南疆暴雨研究进展

南疆地区位于欧亚腹地,属于典型的温带大陆性干旱气候,受复杂地形地貌、天气系统路径以及特殊的大气环流与水汽条件等影响,暴雨突发性强且地域性特征显著。目前,全球数值预报模式及中尺度数值模式对南疆暴雨的预报能力十分有限,近年来,许多研究团队在塔里木盆地进行了大型外场观测试验,对揭示南疆暴雨的机制机理有了更多启示,对造成南疆暴雨的对流触发机制、高低空系统配置及演变特征、降雨云物理过程等都有了更为深入的认识。本文对南疆暴雨的气候特征、大尺度环流背景、中尺度系统发生发展、水汽输送、降水动力机制等方面进行了总结回顾,并提出了需要进一步研究的科学问题,以期为进一步开展南疆暴雨研究、提高暴雨预报准确率及防灾减灾能力提供参考。     

低层偏南气流对一次暴雨过程的动力作用分析和数值模拟

利用常规观测资料和NCEP再分析资料,对2010年7月22-25日四川盆地西部出现的一次暴雨过程进行了诊断分析.结果表明:暴雨出现在对流层低层南海至四川盆地一直维持偏南气流的环流背景下,暴雨与这支偏南气流的风速演变密切相关,降雨强度随南风气流的增强而增强,南风气流增强所形成的风速辐合及正涡度平流是暴雨的主要动力触发因子,暴雨与低层辐合和正涡度平流区域有很好的对应关系.WRF数值模拟试验进一步表明:850 hPa层3h风速演变对中尺度对流系统的发展具有很好的指示意义,在3h风速增大区域的下风方,未来3h对流云团将迅速发展;盆地西部形成的气流辐合与其西侧的高原地形密切相关.     

近20年中国气象灾害损失的初步分析

采用全国气象部门收集的县（区）域行政单元灾情普查资料,结合全国气象站点降水观测资料,分析了1984—2008年中国暴雨及其引发的洪涝灾害的时空演变特点及灾害损失情况,揭示了气候变化及人类活动双重作用下中国暴雨洪涝灾害变化趋势和演变特点,以及暴雨洪涝灾害影响的时空差异性。结果表明：近25 a来中国暴雨日数总体上稍有增加,暴雨强度和暴雨天数的空间分布均表现为南方高于北方,东部高于西部的特点,20世纪90年代中后期为中国暴雨高发期。研究时段内,中国暴雨洪涝灾害造成的直接经济损失呈增加趋势,但直接经济损失占当年GDP的比例则呈下降趋势,平均每年经济损失约为573亿元人民币,损失较高的地区主要集中在中国南方地区,县域年平均损失超过2 000万元的县约占15%,其中有34个县超过亿元。受灾人口呈增加趋势,但因灾死亡人口呈下降趋势;暴雨洪涝灾害对农作物受灾面积和绝收面积的影响均呈微弱上升趋势,年平均作物受灾面积近9.00×10⁶ hm²,作物绝收面积为1.27×10⁶ hm²。

     

IS THE EXTREME SNOW DEPTH RECORD FOR NORDLAND,NORWAY RELIABLE?

A snow depth of 370 cm at Dunderlandsdalen in winter 1919–20 is the largest recorded at stations in Nordland, Norway. During the period 1895–1924, the average maximum annual value there was 150.4 cm; at other stations it ranged from 38.5 to 190.1 cm. The ratio of maxima at other stations to that at Dunderlandsdalen was particularly low in 1919–20. In Nordland generally, that winter's recorded precipitation was slightly above the 30‐year average, but at Dunderlandsdalen it exceeded the average by 34%. At all stations except Dunderlandsdalen, 26 Jan.–1 Feb. was a dry period; at Dunderlandsdalen, 51.7 mm was recorded. Only one day without snowfall was recorded at Dunderlandsdalen between early January and early February, but elsewhere there were few days with snowfall. The difference in snowfall frequency and snow depth at Dunderlandsdalen in 1919–20 from values recorded elsewhere in Nordland contrasts with the relationships in other winters between 1895 and 1924. No observations were made at Dunderlandsdalen in winter 1917–18. Two of the householders there died in 1916. A change of personnel making the observations may have been responsible for the data gap and for the anomalous 1919 data. Changes made to buildings or the recording site in 1917 or 1918 may have resulted in increased snow depths as a result of drifting. Maintaining a record of climatic extremes and their environmental consequences is important. Data must be accurate. In view of this, it would be sensible to regard the validity of the 370 cm Dunderlandsdalen maximum as doubtful.     

Variability of levee failure mechanisms subject to heavy rainfalls,case studies in Taiwan

In this study, the failure mechanisms for Chiuliao 1st Levee and Gueishan Levee in Taiwan were re-examined comprehensively considering the uncertainty of different parameters. Results have shown that for Chiuliao 1st Levee, the slope sliding failure has a higher coefficient of variation (COV). For Gueishan Levee, retaining wall sliding and overturning failure have higher values of COV instead. It can also be found that the scouring depths affect the stability of the levee significantly, therefore, a protecting system for the backfill material may be necessary to increase the stability of the levee effectively.     

