云微物理参数化对东亚近海热带气旋活动模拟的影响

基于CWRF模式(Climate Extension of Weather Research and Forecast Model)结果,探讨了8种云微物理参数化方案对1986—2015年间东亚近海热带气旋的空间分布、频数及强度模拟的影响。结果发现:CWRF模式中各云微物理参数化方案模拟的热带气旋频数普遍较观测偏少,其模拟的强度相比观测也偏弱;热带气旋的空间分布和频数对云微物理参数化方案的选择较为敏感,而云微物理方案的选择对热带气旋强度的模拟影响不大; Morrison方案和Morrison-a方案模拟的热带气旋空间分布更接近于观测,但对热带气旋频数及强度的年际变化趋势模拟得较差,而GSFCGCE方案的TS评分及强度、频数的相关系数均较其他方案偏高。综合来看,采用GSFCGCE方案模拟热带气旋活动总体最优。进一步分析发现,相较于Morrison方案和Thompson方案,考虑气溶胶影响的Thompson-a和Morrison-a方案不仅可以有效提高对热带气旋频数及空间分布的模拟能力,还对热带气旋频数及强度年际变化趋势的模拟能力也有所提升。     

变化环境下中国东南沿海致灾气旋及其人口暴露度研究

本文基于气象观测站的逐日气压、风速和降水量确定致灾气旋阈值,结合区域气候模式COSMO-CLM (CCLM)输出,研究中国东南沿海地区2021—2050年RCP2.6、4.5、8.5情景下致灾气旋的时空变化特征。并采用人口-发展-环境分析模型(PDE),预测共享社会经济路径SSP2下东南沿海地区人口发展趋势,揭示了致灾气旋人口暴露度演变。研究表明:(1) RCP2.6情景,东南沿海地区平均每年发生致灾气旋6.3次,风速和降水量较基准期(1986—2005年)分别增加9%和15%,72%区域致灾气旋人口暴露度有所增加。暴露在超基准期最大影响面积和最强风速下的致灾气旋人口分别增加2.1亿和0.1亿。(2) RCP4.5情景,致灾气旋年均发生7次,风速和降水量较基准期分别上升16%和32%,89%地区致灾气旋暴露人口增加。暴露在超基准期最大影响面积和最强风速下的致灾气旋人口分别增加2.6亿和0.5亿。(3) RCP8.5情景,致灾气旋年均发生5.8次,风速和降水量较基准期分别增加32%和50%,65%区域致灾气旋暴露人口度有所增加。暴露在超基准期最大影响面积和最强风速下的致灾气旋人口分别增加5.7亿和1.9亿。(4)相比RCP2.6,RCP8.5情景致灾气旋风速和降水量高出23%和35%,暴露于超基准期最大影响面积和最强风速的致灾气旋人口分别多3.6亿和1.8亿。控制温室气体浓度对降低致灾气旋的不利影响具有重要意义。     

长江口及邻近海域浮游植物生态系统气候变化综合风险评估

近几十年来,在气候变化和人类活动的影响下,我国近岸河口海域尤其是长江口及邻近海域生态灾害频繁发生,严重影响了海洋生态系统的健康及其服务功能。本研究基于政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）气候变化风险理论框架,构建了河口浮游植物生态系统的气候变化综合风险评估指标体系,并利用IPCC 第五次耦合模式比较计划（CMIP5）地球系统模式数据,分别计算分析了在温室气体低（RCP 2.6）、中等（RCP 4.5）和高（RCP 8.5）浓度排放情景下未来不同时期（2030—2039、2050—2059、2090—2099年）长江口及邻近海域浮游植物生态的致灾因子危害性、承灾体暴露度和脆弱性及其综合风险。结果表明： RCP 2.6、4.5和8.5情景下,到21世纪中期,致灾因子危害性均有明显上升,其中RCP 4.5和8.5情景下,到21世纪末,还将大幅度增加,且以RCP 8.5情景最为显著,而RCP 2.6情景下则相反,有所下降;RCP 2.6情景下,高暴露度区域主要位于长江口附近,不同年代的变化差异较小;RCP 4.5和8.5情景下高暴露度区域明显大于RCP 2.6情景,尤其是后者到21世纪末期扩大至长江口邻近海域;脆弱性总体呈现近岸高远岸低的分布特征,且变化均较小;RCP 2.6、4.5和8.5情景下,综合风险均呈现近岸高远岸低,且有增加的趋势,但以RCP 8.5情景最为明显,并在21世纪末达到最大。     

