农作物洪涝灾害致灾机理与评估方法研究进展与展望

洪涝灾害是影响农业生产的主要自然灾害之一,开展农作物洪涝灾害损失评估是指导农业防灾减灾的重要依据,对稳定农业生产和保障粮食安全具有重要意义。首先,简要回顾了近30 a农作物洪涝灾害致灾机理的研究进展,分类梳理农作物洪涝灾害损失评估的主要方法,指出相关方法在不同应用场景中的优势和局限性;在此基础上,提出以多源数据为支撑、以水动力模型为引擎、基于数值模拟与机器学习相结合、面向致灾过程的农作物洪涝灾害损失动态模拟框架,并展望提出未来重点研究的3个方向：(1)构建多致灾参数脆弱性模型,完善针对不同孕灾环境和承灾体的模型库;(2)加强多源数据融合应用以提高评估精度,发展并行计算和人工智能算法以提高计算效率;(3)加强洪涝灾害评估综合平台建设,向深度智能化场景应用转变。     

北半球秋季欧亚遥相关与华西秋雨的关系

利用EOF、相关分析、合成分析等常规统计方法研究华西秋雨与秋季欧亚遥相关(EUa)的关系。结果表明:北半球秋季欧亚遥相关(EUa)指数与华西秋雨呈显著的负相关,两者具有一致的阶段性特征。以1986年为界,20世纪80年代中期之前华西秋雨与EUa指数相关系数波动较大,均在-0.4以上,显著相关区主要集中于四川盆地西南部、贵州大部;20世纪80年代中期之后两者相关系数呈显著增加趋势,且显著相关区域向北偏移,主要集中于四川东北部、重庆大部以及陕西南部地区。EUa异常与华西秋雨的多寡关系显著。EUa正异常年,中高纬度环流形势与水汽特征有利于华西秋雨北部地区降水发生,华西秋雨南部地区缺乏水汽,动力条件不足,不利于秋雨偏多。EUa负异常年,华西秋雨东部地区,表现为有利于降水偏多,而西部地区则特征相反。     

我国南方地区1960-2009年冬季气温分析

利用1960~2009年我国南方地区277个测站逐日气温资料,通过旋转经验正交函数(REOF)将南方冬季(12月、1月、2月)地区划分成4个区域,采用气候趋势系数、气候倾向率和Mann-kendall(MK)法对日平均气温,日最高气温和日最低气温的时空分布特征进行研究。结果发现:三类气温整体皆自东南往西北方向递减;昼夜温差为减小趋势,减小显著区域为青藏高原、川西高原、川东、江淮地区及沿海局部区域;南方地区冬季整体呈升温趋势,上升趋势最大的为日最低气温0.411℃/10a,其次是日平均气温0.316℃/10a,最小的是日最高气温0.228℃/10a,而上升幅度最大为地形复杂海拔较高的青藏高原、云南和川西地区,其次是沿海地区、长江和黄河中下游地区,升温幅度最小的为川东、贵州、重庆、广西等地,而青海省河南站近50年为降温;日最低气温突变比日平均气温突变发生早,在1990年左右,而突变发生最晚的是日最高气温,在1997~1999年。      

VARIATION OF THE EAST ASIAN SUBTROPICAL WESTERLY JET AND ASSOCIATED QUANTIFIED OBJECTIVE INDEXES TROPICAL CYCLONES OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC OCEAN SUMMER: CONTRASTIVE ANALYSIS FOR ACTIVE AND INACTIVE YEARS OF TROPICAL CYCLONES

In order to understand the role of East Asian subtropical westerly jet (EASWJ) in forecasting summer precipitation in East China, interseasonal pentad characteristics of the EASWJ and their relation to summer precipitation in East China are analyzed with the daily reanalysis data provided by National Centers for Environmental Prediction (NCEP, USA) and daily precipitation data from 714 Chinese meteorological stations during the period 1960–2009. In addition, the daily evolution of the EASWJ and objective quantification of the EASWJ are investigated for the Meiyu season over the middle and lower reaches of the Yangtze River valley. It is found that the EASWJ and summer precipitation bands in East China move simultaneously. Especially, the stationary state and northward shift of the EASWJ are closely associated with the beginning, ending and stabilization of the annually first raining season in South China and Meiyu over these reaches. Analysis on the characteristics of the EASWJ in typical (atypical) Meiyu years over these reaches shows that the EASWJ swings steadily around its climatological position in meridional orientation (with large amplitude). Numerical experiments on an example in 2005 shows that indexes proposed in this study can depict the EASWJ well and should be valuable for application in the operation.     

