水稻高温热害风险评估方法研究

以衡阳地区的水稻生长为研究对象,对ORYZA2000水稻模型的相应参数进行了本地化,模拟了该地区常年气候条件、设定高温条件及各年高温条件下的一季稻产量,并计算了各年实况及设定条件下的产量灾损率,在此基础上建立了两种水稻产量灾损率评估模型.研究发现: 46 a来衡阳地区水稻开花灌浆期平均日最高气温为34.98 ℃,高于水稻生产的最适温度5 ℃以上;相对常年产量,由高温热害导致的产量灾损率最高为67.2%,历年灾损中2003年的灾损率接近最高值,达67.0%;高温造成的产量灾损率受高温程度及持续时间的共同影响,二者缺一不可;根据多元回归建立的灾损率评估模型,F计算值＞＞F查表值,方程有意义.其趋势预测完全一致,灾损率精确度＞72%;根据高温指标建立的灾损率评估模型通过了46 a的大样本检验,在高温热害风险评估方面具有一定的实际应用价值.     

1991年江淮流域洪涝致灾因素探讨

1991年江淮流域发生特大洪涝灾害,主要原因是东亚大气环流异常造成梅期雨季来得早、雨势猛、持续时间长,超过了水利工程所能承受的能力。里下河与太湖平原周围高中间低的碟形洼地地形和相对独立的封闭性水系是易于洪涝的自然条件。围湖垦殖和封堵河道的人为不恰当活动以及城市、工矿企业防洪意识淡薄,是洪涝危害程度加重的社会因素。     

安徽省一季稻高温热害致灾指标研究

以气象行业标准《区域性高温天气过程等级划分》为基础,依据1981—2018年7月下旬至9月上旬安徽省62个气象站点逐日气象资料,探讨划分出安徽省一季稻高温热害的单站、区域致灾等级指标,将全省一季稻高温热害致灾等级划分为轻、中、重三个等级。采用该指标,对近40年全省一季稻高温热害发生情况进行了试评估。结果表明,该指标可以定量地评估全省一季稻高温热害的致灾程度,历史检验灾害等级符合率达到97%,因此,该指标可应用于安徽省一季稻产量预报和灾害评估业务服务中。     

水稻高温热害风险评估方法研究

以衡阳地区的水稻生长为研究对象,对ORYZA2000水稻模型的相应参数进行了本地化,模拟了该地区常年气候条件、设定高温条件及各年高温条件下的一季稻产量,并计算了各年实况及设定条件下的产量灾损率,在此基础上建立了两种水稻产量灾损率评估模型。研究发现：46 a来衡阳地区水稻开花灌浆期平均日最高气温为34.98℃,高于水稻生产的最适温度5℃以上;相对常年产量,由高温热害导致的产量灾损率最高为67.2%,历年灾损中2003年的灾损率接近最高值,达67.0%;高温造成的产量灾损率受高温程度及持续时间的共同影响,二者缺一不可;根据多元回归建立的灾损率评估模型,F计算值〉〉F查表值,方程有意义。其趋势预测完全一致,灾损率精确度〉72%;根据高温指标建立的灾损率评估模型通过了46 a的大样本检验,在高温热害风险评估方面具有一定的实际应用价值。     

江苏水稻高温热害的发生规律与特征

用江苏1961—2007年47 a气象资料、农业气象观测站水稻观测资料,研究分析了江苏单季稻拔节期和孕穗扬花期2个高温敏感期,高温热害发生空间分布、时间变化。结果表明:常发生高温热害的地区主要分布在淮河以南地区,尤以宁镇扬丘陵地区为重,该地区47 a发生高温热害的总次数达到40次以上;而且年代际上表现为2001—2007年最重,1960 s次之,1980s最少。     

基于灾害风险理论的湖北水稻高温热害风险分析及区划

高温热害是长江流域最主要的气象灾害之一,科学评估热害风险是防灾减灾的基础。本文利用近60年气象观测资料,对湖北高温热害的时空分布特征进行了分析;基于自然灾害风险基本理论,建立了包括影响水稻结实率关键期的热害强度、灾害发生时承灾体实际暴露度、灾害脆弱性等因素的高温热害风险评价模型,并进行了风险分析与区划。结果表明：高温天气出现概率高的时段是7月下旬,其中7月第6候为最高。从高温热害风险指数上来看,7月第3候抽穗开花水稻的热害风险最高,此后随时间的推移,热害风险降低;湖北现行的一季中稻抽穗开花期处于风险较高的时段,推迟5天其热害风险指数可下降20%左右;推迟15天以上热害风险指数将降低50%以上。江汉平原稻区是湖北高温热害风险低发地区,鄂东南及鄂西北地区是热害风险高发地区;针对各区热害特点提出了风险应对措施。     