气候系统预测:基础创新和集成应用

随着全球变暖,极端天气气候事件增强,天气气候灾害造成的损失也愈发严重。当前气候预测的准确性远远不能满足社会需要,气候系统预测理论和方法面临着众多挑战性问题。为提档气候预测科学水平和准确率,由南京信息工程大学和中山大学承担的“气候系统预测研究中心”获得国家自然科学基金基础科学中心项目支持(2021年1月—2025年12月)。在该项目执行的前三年,项目团队开展了大量深入系统的研究,并取得了若干重要进展:1)揭示了气候系统的若干关键变化、驱动力和机制;2)剖析了海-陆-冰-气相互作用对我国重大极端气候事件的影响;3)在气候系统数值模式研发和预测系统集成方面取得重要进展;4)发展了延伸期-S2S-年代际的气候系统预测理论和方法。本文对这些进展作了扼要介绍,并针对气候与环境变化归因、古今气候环境研究融合、跨时空气候系统变异和极端气候、人工智能与气候科学、年代际预测和风险应对体系等关键科学问题做了展望。     

季风低压诱发2018年8月广东特大暴雨过程分析

利用NCEP/FNL再分析资料和中尺度数值模拟方法探讨2018年8月27日—9月1日季风低压环境下广东特大暴雨过程的形成成因。利用扰动天气图方法分析发现,季风低压和西南急流为此次广东暴雨过程提供了有利的水汽条件和能量条件。熵变零线位置与降水落区位置有较好的对应,零线处能量有最大累积,有利于暴雨的发生发展,对预报暴雨降水落区有一定的指示意义。为进一步验证季风低压的影响机制,构建不同季风低压尺度的敏感性试验,即通过滤去季风低压环流中的扰动分量来改变季风低压的强度。结果表明：暴雨强度与季风低压尺度和强度存在密切的关系。当季风低压强度较强时,暴雨过程总雨量强;当季风低压强度较弱时,降水大为减少甚至无降水。诊断分析指出,能量螺旋度指数能够较好反映出不同情形下降水发生发展,在季风低压背景下,暴雨区能量螺旋度指数较大,降水强度较强。反之,随着季风低压强度减弱,能量螺旋度指数减小,降水减弱。     

中国农村深度贫困的空间扫描与贫困分异机制的地理探测

从自然和社会经济因素中选取贫困的影响因子,建立评价指标体系,通过Pearson相关分析确定了贫困的主要影响因素,利用GIS空间分析和BP人工神经网络,分别模拟了省域、市域和县域3个尺度下的自然致贫指数与社会经济消贫指数,进一步计算获得了3个尺度下的贫困压力指数,对其空间分布格局进行分析;借助Flexible空间扫描探测识别出深度贫困县,在此基础上运用地理探测器揭示其主导致贫因素,并提出差别化的减贫对策建议。结果表明：① 省域、市域、县域3个尺度的自然致贫指数和贫困压力指数在空间分布上具有较高的一致性,呈现出明显的“东低西高”的空间分布格局;社会经济消贫指数的空间分布一致性不高,县域尺度更为破碎。以黑河—百色线为界,县域贫困压力指数在空间上表现出“大分散、小聚集”的分布状态。识别出的全国贫困县共计655个,主要分布在重点生态功能区和农产品主产区。② 3个尺度下,空间扫描识别出的贫困高风险区主要分布在西北、西南少数民族和边疆地区。县域尺度下识别出208个深度贫困县,多位于省际边缘区。③ 地理探测器识别出深度贫困县的7个致贫主导因素,按照主导因素将深度贫困县划分为地形要素制约型、区位交通制约型、经济收入制约型和生态环境制约型4类。     

Nonlinear numerical simulation on extreme-wave kinematics

A fully nonlinear numerical model based on a time-domain higher-order boundary element method (HOBEM) is founded to simulate the kinematics of extreme waves. In the model, the fully nonlinear free surface boundary conditions are satisfied and a semi-mixed Euler-Lagrange method is used to track free surface; a fourth-order Runga-Kutta technique is adopted to refresh the wave elevation and velocity potential on the free surface at each time step; an image Green function is used in the numerical wave tank so that the integrations on the lateral surfaces and bottom are excluded. The extreme waves are generated by the method of wave focusing. The physical experiments are carried out in a wave flume. On the horizontal velocity of the measured point, numerical solutions agree well with experimental results. The characteristics of the nonlinear extreme-wave kinematics and the velocity distribution are studied here.     

基于情景模拟的天津市滨海新区2020年暴雨内涝风险评估

基于多灾种复合动态风险评估理论,依据滨海新区2020年人口规划、土地利用规划以及社会经济发展计划,根据地面沉降和海平面上升预测结果设计了最不利、适中和最理想化三种情景;在此基础上,自行开发了基于GIS的洪水淹没区计算模块,模拟计算不同重现期暴雨内涝的淹没范围、淹没深度及淹没损失。结果表明:2020年,发生1 000 a一遇、200 a一遇和50 a一遇暴雨时,在最不利的情景一下:天津市滨海新区分别将有32.73%,29.34%和26.01%的土地不同程度受淹,受淹人口分别为338万、305万和264万,淹没损失分别达220.89亿元、181.39亿元和139.12亿元。