Anthropogenic influence on the extreme drought in eastern China in 2022 and its future risk

2022年夏季中国东部地区遭遇了一次持续性极端高温干旱事件.本文利用CMIP6检测归因比较计划(DAMIP)数据,量化了人为强迫对类2022年极端干旱事件发生概率的影响,并基于未来不同增暖情景试验给出了此类极端干旱事件的未来变化预估.通过分析不同外强迫因子作用下此类极端干旱事件的发生概率变化,发现人为强迫使此类极端干旱事件的发生概率提高约56%,这主要与人为强迫下中国东部平均水汽减少和平均上升运动减弱有关.进一步通过分析此类极端干旱事件对不同温室气体排放情景(SSP1-2.6,SSP2-4.5,SSP5-8.5)的响应,发现在低排放情景下类2022年极端干旱事件的发生概率较当今气候显著下降,这主要与中国东部平均水汽的增加和平均环流的变化有关,而在高排放情景(SSP5-8.5)下,此类极端干旱事件的发生概率较当今气候增加约79%,这主要与高排放情景下平均下沉运动增强有关.该研究表明,人为强迫通过调制气候平均背景场从而引起极端事件发生频次的变化是人类活动影响极端气候事件的重要途径之一,极端干旱事件对温室气体排放量的响应可能是非线性的.     

CMIP5耦合模式对北半球3—4月积雪面积的历史模拟和未来预估

基于卫星观测数据,评估了23个CMIP5耦合模式对北半球3—4月积雪面积的模拟能力,在此基础上应用多模式集合平均结果,预估了未来不同温室气体排放情景下北半球3—4月积雪面积的变化情况。结果表明:整体上看,CMIP5耦合模式对北半球3—4月积雪面积具有一定的模拟能力,模式基本能再现北半球3—4月积雪面积的分布特征,但对高原等复杂地形地区积雪的模拟偏差较大并且低估了北半球积雪的减少趋势,这些可能是由卫星资料本身的缺陷以及模式参数化方案的不同造成的。多模式集合预估结果表明,未来几十年北半球3—4月积雪将继续减少并且集中发生在欧亚大陆中西部地区。温室气体排放将会对未来北半球积雪的变化产生显著影响。在RCP8.5情景下,未来北半球积雪减少最显著;在RCP4.5和RCP6.0情景下,在21世纪前半叶北半球积雪减少趋势与RCP8.5情景相当,但是在21世纪后半叶积雪的减少趋势明显小于RCP8.5情景;在RCP2.6情景下,北半球积雪减少趋势最小。所以,控制温室气体排放对于未来北半球积雪的生存至关重要。     

西藏地区人体舒适度指数的变化特征

采用1980～2009年西藏地区38个气象站的观测资料,分析了该地区人体舒适度指数的时空分布特征。结果表明:(1)无论年或者季节变化,舒适度指数均呈现从东南向西北方向逐渐减少的分布规律,普遍舒适的区域主要位于西藏南部和东南部地区;近30a来西藏地区人体舒适度指数呈现显著增加的趋势;舒适度指数与海拔高度、纬度、温度和相对湿度密切相关;(2)从舒适日数来看,西藏地区基本处于冷或偏冷、凉或偏凉的舒适度状态,寒冷和普遍舒适的日数较少;近30a来西藏地区1级和2级不舒适天数呈现逐渐减少趋势,3级、4级不舒适天数和5级舒适天数呈现逐渐增加的趋势;(3)从适合旅游的舒适天数来看,西北部以6～9月为适宜旅游月份,中部以5～9月或10月为适宜旅游月份,过渡到东南部地区以5～9月或10月为适宜旅游月份,甚至可以提前到4月;旅游适宜月份数和天数由北向南呈逐渐增加的趋势。     

近50a北京人居环境中气候因子的变化特征

应用1951—2003年逐日气象观测资料,分析影响北京城市人居环境主要气候因子的变化特征。结果表明：近50 a北京增暖趋势明显,气候变暖与极端热（冷）不舒适日数之间具有较好的相关性,其所导致的总体趋势是使热（冷）不舒适日数上升（下降）,同时增加了出现极端热（冷）不舒适日的随机性。分析还表明,北京年加热度日指数存在明显下降趋势,年制冷度日指数变化正好相反,这意味着未来北京冬季供暖耗费能源将会减少,而夏季降温耗费能源将会增加。     

