2022年夏季中国高温干旱气候特征及成因探讨

2022年夏季,中国中东部发生了极端高温干旱气候异常,给经济、农业、人民生活造成了严重影响。本文回顾了此次高温干旱气候异常的时空特征,分析了其主要成因。2022年夏季,中国中东部区域平均的极端高温频次、日最高温度平均值、高温日数等指标均达到了1979年以来的最大值,区域平均降水则达到了1979年以来的最低值。此次气候异常主要是由于夏季中国中东部受强大的高压系统控制,与偏强的西太副高、中纬度的西风带扰动以及热带海温的影响有关。此外,本文探讨了全球增暖趋势对极端高温事件增多的影响,以及未来中国地区高温和干旱事件的可能变化。     

我国秋季连阴雨的气候特征及大气环流特征

采用1961—2010年全国753站逐日降水资料,给出了我国秋季连阴雨的定义,分析我国秋季连阴雨和不同级别(5~7 d、8~10 d和11 d及以上)秋季连阴雨的气候特征;将我国秋季连阴雨划分为华北、西南、江淮和华南地区4区,并分析华北地区秋季连阴雨期间和不同级别秋季连阴雨期间的大气环流特征。结果表明:1)我国秋季连阴雨及不同级别秋季连阴雨50 a累计频次在长江中上游地区较大,黄河以北地区较小;随着连阴雨级别的增加,连阴雨频次大值区由东南地区移向西南地区;频次标准差与频次的分布特征类似。2)华北地区连阴雨及不同级别连阴雨期间,巴尔喀什湖与贝加尔湖间的阻塞高压增强,850 h Pa上增强的偏北和偏南气流交汇于华北地区,500 h Pa上东亚大槽槽后偏北气流引导北方冷空气南下,副热带高压西侧偏南气流引导南方暖空气北上,冷、暖空气在华北地区交汇,易形成连阴雨天气。     

面向对象的卫星影像积雪信息提取

针对传统基于像元的积雪提取方法的不足,该文以HJ-1B/CCD、IRS遥感影像作为数据源,通过分析HJ-1B影像上的地物特征,提出了先对影像特征合并后进行多尺度分割的积雪提取方法。多尺度分割时,首先将影像分割成多边形对象,然后建立起积雪提取的规则集,进而对积雪信息进行提取。为了验证提取精度,该文对比分析了NDSI方法和本文方法提取积雪的结果,并利用目视解译积雪提取结果定量地进行了精度评价。结果表明:采用本文方法提取积雪具有较高的可靠性和准确性。     

“一带一路”区域气候变化事实、影响及可能风险

“一带一路”区域国家经济、政治发展极不平衡,随着全球气候变暖,区域内的自然环境、气候资源、水资源等都将面临着显著而复杂的变化,并且干旱、洪涝等多种气候灾害是“一带一路”区域可持续发展和重大基础设施建设面临的重大威胁之一。目前,“一带一路”倡议已经进入实质性建设阶段,沿线地区的气候变化及其灾害风险关乎“一带一路”倡议能否顺利实施及亚投行的投资安全。在此背景下,2016—2018年中国科学院地球科学学部实施了“‘一带一路’区域气候变化问题”咨询评议项目,项目针对该区域气候变化的事实、未来变化预估、气候变化的可能影响以及带来的潜在风险等问题进行了系统的调研,并开展了若干分析和研究。经过两年的努力,项目组完成了有关进展报告四份,包括一份总报告和三份分报告。本文扼要地概括和介绍了项目取得的主要成果。     

中国气候预测研究与业务发展的回顾

天气预报是指一周内至两周时间尺度的气象预报,而月季及以上时间尺度的预报则属于气候预测范畴。中国的气候预测起步很早,无论在研究工作中还是在业务应用上都取得了显著成就。文中扼要回顾了这些研究和业务发展成就,重点包括:对于季风和梅雨、寒潮的早期认知和后期研究发现、早期气候预测业务发展概况、动力气候预测的早期探索、动力-统计气候预测方法的研制和应用、气候预测模式的发展以及初始化和多模式集合预测、东亚气候系统变异的全方位探索、气候预测范畴的不断拓展和气候预测研究的不断创新。也对未来气候预测研究和业务发展提出了几个重大挑战性课题,涉及不同时间尺度气候变异过程之间的相互作用、季节内至年代际气候预测、气候系统模式及初始化、动力-统计相结合的气候预测方法等方面。      

太平洋年代际振荡的年代际预测方法

太平洋年代际振荡（PDO）是北太平洋海表温度年代际变率的主模态。由于太平洋年代际振荡对区域乃至全球气候的显著影响,其合理的预测结果可以带来多方面收益。然而,针对太平洋年代际振荡及其有关的海表温度的年代际预测,目前气候模式的预测水平还十分有限,因此,提出了一个新的增量方法。一系列的验证结果表明,增量方法可以有效预测太平洋年代际振荡,其中包括成功预测出其振荡的年代际转折。增量方法的预测过程主要包括3个步骤:（1）采用5 a滑动平均得到太平洋年代际振荡的年代际变率;（2）利用3 a增量形式的预测因子构建预测模型,预测3 a增量的太平洋年代际振荡（DI_PDO）;（3）将预测得到的DI_PDO加上3 a前的观测PDO,得到最后预测的PDO。增量方法亦可以应用到气候系统年代际内部变率的其他模态（如:北大西洋年代际振荡）和其他气候变量的年代际预测（如:海表温度）。      

