影响华北重度和轻度高温热浪的大气背景场差异分析

首先识别了1961—2020年华北地区的高温热浪事件,在此基础上筛选出重度和轻度高温热浪事件多发年份,对比分析了重度和轻度高温热浪事件的时空变化特征以及大气背景差异。结果表明,重度和轻度高温热浪发生频次的高值区分别位于华北北部和中南部。自20世纪60年代以来,华北重度和轻度高温热浪事件频次均呈现显著的增长趋势,其中重度高温热浪事件频次的增加更为明显。对应华北重度高温热浪事件多发,东亚中纬度地区为准相当正压结构的异常反气旋性环流控制,华北地区位于异常反气旋性环流的东南部。在该异常环流背景下,华北地区上空呈现异常下沉运动、云量偏少、大气整体偏干。在异常下沉绝热增温的同时,晴朗干燥的配置有利于更多的太阳辐射到达地表,相应的向上长波辐射和感热通量增加,进一步加热近地表大气。在华北轻度高温热浪事件高发年,华北位于异常反气旋(东南侧)和气旋(西北侧)性环流之间,主要受异常西南风控制。异常西南风向华北输送暖平流加热大气的同时,增加了华北上空的水汽。偏多的水汽捕获更多的长波辐射并反射至地表,利于气温升高。     

孟加拉湾海洋热浪季节变化特征与可能成因

本文基于1982-2021年的NOAA最优插值海表温度等资料,分析了孟加拉湾海洋热浪季节分布特征与可能成因。结果表明：大致以斯里兰卡岛与缅甸伊洛瓦底江河口连线为界,孟加拉湾西北部与东南部海域海洋热浪频率和天数呈现出不同的季节变化特征。在湾西北部海域,海洋热浪频率和天数季节变化较显著,均在夏季达到最大,春、秋季次之,冬季最少。而在湾东南部海域,二者的季节变化相对较弱。依据海洋热浪累积强度将海洋热浪从弱至强分为I～IV4种等级。分析显示,I类和II类较弱海洋热浪主要发生于夏、秋季的湾西部或西北部海域;Ⅲ类以上严重海洋热浪则多发于春季的安达曼海和湾东南部海域以及夏季的缅甸西南部海域。进一步分析表明,在春、夏和秋季大部分海洋热浪活跃区,较浅的混合层及海表净热通量的变化对这些海区海洋热浪活动可能起主要作用,而冬季湾东南部海域海洋热浪形成与维持可能主要与赤道远地强迫有关。     

广东高温热浪致人体健康风险区划

本文采用国际上通用的自然灾害风险概念和分析方法,从高温热浪致人体健康风险的构成出发,分别构建了广东省高温热浪危险性指数、暴露度指数和承灾体脆弱性指数（含敏感性指数和适应性指数）,在定量化的风险指数基础上尝试进行风险区划研究。结果表明：高危险性区域位于广东东北部、西北部以及中部偏西地区,低危险性区域主要分布在沿海地区;人体健康高敏感性区域主要位于粤北和粤西,珠三角及粤东南沿海地区敏感性相对较低;适应性较高区域主要分布在珠三角地区,其他地区适应性较低,粤东和西南部分地区适应性最低;风险较高区域主要集中在粤东、粤西北和中部偏西及雷州半岛南部地区,风险较低区域主要在珠江三角洲及其以西沿海地区。该风险指数能较好地反映广东省高温热浪致人体健康风险的分布状况。     