BCC_CSM1．1全球模式中极端气温变化的归因分析

利用1°×1°的ERA-Interim再分析资料和气候系统模式BCC_CSM1．1历史模拟（Historical）试验及气候归因试验（只考虑温室气体变化Historica1GHG试验和只考虑自然强迫变化的Historica1Nat试验）的结果,考查了BCC_CSM1．1模式对中国和全球陆地地区极端气温指数的模拟能力,并在此基础上分析了温室气体和自然强迫这两种外强迫的变化对极端气温变化的贡献。结果表明：BCC_CSM1．1可以对中国乃至全球陆地区域极端气温指数的气候态及其变化趋势进行合理模拟,主要偏差表现为模式对极端低温指数模拟值偏低,而对极端高温指数模拟值偏高。对于20世纪末极端气温指数的变化,只有考虑了温室气体变化的外强迫时,模式可以再现再分析资料中极端气温的变化趋势。这表明温室气体的变化对极端气温的变化有着关键性的影响。     

温室气体和硫酸盐气溶胶的辐射强迫作用

对GOALS4 .0海 陆 气耦合模式的相关部分进行了改进 ,主要改进包括温室气体的扩充和硫酸盐气溶胶“显式”方案的引入 ,并引入 2 0世纪温室气体的实际浓度变化以及硫循环模式模拟的硫酸盐气溶胶的三维全球浓度分布 ,模拟了温室气体和硫酸盐气溶胶造成的辐射强迫的空间分布和时间变化。全球平均的温室气体和硫酸盐气溶胶的辐射强迫分别为 2 .17W /m2 和 - 0 .2 9W /m2 ;温室气体造成的辐射强迫在空间上呈现明显的纬向结构 ,最大值 (大于 2 .5W/m2 )和最小值 (小于 1W /m2 )分别位于副热带和两极地区 ,在北半球主要工业区硫酸盐气溶胶的辐射强迫绝对值接近温室气体的辐射强迫值 (大于 - 2 .0W /m2 )。     

不同辐射强迫对暖干复合事件强度长期趋势信号检测的影响

本文基于Copula联合概率建立表征暖干复合事件强度的指数,基于单个辐射强迫的地球系统模式大样本模拟试验的结果,使用4种场显著性检验的方法分析了不同辐射强迫下中国区域整体暖干事件强度长期趋势信号的可检测性。结果表明,4种方法得到的结论较为一致,均表明全强迫(自然外强迫和人为外强迫)下中国大部分区域复合事件的强度显著增强,不同集合成员之间的趋势较为一致,表明长期趋势主要受外强迫而非气候系统内部变率影响,其长期趋势的外强迫信号大约出现在2005年。在单个温室气体强迫的模拟试验下,复合事件强度的长期趋势更为明显,主要体现在强度更强并且长期趋势中外强迫信号出现的时间更早(约2000年)。但是在单个气溶胶强迫下,尚检测不到暖干事件强度长期趋势的外强迫信号。进一步分析表明,温度变化是暖干事件强度长期趋势变化的主要贡献因素。温室气体强迫下温度的贡献更大,尤其是在我国西部地区。     

1961—2017年岳阳人体舒适度变化特征

利用1961-2017年岳阳市国家气象观测站日平均气温、日平均相对湿度和日平均风速资料计算逐日人体舒适度指数,并采用线性倾向估计方法、Mann-Kendall趋势检验及小波分析法分析年平均指数和各等级日数的变化特征。结果表明:19612017年岳阳舒适日数最多,冷不舒适日数次之,热不舒适日数最少;岳阳较舒适的月份是5月和10月,最热不舒适的月份是7月和8月,最冷不舒适的月份是1月;近57年来岳阳人体舒适度指数数值显著上升,主要原因是受到冷不舒适日数减少、舒适日数和热不舒适日数增多等因素共同影响;各月份不同级别日数发生了较大的变化,冷不舒适日数减少、舒适日数增多的变化在3月最明显,舒适日数减少、热不舒适日数增加的变化在7月最明显;岳阳春、秋、冬三季越来越暖,而夏季变得更热;岳阳人体舒适度各级别日数呈现出显著的周期变化,1991年冬季至1992年是岳阳人体舒适度发生突变的时间段;未来几年中岳阳冷不舒适日数将会比2017年的增加,热不舒适日数会先增加后减少,舒适日数将会减少。     