1951～2004年登陆我国热带气旋频数和强度的变化

通过分析1951～2004年登陆我国热带气旋频数和强度的变化,结果表明,登陆热带气旋频数呈减少趋势,50～60年代登陆热带气旋频数较多,1991～2004年是热带气旋登陆我国的最少时期,1951～2004年间登陆强度为强台风和超强台风的热带气旋频数呈显著减少趋势.最大登陆强度在50～70年代,近几年是偏弱气候阶段.平均登陆强度没有明显变化.登陆热带气旋的破坏潜力存在明显的年代际变化,50～70年代初明显偏强.登陆热带气旋平均强度的减弱和具有较强强度登陆热带气旋频次的减少引起破坏潜力的减弱.     

登陆华南台风的频数及强度变化特征分析

利用1949—2015年上海台风所提供的热带气旋资料,依据热带气旋登陆华南时的强度,对登陆华南台风的频数、初终旋影响日期、影响期以及登陆位置、强度等气候特征分为3个路段(即西路、中路和东路)进行了分析。结果表明:全年登陆华南热带气旋TCs(指登陆时底层中心附近最大平均风速≥8级的热带气旋)和台风以上(指登陆时底层中心附近最大平均风速≥12级的热带气旋)频数均有不显著的增加趋势,且登陆华南TYs频数占TCs频数的百分比呈不显著的上升趋势,年际变化特征明显,年最多登陆TCs频数是最少登陆TCs频数的9倍,TCs和TYs的年代际变化具有明显的波动特征,登陆时间主要集中在7—9月。登陆地点主要集中在珠江口以西(西路和中路)。登陆华南TCs的平均影响期为78 d,多年平均初旋和终旋影响日期分别为7月8日和9月23日,初旋和终旋影响日期有提早的趋势,其中东路平均10 a的终旋影响日期提前5.8 d。从登陆强度看,整个华南、中路和东路各级热带气旋的强度有不同程度的增强趋势,而从西路进入华南的热带气旋中,强热带风暴的强度是减弱的,而热带风暴和台风以上的强度是增强的。值得注意的是,近十年来以极端强度登陆华南的台风显著增多。     

1949—2020年影响青岛的热带气旋气候特征

利用1949—2020年中国台风年鉴和热带气旋资料,结合青岛地面气象观测记录,从热带气旋频数、周期、强度以及给青岛地区带来的降水等方面分析了影响青岛的热带气旋气候特征.分析表明:1)1949—2020年影响青岛的热带气旋个数整体呈现为减少的特点,热带气旋个数多呈现出了2a～4a的显著变化周期.2)登陆转向和登陆北上类路...     

CWRF边界层参数化对东亚近海热带气旋模拟的影响评估

基于CWRF模式结果,探讨了6种边界层参数化方案对30 a东亚近海热带气旋的强度、频数及路径模拟的可能影响。结果发现:CWRF模式中各边界层参数化方案模拟的热带气旋频数普遍较观测偏少,模拟强度相比观测也均偏弱。热带气旋的强度、频数及出现频次的空间分布对模式边界层方案的选取较为敏感。CAM3方案模拟强热带气旋的能力较其他方案偏好,ACM方案在多数年份模拟的热带气旋个数偏多,且在不同月份模拟的热带气旋生成频率与观测最接近,CAM3方案模拟的热带气旋出现频次与观测的偏差在大部分地区偏小。综合来看,CWRF模式中边界层参数化选用CAM3方案模拟热带气旋活动的性能较好。     

2008年西北太平洋热带气旋特征分析

本文对2008年编号的热带气旋进行了统计分析,发现2008年编号的热带气旋与多年平均相比,呈现的特征为全年总个数偏少,登陆热带气旋数目偏多,强度偏强,登陆热带气旋初始登陆时间比多年平均初始登陆时间偏早,编号热带气旋各月分布特征基本与热带气旋各月分布的气候特征基本一致。从2008年和气候平均的副热带高压和赤道附近降水大值区的对比来看,2008年大气环流和赤道辐合带都对2008年热带气旋个数偏少有贡献。     

