2007年4月（春季）的水质监测资料,分析了表层海水无机氮和活性磷酸盐含量的时空变化特征,并对该海域表层水体的富营养化状况进行了评价.结果表明,冬、春两季,兴化湾表层海水无机氮含量的变化范围分别为0.30~1.30、0.34~1.10mg/dm3,均值分别为0.50、0.54 mg/dm3;无机氮的单项污染指数变化范围分别为1.0~4.2、1.1~3.7,均值分别为1.7和1.8.冬、春两季,其海水活性磷酸盐含量的变化范围分别为0.024~0.085、0.016~0.148 mg/dm3,均值分别为0.040、0.038 mg/dm3;其单项污染指数变化范围分别为0.8~2.8、0.5~4.9,均值则都为1.3.其次,该湾表层海水无机氮和活性磷酸盐含量的空间分布特征为西侧近岸水域的较高,往湾口方向递减.冬、春两季兴化湾表层海水富营养化指数（E值）分别为3.53和4.26,基本呈现富营养状态;富营养化严重的区域主要位于兴化湾西南部,其E值最高达29.9.     

中国东部气温极端特性及其气候特征

基于百分位等统计方法构建极端气候指数,分析中国东部气温极端特性变化的时空格局和趋势特征,探讨其与全球变暖和区域气候变率的关联性。结果表明,近60 a来,中国东部长期增暖趋势明显,高纬度北方地区和冬、春季节气温对全球变暖响应最为显著;相比于日最低气温,日最高气温上升趋势不明显,黄河与长江之间部分地区日最高温度出现下降趋势。全域日较差总体亦呈减小趋势;与日气温极值的平均状况和气候趋势相一致,极端低温事件强度下降趋势明显,黄河以北及东南沿海地区减弱显著。极端高温事件强度增加趋势并不明显,黄淮地区出现减小趋势;年霜冻日数和冰冻日数以及寒潮持续期的长期变化趋势以减少为主。高温热浪的持续期则以增加为主;中国东部极端气温事件频次与强度的演变格局存在同向一致性。极端低温影响指数的分布呈现北部大于南部、内陆大于沿海地区的特征,全域以一致性下降趋势为主,特别是东部沿海降低最为明显。另外,春季极端低温的影响指数大于冬季,且未有明显减小趋势。极端高温的影响指数增强趋势不明显,地区差异较大,指数的大值区影响增强的趋势显著。相比于强度,极端气温事件频次对全球气候变化的响应更为敏感。同时,副热带高压、南极涛动和北极涛动等区域性气候变率可能是调控中国东部极端气温事件形成和演化的重要因素。     

东海M2分潮模拟中开边界条件的探讨

基于POM模式，采用第一类水位、流速和Flather（1976）3种开边界条件，模拟了东海的M2分潮．结果表明，在这3种开边界条件下，均能成功地模拟M2分潮的传播特征，以及在该海区内的三个半无潮点．计算结果与实测的较吻合，并且在Flather开边界条件下，模拟的振幅和迟角与实测资料的偏差分别为5．62cm和7．90°，效果最好．这也说明Flather开边界条件是潮汐模拟当中较可取的一种开边界条件．     

热带西太平洋海表盐度的变化特征及其对淡水通量的响应

基于1980~2015年的全球简单海洋资料同化分析系统(SODA)、全球海气通量(OAFlux)和全球降水气候学计划(GPCP)等海洋、大气观测再分析资料,采用线性拟合、经验正交函数(EOF)分解、相关分析和波谱分析等数理统计方法,分析了热带西太平洋海表盐度(SSS)和淡水通量时空变化特征及其关系.结果表明,SSS与淡水通量的气候态及长期线性变化趋势有较好的空间对应关系,两者均有多种时间尺度的EOF模态,其年代际变化模态有较好的正相关关系,并与太平洋年代际振荡(PDO)有密切的滞后相关.分析表明,PDO可能通过影响Walker环流的变化来影响热带西太平洋的淡水通量分布,从而影响SSS的时空格局.     

中国近海区域浮游植物生态对气候变化的响应

我国近海区域对气候变化高度敏感,浮游植物生态的变化关系到我国近海生态安全.采用重构的遥感数据等资料,分析并综述我国近海区域浮游植物叶绿素a浓度、初级生产力和浮游植物群落结构对气候变化背景下海水升温、风场等环境因子的响应.结果表明,东(南)中国海叶绿素a浓度略有上升(下降)的趋势,但浮游植物群落结构和生物量有明显的变化;其中,微微型浮游植物和甲藻占比增加,小型浮游植物物种成为海区优势种,暖水性种分布区北扩,而这与气候变化背景下海洋热动力环境的长期变化及其对营养盐供给的影响关系密切.分析还指出了气候变化对我国近海区域海洋生态影响研究迫切需要开展的若干工作.