气候变化背景下湖北省水稻高温热害变化规律研究

利用历年气象资料,运用数理统计方法,分析了湖北省1951—2010年水稻高温热害的动态变化,探讨了气候变化背景下高温热害的演变趋势与规律。结果表明,鄂东部、江汉平原部分地区水稻高温热害发生趋于频繁,且除西南部地区外的湖北省其他地区水稻高温热害最大概率出现的时间均有明显的提前,甚至每10a提前1d以上。最后,利用ArcGIS对湖北省的水稻高温热害变化趋势和风险程度进行了区划。     

益阳市高温热害评估

普查益阳市各气象站1959-2009年的高温天气过程,根据高温范围、持续时间、强度和高温期间干旱日数等设置高温异常指数,从气象角度综合评估了一次高温过程的灾害影响程度。通过分析排序,揭示了益阳5年一遇至50年一遇的年际高温灾害性天气事件的主要分布特征,并对益阳高温的空间分布及其年代际变化特征作了初步分析。结果表明,20世纪六、七十年代益阳市强高温热害较多,其灾害程度为10年一遇至50年一遇,1966年7月中旬至8月中旬出现的高温酷暑天气为50年一遇,1979-1991年、1996-2008年仅有小于5年一遇的高温热害,2009年的高温热害为5年一遇。     

秦岭北麓猕猴桃夏季高温热害分析及防御对策

采用秦岭北麓猕猴桃种植区1959—2008年6—8月日最高气温资料分析,发现秦岭北麓猕猴桃高温热害主要危害区域为东、中部果区,高温热害主要危害时段为6月中、下旬和7月中、下旬,提出加大重点防护区基础设施建设和投资、加强关键时段水肥管理以及重视猕猴桃气象灾害研究等科学防御措施。     

桂平市近50年早稻高温热害发生规律

利用桂平国家气象站1968-2017年地面气象观测日平均气温、日最高气温数据和2009-2018年桂平市农业气象观测站早稻观测数据,以日平均气温≥30℃和日最高气温≥35℃为指标,运用数理统计方法分析高温热害过程发生规律。结果表明:影响桂平市早稻高温热害出现的概率达到78%,其中轻度出现了32次,中度出现了16次,重度出现了5次。     

自然环境高温对长江中下游地区中稻结实率的影响及模拟

利用长江中下游地区6个代表站2004—2011年中籼迟熟水稻品种区试资料及1984—2013年逐日最高气温资料,通过分析田间环境下逐日最高气温与水稻结实率的关系发现,长江中下游地区中稻高温敏感时段主要在水稻齐穗期前36天至齐穗期前4天。其中,齐穗期前14天左右(减数分裂期前后)高温对结实率的影响最为显著。在此基础上,利用水稻高温败育模型,根据各样本水稻减数分裂期逐日最高气温,实现研究区域站点尺度水稻高温败育的定量模拟预测。模型对高温年份2004年和2007年各站点水稻相对结实率模拟和预测的均方根误差分别为4.74%和2.84%。分析表明,利用基于水稻高温败育模型的定量模拟方法,可对长江中下游地区水稻高温热害情况进行较好预测。     

Contrasts of Atmospheric Circulation and Associated Tropical Convection between Huaihe River Valley and Yangtze River Valley Mei-yu Flooding

The significant differences of atmospheric circulation between flooding in the Huaihe and Yangtze River valleys during early mei-yu(i.e.,the East Asian rainy season in June) and the related tropical convection were investigated.During the both flooding cases,although the geopotential height anomalies always exhibit equivalent barotropic structures in middle to high latitudes at middle and upper troposphere,the phase of the Rossby wave train is different over Eurasian continent.During flooding in the Huaihe River valley,only one single blocking anticyclone is located over Baikal Lake.In contrast,during flooding in the Yangtze River valley,there are two blocking anticyclones.One is over the Ural Mountains and the other is over Northeast Asia.In the lower troposphere a positive geopotential height anomaly is located at the western ridge of subtropical anticyclone over Western Pacific(SAWP) in both flooding cases,but the location of the height anomaly is much farther north and west during the Huaihe River mei-yu flooding.Furthermore,abnormal rainfall in the Huaihe River valley and the regions north of it in China is closely linked with the latent heating anomaly over the Arabian Sea and Indian peninsula.However,the rainfall in the Yangtze River valley and the regions to its south in China is strongly related to the convection over the western tropical Pacific.Numerical experiments demonstrated that the enhanced latent heating over the Arabian Sea and Indian peninsula causes water vapor convergence in the region south of Tibetan Plateau and in the Huaihe River valley extending to Japan Sea with enhanced precipitation;and vapor divergence over the Yangtze River valley and the regions to its south with deficient precipitation.While the weakened convection in the tropical West Pacific results in moisture converging over the Yangtze River and the region to its south,along with abundant rainfall.     