北半球温室气体和土地利用/覆盖变化对地面气温日较差的影响

为了探究温室气体(greenhouse gas,GHG)和土地利用/覆盖变化(land use and land cover change,LULCC)对于地面气温日较差(diurnal temperature range,DTR)的影响及相对贡献作用,本文采用耦合地球系统模式(Community Earth System Model)进行了模拟研究。模拟结果表明:GHG浓度的增加导致北半球中高纬度地区年平均DTR显著降低,但GHG引起DTR变化存在显著的季节差异,在暖季和冷季,北美地区和西伯利亚地区呈现出相反的变化特征,GHG增加对于中高纬度地区年平均DTR的降低作用主要是由冷季贡献的。LULCC通过影响叶面积指数和地面反照率显著降低东亚、南亚、欧洲和北美东部地区的DTR。通过创建一种新的分析方式,本文研究了GHG和LULCC对DTR的相对贡献作用,在北半球高纬度地区,GHG在DTR的变化中扮演着主导作用,但在中纬度地区和南亚地区,无论是DTR变化数值的正负符号还是大小,LULCC都起着显著的影响作用。     

山东省人体舒适度区域特征研究

采用旋转经验正交分解(REOF)的方法，对山东省90个测站1971～2000年的年平均人体舒适度进行区域划分，并进一步分析了各区域人体舒适度指数的空间分布特征和变化趋势。研究表明，半岛的沿海地区是山东省舒适感觉最佳和较舒适日数最多的地区，热不舒适主要出现在山东的中西部地区，冷不舒适则以北部和沿海地区较为突出。近30年来，山东各区域冷不舒适感觉日数明显减少，热不舒适日数增加，舒适度感觉有向热转变的趋势。     

南方上半月连日阴雨 北方下半月气温偏高——2002年5月

今年 5月 ,与常年同期相比 ,除东北大部、华北北部、华南东部、内蒙古东部和南疆大部等地降水明显偏少外 ,我国其余大部地区降水偏多或接近常年。本月全国大部地区气温接近常年或偏低 ,其中黄淮西部、江淮大部、西南地区东部、湖北和湖南北部等地的气温偏低 1～ 2℃ ,东北和华南东部沿海偏高 1～ 2℃。本月有一个热带风暴生成。1　天气概况5月份降水量 ,西南东部地区、黄淮大部及其以南地区在 10 0ｍｍ以上 ,其中江南及重庆大部、贵州大部、云南西南部、广西、广东中部等地一般有 2 0 0～ 330ｍｍ ,局部地区达 330～ 4 70ｍｍ ;东北、华北、…     

青藏高原地表热力异常与我国江淮地区夏季降水的关系

利用NCEP/NCAR再分析月平均资料和中国160站降水资料,分析了1951～2000年间5月青藏高原主体、高原东部和高原西部（90°E分界）地表温度的变化特征及其与江淮地区夏季降水的关系。结果发现:在研究高原热力异常对我国江淮地区夏季降水的影响时,要考虑到高原热力状况的空间差异对其的影响。相关分析发现,与高原主体和高原西部相比,高原东部地表温度变化对7月江淮地区的降水有更好的指示性。高原东部和其以北区域的大尺度热力差异比高原本身的热力异常对江淮地区夏季降水有更好的指示意义,可以作为我国江淮地区夏季降水的一个预报因子。     

近十年中国海效应降雪研究进展

海效应降雪的发生发展机制与内陆地区降雪有明显区别。中国渤海中东部、渤海海峡、黄海、东海海面及其沿海地区均可产生海效应降雪,以山东半岛的烟台和威海地区最为显著。从各海域海效应降雪的分布特征、渤海海效应暴雪的多尺度作用、地形对渤海海效应暴雪的影响、海效应降雪的研究资料、方法和数值预报检验等5个方面总结了近十年中国海效应降雪的主要研究进展,旨在进一步加深对海效应降雪的理解和认识。并针对当前预报业务难点和研究的薄弱环节提出了未来的研究重点。     

湿大气的广义位温与干大气位温及饱和湿大气相当位温的比较

实际大气既非完全是干空气,也不是处处达到饱和的湿空气,而是处于含有水汽但又不饱和的湿空气状态。基于这样一种湿大气状态,在湿大气中广义位温定义的基础上,对不同暴雨类型的广义位温与干大气的位温及饱和湿大气的相当位温做了比较。对2003年江淮流域暴雨过程、2004年华北一次暴雨过程以及2006年碧利斯台风中的位温、相当位温和广义位温分布的对比分析表明:即使是在暴雨系统中,湿空气的相对湿度也不一定达到100%,饱和湿空气相当位温的引入条件不能完全满足。而广义位温的定义用一个表达式就可以表示出于大气、未饱和湿大气以及饱和湿大气这3种大气状态的位温,位温和相当位温则是广义位温的特殊情况。当大气比湿为零时,广义位温就变成位温;当大气比湿达到饱和后,广义位温就变成相当位温。除了可以衔接干大气位温和饱和湿大气的相当位温外,广义位温包含了水汽由干到湿再到饱和的变化过程,更好地体现了大气中水汽的实际分布和变化特征。     