近11年中国寒潮频发的机理分析

利用全国840个站点观测资料以及ERA5再分析资料,分析了过去63 a(1960—2022年)冬半年(前一年10月—当年4月)全国性寒潮频次的年代际变化特征。统计结果表明:在全球变暖背景下,寒潮频次的下降趋势在2012年发生了转折,2012—2022年呈现显著上升趋势。2012—2022年,乌拉尔山阻塞频率与全国性寒潮发生频次呈显著负相关。乌拉尔山阻高会抑制高空急流发生发展,大气经向环流减弱,北极内冷气团南下受阻,从而减少寒潮发生的频次。同时乌拉尔山阻高与东亚中高纬地区地面2 m温度经向分布联系紧密,乌拉尔山阻塞的频繁发生往往会出现更多的北极增温、中纬度地区降温的天气尺度现象。此外,北极增暖效应本身也与我国寒潮频次有显著的负相关,北极增暖会减小中高纬温度差,西风带减弱,进而减弱冷空气的输送。近11 a,乌拉尔山阻塞频率呈显著减少趋势,相应地,等熵面位涡经向梯度具有线性增加趋势,不利于阻塞高压的维持,伴随北极增暖效应也呈现出减弱态势,这样的大气环流配置有利于近年来我国寒潮频次的增加。     

雅砻江上游径流及影响因素关系研究

为研究雅砻江上游径流的变化及其积雪、气温和降水对径流的影响,首先根据相关性将年径流周期分为枯水期、融雪影响期和汛期,其次,结合MODIS 8天积雪产品、研究区气温和降水数据,采用相关分析和归因分析法分析了径流与影响因素的相关性以及各影响因素对径流变化的影响程度,最后用逐步多元回归分析法得出枯水期和融雪影响期径流的预测方程。结果表明：2000-2014年间雅砻江上游径流整体呈上升趋势,冬季积雪面积的减少导致径流减少了24.89%,汛期降水增加导致径流增加了79.38%,采用相关分析和逐步多元回归方法可有效分析径流与影响因素的关系及影响程度。     

乙状结肠扭转的MSCT诊断?

目的：探讨乙状结肠扭转（SV）的多层螺旋CT（MSCT）表现,以提高SV术前诊断水平。方法：回顾性分析手术病理或肠镜复位证实的15例乙状结肠扭转MSCT表现,归纳其影像学特征。结果：15例SV的MSCT征象有：15例均显示乙状结肠扩张,4例提示有肠管损害,包括肠壁增厚、肠系膜水肿、系膜间渗出和腹腔积液等;CT定位像显示倒“U”征14例,横断面图像显示“圆腹”征13例,“鸟嘴”征11例,MPR显示“交叉”征10例,“漩涡”征9例;CT增强及CTA显示肠壁强化减弱3例,肠系膜小血管闭塞1例,肠系膜动脉旋转2例。结论：乙状结肠扭转的MSCT表现具有一定特征性,尤其是肠管损害的判断对指导临床治疗有较大价值。     

基于循环神经网络的欧亚中高纬夏季极端高温年代际预测模型研究

近几十年来频繁发生的极端高温事件严重威胁着自然生态系统、社会经济发展和人类生命安全。针对生态环境脆弱的欧亚中高纬地区,首先评估了当前主流动力模式(CMIP6 DCPP)对于该地区夏季极端高温的年代际预测水平,并构建了基于循环神经网络(Recurrent Neural Networks,RNN)的年代际预测模型。多模式集合平均(Multi-Model Ensemble,MME)的评估结果显示,得益于大样本和初始化的贡献,当前动力模式对于60°N以南区域(South Eurasia,SEA)展现了预测技巧,准确预测出了其线性增长趋势和1968—2008年间主要的年代际变率,然而模式对于60°N以北区域(North Eurasia,NEA)极端高温的年代际变率几乎没有任何预测技巧,仅预测出比观测低的线性增长趋势。基于86个初始场的动力模式大样本预测结果,RNN将2008—2020年间NEA和SEA极端高温的年代际变率预测技巧显著提高,距平相关系数技巧从MME中的-0.61和-0.03,提升至0.86和0.83,均方差技巧评分从MME中的-1.10和-0.94,提升至0.37和0.52。RNN的实时预测结果表明,在2021—2026年,SEA区域的极端高温将持续增加,2026年很可能发生突破历史极值的极端高温事件,NEA区域在2022年异常偏低,而后将呈现波动上升。