Synergistic contribution of precipitation anomalies over northwestern India and the South China Sea to high temperature over the Yangtze River Valley

This study explores the characteristics of high temperature anomalies over eastern China and associated influencing factors using observations and model outputs. Results show that more long-duration (over 8 days) high temperature events occur over the middle and lower reaches of the Yangtze River Valley (YRV) than over the surrounding regions, and control most of the interannual variation of summer mean temperature in situ. The synergistic effect of summer precipitation over the South China Sea (SCS) region (18°-27°N, 115°-124°E) and the northwestern India and Arabian Sea (IAS) region (18°-27°N, 60°-80°E) contributes more significantly to the variation of summer YRV temperature, relative to the respective SCS or IAS precipitation anomaly. More precipitation (enhanced condensational heating) over the SCS region strengthens the western Pacific subtropical high (WPSH) and simultaneously weakens the westerly trough over the east coast of Asia, and accordingly results in associated high temperature anomalies over the YRV region through stimulating an East Asia-Pacific (EAP) pattern. More precipitation over the IAS region further adjusts the variations of the WPSH and westerly trough, and eventually reinforces high temperature anomalies over the YRV region. Furthermore, the condensational heating related to more IAS precipitation can adjust upper-tropospheric easterly anomalies over the YRV region by exciting a circumglobal teleconnection, inducing cold horizontal temperature advection and related anomalous descent, which is also conducive to the YRV high temperature anomalies. The reproduction of the above association in the model results indicates that the above results can be explained both statistically and dynamically.     

等熵位涡在一次淮河流域大暴雨分析中的应用

利用NCEP/NCAR 1°×1°逐日再分析资料、常规气象观测资料,通过等熵位涡理论对淮河流域2009年9月24—25日的大暴雨过程进行分析。结果表明:淮河流域对流层低层的中尺度低涡的发生发展与此次暴雨密切相关;315 K等熵位涡高值中心的移动和强度变化很好地反映出中尺度低涡系统的发展变化情况,其移动方向与雨带走向一致,降水落区主要位于等熵位涡高值中心轴线移动方向右侧的强西南气流处,对应于345 K等熵面上干冷空气移动方向前部的暖湿区内;在暴雨发展强盛时期,淮河流域暴雨区上空从对流层高层至低层均存在明显的正等熵位涡平流,干冷空气的侵入使得低涡加强发展,辐合上升运动增强,有利于暴雨的增幅,这是引发此次暴雨过程重要的触发机制。     

基于信息扩散理论的长江中下游地区高温热害风险分析

基于长江中下游地区85个站点1961—2008年水稻减产率,采用基于信息扩散理论的信息分配方法,研究长江中下游地区水稻高温热害风险的年代际变化和空间分布。结果表明,20世纪60年代风险值相对较小,高温热害发生较少,2000年以后风险值较大,灾情较重,高温热害风险的变化呈增加的趋势。发生高温热害风险较大的地区主要位于研究区的安徽、浙江、湖北西部和东部以及江西东北部和中部地区。其中,浙江丽水和湖北宜昌地区风险值都超过了0．25;江苏东南部、湖南西南和东北部地区属于高温热害风险较低的地区。     

夏季江淮暴雨过程对大尺度湿度场的敏感性试验

用全球谱模式T42L11对1991年6月底至7月初江淮暴雨的中期过程作敏感性试验。结果表明,在初始场中,当印度洋～孟加拉湾高湿中心附近(100°E以西)的水汽减弱后,江淮雨量减少45%,且东亚夏季风环流减弱。若南海～西太平洋高湿中心附近(100°E以东)的水汽减弱时,则东亚夏季风环流反而加强,雨带移向华北。     

淮河流域持续性强降水的重要前期信号

利用淮河流域4省20—20时逐日降水量资料,NCEP再分析500 hPa高度场资料,对1961—2006年淮河流域持续性强降水过程进行界定,并分析了持续性强降水前期、过程中的中高纬度阻塞高压发展变化。结果发现：平均而言6月29日至7月25日为淮河流域降水最集中的时段,持续性强降水过程大多发生在6月中旬到7月中旬;淮河流域持续性强降水的重要前期信号为：降水开始前一阶段乌拉尔山附近均有明显的阻塞形势出现,双阻形势居多,而持续性强降水期间乌拉尔山附近阻高减弱,贝加尔湖以北到鄂霍茨克海附近的阻高偏强,单阻居多,持续性强降水大多开始于乌拉尔山附近阻高指数锐减后的2～5天;持续性强降水年份乌拉尔山附近阻塞高压大多存在15～30天左右的主要振荡周期,绝大多数年份乌拉尔山附近阻塞高压和180°E附近阻高在强降水发生之前开始出现西退的现象。淮河流域持续性强降水过程的环流特征对把握淮河流域的强降水特点及预报前兆信号有实际意义,为淮河流域持续性强降水预报提供了依据,具有重要的应用价值。     

