The strengths and weaknesses of future visioning approaches for climate change adaptation: A review

Adaptation to climate change is about planning for the future while responding to current pressures and challenges. Adaptation scientists are increasingly using future visioning exercises embedded in co-production and co-development techniques to assist stakeholders in imagining futures in a changing climate. Even if these exercises are growing in popularity, surprisingly little scrutiny has been placed on understanding the fundamental assumptions and choices in scenario approaches, timeframes, scales, or methods, and whether they result in meaningful changes in how adaptation is being thought about. Here, we unpack key insights and experiences across 62 case studies that specifically report on using future visioning exercises to engage stakeholders in climate change adaptation. We focus on three key areas: 1) Stakeholder diversity and scales; 2) Tools, methods, and data, and 3) Practical constraints, enablers, and outcomes. Our results show that most studies focus on the regional scale (n = 32; 52%), involve mainly formal decision makers and employ vast array of different methods, tools, and data. Interestingly, most exercises adopt either predictive (what will happen) and explorative (what could happen) scenarios while only a fraction use the more normative (what should happen) scenarios that could enable more transformative thinking. Reported positive outcomes include demonstrated increases in climate change literacy and support for climate change adaptation planning. Unintended and unexpected outcomes include increased anxiety in cases where introduced timeframes go beyond an individual’s expected life span and decreased perceived necessity for undertaking adaptation at all. Key agreed factors that underpin co-production and equal representation, such as gender, age, and diversity, are not well reported, and most case studies do not use reflective processes to harness participant feedback that could enable more robust methodology development. This is a missed opportunity in developing a more fundamental understanding of how these exercises can effectively shift individual and collective mindsets and advance the inclusion of different viewpoints as a pathway for more equitable and just climate adaptation.     

滁州地区不同类型特大暴雨过程的对比分析

利用常规探测资料、多普勒雷达资料和NCEP 1°×1°的再分析资料对安徽省滁州地区2008年8月1日减弱台风特大暴雨(简称"0808"过程)和2003年7月5日梅雨期特大暴雨(简称"0307"过程)进行了诊断对比分析。结果表明:超低空急流的增强对暴雨尤其是夜间暴雨的形成有提示作用;两次过程中都有次级环流的存在,作用方式有所不同,对高低空系统都有加强作用;其中"0808"过程中减弱台风携带的大量水汽对特大暴雨产生有重要作用,不需要很强的水汽输送就能产生强降水;特大暴雨强的水汽辐合中心都位于边界层内;冷空气的侵入对特大暴雨有重要作用;长时间降水回波的停滞是"0307"过程的主要原因。由强风暴造成的对流降水是"0808"过程在多普勒雷达产品上的主要特征。     

乌拉特中旗一次强沙尘暴天气成因分析

利用常规气象观测资料、亚欧天气分析图,对2010年3月19日的一次由蒙古冷涡强烈发展而引发的强沙尘暴天气过程,从天气学成因、动力机制等方面进行分析。表明,强冷空气的卷入使蒙古冷涡强烈发展,为沙尘暴的发生提供了动力条件;蒙古冷涡的垂直结构提供了动量下传机制,在地面冷锋后部形成大风区,为沙尘暴的形成提供了基本条件。通过对这次蒙古冷涡引发的强沙尘暴天气过程的分析,找出蒙古冷涡引发的沙尘暴天气过程的一些特点和预报着眼点。     

郑州市两次不同背景下特大暴雨诊断分析

利用NCEP资料,根据降水实况分布及各物理量分层平面分布,每隔6 h对特大暴雨中心区所在经、纬向带各物理量场作经、纬向垂直剖面图,结合高空观测图对郑州市两次特大暴雨发生的大环流形势场、触发特大暴雨发生的各物理量场进行诊断分析。结果表明:1)连续性特大暴雨区出现在低空急流轴的前方,一方面是由于低空急流前方水平辐合较强,另一方面低空急流对暖湿空气的输送,使大气不稳定度加强;局地短时性特大暴雨过程主要是冷空气侵入使冷暖湿空气团在郑州上空交汇,其对流不稳定能量释放所致。2)辐合线对暖湿空气的抬升运动起到动力加强作用,是触发中尺度雨团的根源,也是特大暴雨产生的根源。3)连续性暴雨发生、发展时,高空的反气旋起主导作用;局地短时性暴雨发生时,中低空的气旋辐合起主导作用。4)短时性特大暴雨天气,前期有较强的不稳定层结;连续性暴雨天气刚发生时,其前期存在较强的不稳定层结,在暴雨连续发生过程中不一定有强不稳定层结。5)连续性暴雨需要较强的水汽输送带,局地短时性暴雨不要求有明显的水汽输送。     

基于TIGGE数据的我国寒潮自动识别预报方法

利用1951—2006年中央气象台寒潮天气过程数据以及NCEP/NCAR 500 hPa高度场等逐日再分析资料,通过客观聚类方法与主观对比分析确定寒潮爆发的典型形势场,结合寒潮过程特征量阈值,建立了基于TIGGE集合预报产品的寒潮自动识别客观预报方法,并利用TIGGE集合预报数据对2008年1月和2009年1月两次寒潮天气过程进行预报试验。结果表明:利用500 hPa高度距平场进行聚类分析,一方面可以消除环流季节特征对划分结果的影响,另一方面也突出了寒潮这种强天气的异常扰动表现;基于集合预报产品的寒潮自动识别预报方法浓缩了集合预报产品信息,可直接为预报员提供寒潮发生的概率预报,从而在集合预报产品与我国实际灾害性天气之间建立了直接联系。     