两类厄尔尼诺事件对登陆中国热带气旋的影响

利用上海台风研究所整编的1951—2016年西北太平洋热带气旋最佳路径数据集,NCEP/NCAR再分析资料和NOAA的COBE-SST再分析资料,按照热带气旋生成区域将热带气旋分为南海热带气旋与西北太平洋热带气旋两类,采用合成分析等统计学方法探讨了热带气旋活动盛期,登陆中国的热带气旋对东部型和中部型厄尔尼诺（El Niño）事件的响应。结果表明,热带气旋活动盛期,南海热带气旋在两类El Niño事件下生成频数差异不大;东部型El Niño存续期南海热带气旋登陆中国比率较中部型El Niño时偏低,登陆时强度较中部型偏弱。中部型El Niño存续期间,西北太平洋热带气旋生成频数比东部型El Niño时的频数偏高,而登陆中国热带气旋较东部型偏少,登陆时热带气旋强度较东部型偏弱;但两类El Niño事件期间西北太平洋热带气旋在中国的登陆率差异没有通过显著性检验。与中部型El Niño事件相比,在东部型El Niño事件期间,西北太平洋海面温度偏低,对流层中部水汽条件较差,对流层低层涡度异常偏低,同时在热带气旋较为集中生成的海域存在沃克（Walker）环流的异常下沉气流,西太平洋副热带高压偏强偏东偏南,共同导致登陆中国热带气旋频数偏少。     

登陆热带气旋的维持条件和涡度收支

本文统计1960—1986年登陆或登陆后移入珠江三角洲范围内的44个热带气旋陆上维持时间等气候特征,结果指出热带气旋登陆后平均维持时间为31.7h。陆上平均维持时间与热带气旋登陆时的中心强度和范围成正比,并选取了比平均维持时间长和短的两个个例作涡度收支等计算,结果表明两者涡度收支的主要差别在垂直输送项和反映积云对流作用的余项上。     

全球变暖背景下基于Non-Boussinesq POP模式对海平面高度的模拟和预估

用Non-Boussinesq POP模式和1986—2005年SODA再分析资料的海表面温度、盐度和风应力,模拟了1986—2005年间的全球海平面变化,并根据RCP4.5和RCP8.5两种代表性浓度排放情景下未来气候变化趋势的预测,对未来一个世纪的海平面变化进行预估,在仅考虑热膨胀的前提下,得到了如下结论:(1)在过去20 a间,全球平均海平面高度上升了56 mm,上升较大的海域主要为西北太平洋、南太平洋中部和南大西洋;(2)到2100年,RCP4.5情景下全球平均海平面上升0.36 m,RCP8.5情景下全球平均海平面上升0.43 m;(3)未来海平面变化较大的海域包括西北太平洋、西南太平洋、西南大西洋和印度洋,南大洋、北大西洋和赤道太平洋海平面变化相对较小。     

不同气候情景下中国滨海城市海岸极值水位重现期预估

气候变化背景下,海平面上升叠加台风—风暴潮、天文大潮等产生的海岸极值水位事件趋多增强,对我国滨海城市社会经济可持发展构成了严重威胁。为认识未来我国滨海城市海岸极值水位危害性（强度和频率）的变化,本文首先采用第五次国际耦合模式比较计划（CMIP5）数据,分析了不同气候情景下（RCP2.6, 4.5, 8.5,简称为RCPs）下,未来不同年代（2030年、2050年和2100年）我国滨海城市沿岸海平面变化幅度;其次,基于沿海验潮站的历史观测资料和文献数据,分析了未来热带气旋强度变化对海岸极值水位的影响;最后,利用皮尔逊Ⅲ型（P-Ⅲ）水文概率曲线方法,预估了不同气候（RCPs）情景下未来不同年代（2030年、2050年和2100年）我国9个滨海城市海岸极值水位重现期的变化。结果表明：（1）在不同气候情景下,我国滨海城市沿海平均海平面均呈现上升趋势,其中,到21世纪末,长三角地区沿海海平面上升幅度最大,上升速度比全国平均高出约30%;（2）热带气旋的强度与台风—风暴潮的增水幅度存在正相关关系。预计到21世纪末,热带气旋的整体强度很可能将增强,热带气旋引发的台风—风暴潮的增水幅度较当前很可能有明显提高。（3）未来我国滨海城市沿海极值水位将有显著增高的趋势,当前极值水位的重现期将明显缩短。到21世纪末,我国滨海城市当前百年一遇的极值水位,重现期几乎都将缩短至20年一遇以下,其中,大连、青岛、上海和厦门等城市海岸极值水位重现期很可能缩短为（或低于）1年一遇。本文虽在一定程度上反映了不同气候情景下海岸洪水危害性的变化,但对于未来热带气旋的变化及其影响的研究尚有待进一步深入。     