夏季长江淮河流域异常降水事件环流差异及机理研究

长江、淮河同处东亚中纬度,天气过程的大尺度环流背景相似,大量相关研究基本是把江淮流域天气气候事件作为一个整体研究,然而对长江、淮河流域夏季降水的时空变化进行分析发现,长江、淮河流域夏季异常降水事件有各自不同的年际、年代际变化特征,但环流差异及成因并不十分清楚。本文根据中国台站降水资料及NCEP/NCAR再分析资料,利用物理量诊断和现代统计学等方法,重点分析长江、淮河流域梅雨期降水异常事件发生时南北半球大气环流内部动力过程的差异及成因。研究指出:长江（淮河）流域梅雨期降水异常偏多年500 hPa位势高度场亚洲中高纬度环流呈现为南北向（东西向）的波列与东亚中高纬鄂霍茨克海阻塞频次增多（减少）以及200 hPa高度场上东亚副热带高空西风急流强度加强（减弱）、稳定（移动）有关;长江（淮河）流域梅雨期降水异常偏多年主要水汽来源与南半球澳大利亚高压、马斯克林高压位置偏东（西）造成西太平洋150°E～180°（阿拉伯海50°E～60°E）地区越赤道气流加强有关。长江（淮河）流域梅雨期异常降水事件大气环流内部动力过程最显著的差异表现为:东亚副热带高空西风急流加强（减弱）以及南半球澳大利亚高压、马斯克林高压位置偏东（西）。     

基于统计降尺度模型的江淮流域极端气候的模拟与预估

利用江淮流域29个代表站点1961--2000年逐日最高温度、最低温度和逐日降水资料,以及NCEP逐日大尺度环流场资料,引入基于多元线性回归与随机天气发生器相结合的统计降尺度模型SDSM（statistical downscalingmodel）,通过对每个站点建模,确立SDSM参数,并将该模型应用于SRESA2排放情景下HadCM3和cGcM3模式,得到了江淮流域各代表台站21世纪的逐日最高、最低温度和降水序列以及热浪、霜冻、强降水等极端气候指数。结果表明,当前气候下,统计降尺度方法模拟的极端温度指数与观测值有很好的一致性,能有效纠正耦合模式的“冷偏差”,如SDSM对江淮平均的冬季最高、最低温度的模拟偏差较CGCM3模式分别减少3℃和4．5℃。对于极端降水则能显著纠正耦合模式模拟的降水强度偏低的问题,如CGCM3对江淮流域夏季降水强度的模拟偏差为-60．6％,但降尺度后SDSM—CGCM3的偏差仅为-6％,说明降尺度模型SDSM的确有“增加值”的作用。21世纪末期在未来SRESA2情景下,对于极端温度,无论Had．CM3还是CGCM3模式驱动统计模型,江淮流域所有代表台站,各个季节的最高、最低温度都显著增加,且以夏季最为显著,增幅在2—4℃;与之相应霜冻天数将大幅减少,热浪天数大幅增多,各站点冬季霜冻天数减少幅度为5—25d,夏季热浪天数增加幅度为4～14d;对于极端降水指数,在两个不同耦合模式HadCM3和CGCM3驱动下的变化尤其是变化幅度的一致性比温度差,但大部分站点各个季节极端强降水事件将增多,强度增强,SDSM—HadCM3和SDSM-CGCM3预估的夏季极端降水贡献率将分别增加26％和27％。     

全球大气环流模式BCC_AGCM2.0.1对1998年夏季江淮流域强降水过程的回报试验研究

利用中国气象局北京气候中心全球大气环流模式(BCC_AGCM2.0.1) 对1998年6月24日～7月3日发生在我国江淮流域的强降水天气过程进行了回报试验。模式起报时间为1998年6月24日00时, 使用前10天NCEP-II再分析逐时温度、涡度和散度场进行预报前初始协调 (spin-up) 积分, 产生模式初值, 预报时段为1998年6月24日～7月10日, 回报试验结果表明: 模式对全球500 hPa位势高度的天气尺度演变过程具有4～7天的可预报性; BCC_AGCM2.0.1模式对中国区域的降水以及大气环流场具有3～4天的可预报性, 6月24日起报后3天内的预报降水区域位置与实况一致, 但中心强度有所差异。对起报后未来2天的5 mm和10 mm以上的降水预报能力相对较强, ETS评分值达到了0.25以上, HK评分超过了0.4, 降水区域范围预报较为准确, BIA评分趋于1.0。模式对20 mm以上的降水也具有一定的可预报性, 但模式对大于30 mm以上强降水的预报能力较差。