近138年上海地区高温热浪事件分析

深入了解特大城市高温热浪的变化特征和发生条件对于科学防御其引发的灾害具有重要的实际意义.根据中国气象局高温日和高温预警信号阈值定义了上海地区高温热浪三级标准,并引入高温有效积温,基于1873-2010年上海市徐家汇站日最高气温资料分析了上海地区高温热浪的多尺度时频特征;基于环流指数和NCEP再分析资料,探讨了上海地区高温热浪异常偏强年的大气环流异常特征.结果表明:(1)将高温有效积温与高温热浪发生频次结合,可更合理地表征高温热浪的炎热程度.(2)近138年来上海共发生214次高温热浪事件,其平均高温有效积温为8.3℃,7月高温热浪发生频次和高温有效积温均多于8月.(3)近138年来上海地区高温热浪有三段持续偏多与偏强期:19世纪90年代初至19世纪末、20世纪20年代末至50年代初、80年代末尤其是21世纪初以来;最强的高温热浪事件出现在1934年;而21世纪初的10年,其炎热程度正呈明显上升趋势.(4)上海地区高湿热浪异常偏强年的主要环流特征是夏季北半球副热带高压异常偏强、西太平洋副热带高压异常偏西和印缅槽异常偏弱,如高温热浪异常偏强年夏季平均的西太平洋副热带高压西伸脊点伸展至我国东南沿海约122°E附近,而低纬地区印度半岛至孟加拉湾的低槽区基本消失.     

大气变量物理分解法在极端温度事件前期信号提取中的应用

观测的高空大气位势高度和温度可以应用物理分解的思路估算出纬圈平均的对称气候态、非对称气候态、纬圈平均的瞬变对称扰动和非对称扰动等四个分量。本文用美国NCEP/NCAR再分析资料分解出的非对称高度扰动和温度扰动可以作为发生在华北的2005年6月区域热浪和12月区域低温事件的早期信号。结果得到:地面区域极端气温事件是对流层和平流层大气扰动在地面的表现。这次热浪最强日对流层上部(250 hPa)正的高度扰动和对流层低层(850 hPa)正的温度扰动是在7d前从欧洲传播而来的,而这次低温最强日对流层上部(300 hPa)负的高度扰动和对流层低层(850 hPa)负的温度扰动也是在13 d前从欧洲传播而来的。物理分解后的瞬变扰动天气图是地面热浪和低温事件预报的一种可用工具。     

高温热浪指标研究

根据热浪所具有的气温异常偏高(或为高温闷热)及通常要持续一段时间这两个特征,研究设计了综合表征炎热程度和过程累积效应的热浪指数作为热浪的判别指标,并提出了热浪的分级标准.利用1994和1995年7-8月武汉市逐日中暑人数和2003年7 8月上海市逐日死亡人数资料对热浪指标和分级标准进行了验证分析,结果表明,热浪指数可以...     

中国近海海表温度变化的极端特性及其气候特征研究

本文基于1982–2017年日再分析数据,分析了中国近海海表温度变化的极端特性、历史演变、空间格局及可能影响,并探讨了与全球变化和区域气候变率的关联性。近30多年来,中国近海海表总体升温明显,尤以春季长江口附近及以南的外部近岸海域升温最为显著,线性升温速率高达0.2°C/(10 a)。相比而言,沿岸海域对气候变暖暂缓的响应可能更为明显;极端高(低)温强度以显著增强(减弱)为主,尤以春(夏)季幅度最大。沿岸海域春季极值温差增强显著,易通过物候变化引起生物迁移和赤潮等生态灾害突发、频发;北部海域极端事件持续天数大于南部,其中,黄海、东海极端高温持续天数增加显著,可能对渔业资源产生较大影响。受气候变暖暂缓影响,极端低温持续天数亦显著增加;极端高温在长江口附近,台湾海峡和南海北部等海域累积频次上升显著,未来极端海洋热浪事件可能持续增加,将对南海珊瑚礁等产生较大影响。极端低温累积频次以显著降低为主。然而长江口及以南沿岸极端低温在冬春季增强明显,可能对红树林等产生一定影响;太平洋年代际振荡(PDO)暖位相期间,ENSO暖事件得到增强,易引起中国近海海表极端低温的频发。北极涛动(AO)正位相时,限制了极区冷空气向南扩展,中国近海海表极端高温频次趋于增加,其危险性增强。     