南海中北部热带气旋强度突变的天气气候特征分析

本文对1960-2002年在南海中北部活动的热带气旋进行分析统计,发现有如下气候特征：南海中北部平均每年有6.7个热带气旋,有4.9个热带气旋强度发生突变,其中有3%的热带气旋只发生突然增强,72%的热带气旋只发生突然减弱,25%的热带气旋既发生突然增强又发生突然减弱过程.强度突然减弱发生在4-12月,主要集中在登陆和登陆后的陆地区域,分布较广;强度突然增强发生在4-11月,主要出现在珠江口以西至海南岛东部海面、东沙群岛和西沙群岛海面.     

CMIP5气候模式下淡水通量变化

基于全球降水气候态计划(GPCP)的降水资料和美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的客观分析海气通量(OAFlux)的蒸发数据,对CMIP5的13个耦合模式的淡水通量历史模拟结果进行评估。结果表明:模式能够模拟出淡水通量的气候态空间分布,但普遍存在双热带辐合带(ITCZ)现象,热带海域是模式模拟不确定性最大的区域。模式能较好模拟出纬向平均的淡水通量的分布特征,但量值较实测偏小,且由于模式对1月10°S附近淡水通量的模拟过低,导致年平均的赤道和10°S之间的淡水通量模拟存在明显的偏差。季节尺度上,模式对北半球淡水通量的变化特征有很好的模拟能力,但对南半球的模拟能力不足。年际尺度上,模式普遍能够刻画ENSO引起的淡水通量在太平洋中部同西太平洋以及印尼贯通流反相变化的空间分布特征,但是时间特征模拟很差。从各个方面评估模式的历史模拟结果,多模式集合的结果都要优于单个模式的结果。全球变暖背景下,未来淡水通量变化最显著的区域位于热带和亚热带区域。原本蒸发(降水)占主导的海域,蒸发(降水)更强。不同气候情景下,淡水通量变化的空间形态没有显著变化,但RCP8.5气候情景下模拟的淡水通量变化幅度及模式间变化的一致性均强于RCP4.5的结果。     

广东省登陆热带气旋的时空分布特征及其影响

根据1949-2017年广东省登陆热带气旋最佳路径数据以及1994-2016年广东省重大热带气旋灾害资料,对登陆广东省热带气旋的时空分布特征及其影响进行了统计分析。结果表明:广东省登陆热带气旋频数的年际变化明显,总体上呈下降趋势。7-9月是广东省热带气旋登陆的高频期,登陆地点主要集中在湛江、汕尾、阳江、江门。登陆广东省的热带气旋主要来自南海北部和菲律宾以东洋面;其中登陆最多的是强热带风暴,其次是热带风暴和台风。     

南海沿岸登陆热带气旋的若干特征

统计登陆南海沿岸热带气旋的气候概况,分析热带气旋登陆前后特征及其变化,指出登陆热带气旋的区域特点。认为海南岛对热带气旋移动有重要影响,“岛影”现象明显;热带气旋登陆前2—3时次有典型的特征变化,对登陆预报有指示意义,华南沿岸登陆的热带气旋月个数不存在相关关系,不宜以它们为因子作自相关预报。     