江苏近10 a高架雷暴特征分析

对2007—2016年发生在江苏地区的冬半年雷暴进行特征分析,筛选出12次典型的高架雷暴天气过程,揭示江苏发生高架雷暴的时空分布特征和典型的环流形势,发现逆温层顶之上的不稳定浅层和上下层强垂直风切变分别为高架雷暴的发生提供弱热力不稳定和强动力不稳定条件。强垂直风切变、850 hPa附近强烈的锋生导致的锋面次级环流,高空槽前正涡度平流随高度增加以及高层辐散、低层辐合造成的抽吸作用,为高架雷暴的发生和维持提供逆温层之上的动力抬升条件。高架雷暴发生时高仰角反射率因子呈现出类似零度层亮带的环形特征,对流单体不断生成在圆环附近。初步归纳了江苏高架雷暴的预报着眼点:500 hPa先后高空槽东移,700 hPa有16 m·s~(-1)以上的西南急流,850 hPa切变线东伸,存在逆温层顶高于1. 5 km,逆温强度大于5℃的较强逆温,0～6 km垂直风切变超过18 m·s~(-1),700 hPa与500 hPa温度差在15℃以上以及700hPa的相对湿度高于80%,且比湿在5～6 g·kg~(-1)。     

Fluctuations in the length of the growing season in Minnesota

Fluctuations in growing season length and in the dates of the last spring freeze and first fall freeze between 1899 and 1982 were studied for five rural Minnesota stations with long, high quality records. A general increase in growing season length was found, but there was substantial variation in the pattern of fluctuations among the stations. The increase in growing season length is not clearly and uniformly related to changes in the dates of first and last freezes. The interannual variability of growing season duration is on the order of the increase in duration so that the change would not be readily apparent to a casual observer. Our results do not correspond well with certain other studies of growing season length nor with fluctuations in hemispheric mean temperature. We conclude that extreme care must be used in extrapolating results of growing season length studies in space and in relating them to mean temperature fluctuations.     

青藏高原近地面层微气象学特征

利用1998年5月-7月在改则、当雄和昌都三测站获得的近地面层气象要素变化的观测资料，分析了青藏高原近地面层风速、温度和湿度日变化特征及廓线规律，发现高原近地面层微气象学特征具有自己的特点；同时还讨论了高原近地面层白天出现的逆湿现象。     

东亚地区对流层上层大气环流年进程的研究

利用NCEP-NCAR月平均的高空风场资料,对东亚对流层上层大气环流变化的年进程进行了分析研究,发现北半球西风急流、热带东风气流、越赤道气流、南亚高压和太平洋中部存在明显的季节变化,而且它们之间这种年进程相互关联.     

北半球中层大气中NOx的垂直分布特征

对UARS卫星1992、1993、1994、1995、1996、1998年夏季的HALOE观测资料分别进行客观分析,把卫星观测资料插值到5°×5°的网格点上.并分别做了30°N和40°N多年平均NO2和NO混合比的垂直剖面分析,各年同纬度不同经度及同经度不同纬度处NO和NO2混合比的垂直分布特征分析.结果表明NO混合比含量在1hPa和l×10-5hPa高度处有两个峰值,0.1hPa处是一个极小值,50hPa到0.3hPa之间NO混合比含量非常稳定,而0.1hPa以上NO含量向上增长.在热层中的NO混合比分布有一定起伏.NO2混合比含量在l00hPa及0.5hPa高度处是极小值,从5hPa到10hPa则为最大值.但l00hPa以下进入对流层后含量急剧增加,往往会超过10-8.在平流层中NO2分布廓线基本吻合,同纬度不同经度极值出现的位置变化不大,但不同纬度极值的位置有一定差异,低纬区极值位置偏高.在中层大气中NOx(NO+NO2)和O3具有非常相似的分布特征,尤其在平流层,它们几乎在同一高度达到极值,说明它们之间有非常密切的联系.     

鲁中山区东北部丘陵地区霜冻特征分析

利用临朐县1980-2008年29年间作物生育季节3—11月的所有“黑、白”霜观测记录,对鲁中山区东北部丘陵地区霜冻进行统计分析。结果表明,鲁中山区东北部丘陵地区霜冻有明显的地域特征,即霜冻危害较重的季节在3—4月份;霜冻类型以辐射霜冻为主;霜冻发生的气候特征与当地地形地貌密切相关;从而为鲁中山区东北部丘陵地区霜冻的预测预报提供可靠的依据。