东太平洋冷舌区海表面温度日变化特征的模拟研究

本文通过分辨太阳辐射日变化, 利用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室 (LASG/IAP) 气候系统海洋环流模式 (LICOM), 模拟了东太平洋冷舌区海表面温度 (SST) 的日变化特征并研究了弱混合对其影响。采用理想的太阳辐射日变化强迫上层垂向分辨率为10 m的海洋模式LICOM, 模拟出了SST日变化一些特征, 同时海洋的上层流场也产生明显日变化。模拟的SST日变化振幅水平分布与观测接近, 且受太阳辐射日变化振幅水平分布调制。在赤道中东太平洋区, 模拟的SST日变化振幅 (约为0.3～0.4℃) 比观测偏小约0.1～0.2℃。模拟的SST日变化峰值出现在15～16 时 (当地标准时间), 落后于太阳辐射峰值2～3个小时, 接近观测。进一步减弱混合后, 模拟的日变化振幅增加约0.1℃, 更接近观测。这说明在东太平洋冷舌区SST日变化主要受太阳辐射日变化和垂直混合影响。此外, 混合减小后, 在太阳辐射日变化调制下, 平均态 (如混合层、温度和流场) 也出现明显变化。在赤道东太平洋冷舌区北侧, 弱混合导致混合层变浅, 变浅使热量堆积进而使平均SST升高约0.3℃; 在赤道东太平洋冷舌南侧, 经向平流加强导致平均SST降低约0.2℃。     

1617号鲇鱼台风登陆后引发不同性质暴雨的成因对比分析

2016年9月28日1617号台风"鲇鱼"登陆后由台风本体环流和外围环流引发了不同性质的暴雨,这是本次秋季登陆台风暴雨预报的难点。利用常规气象观测资料以及NCEP的1°×1°再分析资料等,对不同性质暴雨的成因进行了诊断对比分析。结果表明:浙江东南部对流性降水和江西南部稳定性降水的大气层结结构具有明显的差异。中高纬度低槽距离台风较远,冷空气主要从低层入侵台风西北侧,破坏台风低层的暖心结构。台风外围中层干冷空气随东南风向浙江东南部输送,并叠加在低层暖湿气流之上,形成上冷下暖的不稳定层结,同时在对流层上层有干冷空气下沉至台风环流中下层(干侵入),导致浙江文成附近出现了局地特大暴雨。江西南部由于低层被湿冷空气占据,层结较为稳定,降水发展平缓。低空东南急流为台风外围环流暴雨提供了充足的水汽,浙江东南部地形对降水起到了增幅作用。不稳定层结及中层冷空气的输送对对流性暴雨的激发作用可以为登陆台风降水性质和强度预报提供参考依据。     

北京极端低温事件的长期变化特征

利用1951—2008年北京逐日最低气温资料和新的气候极端事件阈值计算方法,对北京地区最低气温第10百分位阈值进行了计算,并分析了最低气温极端气候事件出现频率和寒冷程度的年际和年代际变化。结果表明,北京比较寒冷事件发生的频率和寒冷程度存在年代际变化,其变化趋势呈减少或减弱趋势,且在21世纪初发生了转变。北京地区最低气温的年代际变化存在13.3年和2.1年的主要变化周期。     

东北冷涡活动的季节内振荡特征及其影响

东北冷涡是造成我国东北地区低温冷害、持续性阴雨和突发性强对流的重要天气系统.利用1979～2009年NCEP/NCAR逐日再分析资料和中国气象科学研究院提供的中国区域高分辨率格点降水资料,定义了一个客观描述东北冷涡活动的指数 (NECVI),并基于该指数分析了东北冷涡活动的低频特征及其与相关环流和降水的关系.结果表明,东北冷涡活动具有显著的10～30天振荡周期.与东北冷涡活动相关的大气环流的10～30天振荡和我国东部夏季降水异常具有明显的锁相关系,对雨带的位置起着重要的调制作用,在东北冷涡及其相关低频环流由西北向东南的移动过程中,我国东部也经历一次由北至南的降水过程.本文还进一步讨论了东北冷涡的低频活动与中高纬大气环流遥相关型的关系.与东北冷涡相联系的低频环流是夏季低频欧亚 (EU) 型遥相关波列的一部分,低频欧亚型 (EU型) 与东亚/太平型 (EAP型) 遥相关波列在东亚地区交汇,并通过波列之间的相互作用影响东北冷涡低频系统的移向和移速,进而影响中国东部降水的位置与维持时间.因而前期EU型和EAP型低频波列的发展情况可能预示着后期中国东部各个区域降水的演变.本文研究结果将为提高我国东部强降水的1～2周延伸期天气预报提供参考.     

东北冷涡诱发的一次MCS结构特征数值模拟

应用MM5模式对2002年7月12日东北冷涡诱发的强风暴进行了数值模拟,较成功地模拟出了MCS强对流风暴结构。东北冷涡南部锋区斜压扰动及有利的潜在不稳定层结为MCS产生提供了环境条件。MCS在发展阶段,天气尺度抬升使不稳定能量积累,低层中尺度能量锋区及中尺度气旋性环流加强使中尺度辐合加强,产生中尺度强上升气流冲破中层稳定层结,倾斜上升逐渐发展为垂直上升。MCS强风暴成熟阶段地面气压场表现为强的雷暴高压,并有弱的前导低压和尾随低压配合。对应于雷暴高压的边界层冷丘与南部的暖湿气流形成的θe不连续线加强了低层气流的辐合抬升。前导低压与800~700hPa暖心低压扰动合并在一起,是由地面辐合、上升气流抽吸、潜热增温共同形成的低压扰动,对对流系统的维持和移动有重要作用。