长时间维持和迅速减弱的华南登陆热带气旋对比分析

将登陆华南影响广西的热带气旋分为长时间维持(LTC)和维持时间短(STC)两类,并应用NCEP再分析资料,对这两类热带气旋的影响系统和物理量场进行对比分析,结果表明,两类热带气旋的影响系统和物理量场存在明显的差异.影响两类热带气旋的天气系统差异显著:影响LTC的200 hPa南亚高压强度一般在1252 hPa以上,而影响STC的南亚高压强度较弱;200 hPa高空槽距离LTC有一定的距离,高空槽前的辐散气流有利于热带气旋的维持,而STC距离高空槽很近,由于垂直切变增大,热带气旋将迅速减弱;副高和LTC的位置配置使得LTC东侧的急流将海上的水汽输送到热带气旋内部,有利于其维持,而当副高太强时,STC垂直环流会受到抑制,不利于其维持;LTC期间强的西南季风槽带来热带云团输送减缓了其环流的衰减,而影响STC西南季风较弱.物理量场方面,LTC高空辐散较STC明显偏强;登陆后LTC的两个水汽通道的水汽输送较STC均明显偏强;另外,Q矢量分析表明,Q矢量辐合辐散中心的强度变化在一定程度上反映出热带气旋衰减的过程.     

影响广东省中部沿海热带气旋大风气候特征和重现期分析

利用广东省中部沿海台站气象资料,统计分析了影响该地区的热带气旋频数、强度、发生源地、大风风速等气候特征及变化趋势,并进行了台站资料的重现期风速计算。结果表明,热带气旋影响广东省中部沿海多出现于6—9月,其中尤以8月最多;影响热带气旋以强热带风暴和台风最多,它们多生成于南海北部和菲律宾群岛以东洋面;在过去50年间影响热带气旋频数总体上略有下降,在1970和1980年代较多,1960年代和1995—2010年期间较少,影响热带气旋的强度有减弱的趋势。重现期风速极值分布总体上呈从沿岸向内陆迅速减小,以及西部略大、东部略小的特点。     

20世纪50年代以来登陆中国热带气旋的变化特征分析

基于1951—2017年西北太平洋热带气旋路径资料,利用趋势分析、R/S分析以及周期分析等方法对近67年来登陆中国热带气旋的个数、频次、强度以及登陆位置等热带气旋活动特征进行深入分析,结果表明:(1)近67年登陆中国热带气旋的个数和频次均呈下降趋势,下降幅度分别为0.003个/a和0.008次/a,但变化趋势均不显著,未来一段时期热带气旋登陆个数、频次将呈缓慢增加趋势。(2) 6—10月是热带气旋发生和登陆的高频期,其中,8月份热带气旋的发生次数和登陆中国的次数均最多。(3)历年最低中心气压、平均中心气压均呈增加趋势,且最低中心气压通过了M-K显著性检验;热带气旋登陆强度总体呈减弱趋势,且未来一段时期将继续呈减弱趋势,但高强度热带气旋呈显著增加趋势。(4)广东、台湾、海南、福建和浙江是热带气旋的主要登陆地;热带气旋的登陆位置呈向东、向北偏移趋势,且未来时期该偏移趋势仍将持续。利用热带气旋路径数据分析1951—2017年登陆中国热带气旋的数量、强度等变化,旨在深入认识影响中国的热带气旋活动的特征及规律,为热带气旋的预报、预警及防灾减灾工作等提供科学参考。     

未来中国近海海冰变化特征的预估研究

基于耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)的全球气候预估数据,分析了黄、渤海区域内海表面2m气温的增量,并将该增量叠加在1978—2008年的再分析气象场上,驱动海冰-海洋耦合模式,对2015—2045年黄、渤海的海冰变化特征进行了预估。结果显示:在RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5 4种排放情景下,辽东湾、渤海湾、莱州湾和黄海北部4个海湾的海冰均呈现显著减少的趋势。但随着排放增多,4个海湾的海冰并非单调的减少,而在RCP4.5下减少最多,RCP6.0和RCP8.5次之,RCP2.6最少。对4种情景下的海冰冰情进行平均,可以发现4个海湾结冰面积依次减少438、121、23和84 km2;结冰范围依次减少9、7、2和7 nmi(海里,1 nmi=1.852 km)。就整个黄、渤海而言,未来31a内结冰面积减少24%,结冰范围减少19%,持续天数缩短10%。