东亚副热带西风急流活动与长江中下游梅雨异常关系的研究

本文利用1960～2009年NCEP/NCAR再分析日平均资料和中国714站20时(北京时)日降水量资料,分析了梅雨季节东亚副热带西风急流逐日演变特征与长江中下游异常丰梅和空梅的关系,研究了东亚副热带西风急流活动影响梅雨异常的机理,讨论了监测和分析东亚副热带西风急流对梅雨中期预报的意义。梅雨期合成分析显示,异常丰梅年较空梅年急流强度偏强,急流带狭窄,质量与动量集中。逐日演变特征表现为,丰(空)梅年急流围绕气候态位置经向平稳摆动(振荡幅度大),关键区(30oN～37.5oN,110oE～130oE)纬向风强度偏强(弱),东亚至西太平洋(80oE～160oE)上空急流最大中心主频次在125oE(145oE)附近,靠近(远离)我国东部地区并位于下风方。影响梅雨异常机理研究表明,异常丰梅年,200hPa我国东部地区上空急流轴线、散度零线和散度距平零线在37.5oN附近"重合",急流轴以北为辐合,以南为强辐散,辐散中心区与辐散距平中心区"重合"在长江中下游地区上空,高空强辐散流出,对应低层强辐合流入,配合从底层到高层深厚的强垂直上升运动,为梅雨提供了良好动力环境场;高低空急流耦合作用,有利于低空西南风加强,长江中下游以南地区为西南水汽通量距平,为持续性降水提供了良好的水汽输送条件;强高空副热带锋区配合典型陡直梅雨锋区,有利于高空急流质量和动量维持,也利于深对流发展。空梅年的情形则相反。从强度、位置及其变化等多方面综合监测和分析东亚副热带西风急流中期变化特征,可以更好地把握和认识急流对梅雨异常的影响及其机理,对于梅雨中期预报问题是有帮助的。     

北疆地区1955—2009年气温、降水变化特征的时间序列分析

依据北疆地区1955-2009年月平均气温、降水资料,运用线性倾向的最小二乘法分析北疆年、季平均气温及降水的演变趋势;为增强突变分析结果的可信度,运用Mann-Kendall检验、滑动T检验及累计距平法对北疆年平均气温、降水的进行突变检测;运用Morlet小波变换分析了年平均气温、降水的周期性特征。结果表明：近55a北疆地区年平均气温及降水量在波动中整体呈上升趋势,气候倾向率分别为0.332℃/10a及0.016(mm/d)/10a,且发生突变时间分别在1988-1990年之间及1986年较明显;四季平均气温及降水也呈增加趋势,其中冬季增温最大,夏季较其它各个季节增温不显著,秋季在四季中降水量增加显著;年平均气温变化在8a,12-13a以及21a时间尺度上的均存在周期振荡,其中8a振动周期表现稳定,为1955-2009年的主要周期;年平均降水量在5-7a,12-14a及32a时间尺度上振荡比较明显,其中5-7a及12-14a较32a振动周期表现较弱,32a为1955-2009年的主要周期,其周期表现稳定。     

概率匹配订正法在湖北襄阳地区降水预报中的应用

数值预报产品在天气预报预警中有着重要的作用。2016—2020年汛期ECMWF模式预报降水与湖北襄阳区域站观测降水的对比分析表明：ECMWF对中雨及以上降雨的预报，第1、2天预报偏小，而第3天预报偏大；三个预报时段强降雨中心位置偏差无规律。为了更好地对ECMWF产品进行释用，提高汛期降水预报准确率，从概率匹配角度研究了不同降水量级订正值，并对2021年汛期ECMWF降水预报进行逐日检验。结果显示：概率匹配订正法可有效地改善模式预报性能，对中雨及以上降雨预报均有良好的订正效果，尤其对第1天暴雨预报改进最为明显。228站平均的TS评分提高了6个百分点，由11.1%增加到17.1%，漏报情况改良了13.5个百分点，由85.0%降为71.5%。采用该订正法开展定量降水预报，由于增加了当地降雨概率分布的背景信息，能表现出比原模式更高的参考价值。     

夏季东亚副热带西风急流特征指数表征方法对比分析

为了能够给科研工作者和业务技术人员合理使用各种东亚副热带西风急流表征方法提供科学依据,利用1960～2009年NCEP/NCAR再分析资料和中国714个基准站20时(北京时)降水观测资料,归纳总结了以往夏季东亚副热带西风急流客观定量表征方法,并以2005年6～8月为例,进行了表征方法的数值反演和性能分析,结果表明:表征位置指数的方法有轴线法、EOF分解法、区域风速差法。轴线法定义合理且有明确的物理意义,方法简单易行、意义清晰、表现直观,适用于逐日实时监测和诊断分析。EOF分解法与区域风速差法适用于气候评估和季节诊断;表征急流强度的方法有区域风速法及中心强度法,均适应于逐日实时监测与环流观测,且对华北地区及长江中下游雨量多寡有较好的指示意义,方法计算简便、意义清晰、指示性好。同时还指出,业务工作者和科研工作者实际应用时应根据需求合理选择指数或者对指数进行适当改进。