高温热浪风险评估研究综述

在全球气候变化大背景下,极端高温事件发生频率及强度明显增多。据相关气象数据统计,若任由灾害肆虐,越来越多的人将死于全球热效应、疟疾、登革热和其他热相关疾病。本文根据近年来国内外学者研究进展,梳理了高温热浪风险评估的基本步骤,讨论了高温热浪风险评估的风险性框架,提出未来可利用遥感技术构建高温热浪风险的空间评估体系,将孕灾环境的暴露度、危险性、系统脆弱性及适应性相结合,综合构建风险评估体系。针对评估因子的选择进行论述,探讨了图层叠置法、主观赋权法、客观赋权法及组合赋权法等多种确定各指标权重的方法,分析比较了不同方法的利弊,将H-AHP与图层叠置结合的方法与简单的加减、乘除法进行对比,论述其在综合评价模型构建中的优势,并针对高温热浪风险等级的划分方法进行了对比,论述了不同方法适用的不同情况及其优势,为未来建立合理高温热浪灾害风险评估体系提供了方法参考,为进一步了解高温热浪危害,建立高温热浪监测、评估、报告制度,进一步完善建立高温热浪灾害预警体系提供有利依据。     

上海城市热岛与热浪协同作用及其影响因子

在全球变暖的背景下,热浪变得更加频繁。城市地区由于城市热岛效应在热浪事件中承受更大的风险。然而城市热岛与热浪之间的相互作用还少有研究。利用2016-2017年两个夏季（6-8月）上海城、郊气象站逐时气温、风速、相对湿度资料、城区徐家汇和郊区奉贤涡动相关通量观测资料对比分析了热浪和非热浪期间城市热岛强度的差异,并利用一个平流扩散解析模型揭示了城市热岛与热浪相互作用的物理机制。结果表明,热浪期间的城市热岛强度相比非热浪期间明显增强,且白天增强大于夜间,显示出城市热岛与热浪之间的协同效应。热浪期间城、郊相对湿度比值相对非热浪期间明显减小,表明热浪期间城区地表相对郊区变得更干,从而抑制了蒸发作用,加剧了城市热岛强度;平均风速也明显减小,平流降温效应减弱,对城市热岛强度起正反馈效应。热浪期间城区净辐射通量的增加大于郊区,使城区获得更大地表辐射输入;由于城区更少的植被覆盖和更多的不透水下垫面,热浪期间城区潜热通量略有降低,而郊区明显增加;城区感热通量增幅则大于郊区,这种感热和潜热通量分配的改变也加剧了城市热岛强度。本研究对城市如何应对加剧的热风险具有重要的科学指示意义。     

中国东部气温极端特性及其气候特征

基于百分位等统计方法构建极端气候指数,分析中国东部气温极端特性变化的时空格局和趋势特征,探讨其与全球变暖和区域气候变率的关联性。结果表明,近60 a来,中国东部长期增暖趋势明显,高纬度北方地区和冬、春季节气温对全球变暖响应最为显著;相比于日最低气温,日最高气温上升趋势不明显,黄河与长江之间部分地区日最高温度出现下降趋势。全域日较差总体亦呈减小趋势;与日气温极值的平均状况和气候趋势相一致,极端低温事件强度下降趋势明显,黄河以北及东南沿海地区减弱显著。极端高温事件强度增加趋势并不明显,黄淮地区出现减小趋势;年霜冻日数和冰冻日数以及寒潮持续期的长期变化趋势以减少为主。高温热浪的持续期则以增加为主;中国东部极端气温事件频次与强度的演变格局存在同向一致性。极端低温影响指数的分布呈现北部大于南部、内陆大于沿海地区的特征,全域以一致性下降趋势为主,特别是东部沿海降低最为明显。另外,春季极端低温的影响指数大于冬季,且未有明显减小趋势。极端高温的影响指数增强趋势不明显,地区差异较大,指数的大值区影响增强的趋势显著。相比于强度,极端气温事件频次对全球气候变化的响应更为敏感。同时,副热带高压、南极涛动和北极涛动等区域性气候变率可能是调控中国东部极端气温事件形成和演化的重要因素。