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近62 a三峡地区区域性暴雨过程气候特征及长期变化规律

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水利水电技术（中英文） 2024年第2期55卷 16-26页

作者：王荣叶殿秀肖潺赵珊珊陈鲜艳李威中国气象局国家气候中心北京100081

【目的】充分认识三峡地区区域暴雨过程的气候特征及长期变化规律对于科学防汛以及合理利用水资源具有重要意义。【方法】基于三峡地区33个国家级气象观测站1961—2022年逐日降水量资料和目前重庆市气候中心业务采用的区域性暴雨过程监... 详细信息

【目的】充分认识三峡地区区域暴雨过程的气候特征及长期变化规律对于科学防汛以及合理利用水资源具有重要意义。【方法】基于三峡地区33个国家级气象观测站1961—2022年逐日降水量资料和目前重庆市气候中心业务采用的区域性暴雨过程监测指标,对三峡地区区域性暴雨过程进行客观识别,并利用多种数理统计方法分析区域性暴雨过程的气候特征和长期变化规律。【结果】结果表明:(1)三峡地区近三分之二的暴雨以区域性过程形式出现,平均每年区域性暴雨过程有8.4次,主要出现在5—9月,尤以6—7月为集中发生时段。区域性暴雨过程首次开始日期多年平均为5月8日,末次结束日期为9月17日。平均每次过程的暴雨覆盖范围为8.6站,持续时间1.3 d,平均暴雨强度为74.7 mm/d。(2)三峡地区区域性暴雨过程年频次存在2~3 a和8 a左右的变化周期,年平均区域性暴雨过程覆盖范围存在4~6 a和8~11 a周期变化。(3)近62 a三峡地区区域性暴雨过程的首次开始日期显著提前,末次结束日期无明显变化,发生期显著变长;发生频次没有明显变化趋势、平均持续时间、平均覆盖范围、平均综合强度也均没有明显变化趋势,但平均暴雨强度呈增强趋势。(4)近62 a,三峡地区区域性暴雨过程的各项指标均未发生突变现象。【结论】研究成果为三峡地区防汛减灾、水资源管理以及回应三峡工程对局地气候影响的社会关切等提供科学支撑。

关键词：区域性暴雨过程气候特征变化趋势变化周期三峡地区极端降雨降水三峡水库

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低排放情景下全球极端气候事件变化在温升过冲前后达到1.5℃的差异

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气候变化研究进展 2024年第04期 389-402页

作者：徐影韩振宇吴婕李柔珂中国气象局国家气候中心中国气象局气候预测研究重点开放实验室中国气象局上海城市气候变化应对重点开放实验室江西省赣南师范大学地理与环境工程学院

基于耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）全球气候模式在SSP1-1.9温室气体排放情景下的模拟结果，预估了全球平均气温相对于工业化前达到1.5℃温升（P1阶段）后继续增暖然后再次返回（过冲）到1.5℃温升时的（P2阶段）全球气温、降水及... 详细信息

基于耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）全球气候模式在SSP1-1.9温室气体排放情景下的模拟结果，预估了全球平均气温相对于工业化前达到1.5℃温升（P1阶段）后继续增暖然后再次返回（过冲）到1.5℃温升时的（P2阶段）全球气温、降水及极端气候指数的可能变化，并且分析其预估不确定性。结果表明：P1和P2两阶段间气温、降水及极端气候的多模式一致的差异在全球各分区广泛出现，且区域性和局地性特征明显。各指标表征的多模式一致的极端温度变化普遍接近或者超过全球陆地面积的15%。极端低温的P1和P2两阶段差异的空间分布与冬季平均气温差异的空间分布有一定相似度，极端高温变化的分布则更凸显局地性。全球范围内低温和高温多模式一致增加的面积都高于其减少的面积，预计欧亚大陆中高纬的西部、北美洲、中国东北等区域的低温风险以及青藏高原、中国东部、南亚、东非、北美洲、南极洲等区域的高温风险会升高。各指标表征的多模式一致的极端降水变化普遍超过全球陆地面积的20%，其中增加与减少的面积接近。强降水差异的分布特征与年降水的有部分相似，一致增多主要分布在中国南方、南亚、东南亚、南美洲东部和西南端、北美、澳洲和中东欧的部分地区等，一致减少主要分布在中国华北到东北、青藏高原南麓、非洲南部、南美洲北部和澳洲北部等。连续干旱日数在多数区域表现为增多，集中且连续地分布在中亚、南亚、青藏高原、俄罗斯中北部、非洲撒哈拉以北和中部、澳洲中部、南极洲部分地区等。这些都表明即使全球在2030年前达到碳排放峰值，并立即开始减少碳排放，但由于各个区域气候对全球变暖的响应有明显差异，温升过冲后部分区域的极端事件发生频率并未及时回退到过冲前的水平，需警惕区域和局地尺度气象灾害及其影响的增加。

关键词： 1.5℃温升过冲极端气候预估

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土壤冻融过程中的水热参数化方案研究进展

高原气象 2024年

作者：侯雅李伟平左金清中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室中国气象局地球系统数值预报中心中国气象局气候预测研究重点开放实验室/国家气候中心

冻土是陆地冰冻圈的重要组成部分，其冻融循环变化能够影响土壤结构、土壤水热传输以及土壤生物化学等过程，并通过陆-气相互作用影响局地甚至全球天气气候。因此，研究土壤冻融过程对冻土区人类生产生活和了解区域外天气气候变化具有... 详细信息

冻土是陆地冰冻圈的重要组成部分，其冻融循环变化能够影响土壤结构、土壤水热传输以及土壤生物化学等过程，并通过陆-气相互作用影响局地甚至全球天气气候。因此，研究土壤冻融过程对冻土区人类生产生活和了解区域外天气气候变化具有重要的科学意义。本文回顾了土壤中的砾石、有机质对土壤冻融过程的影响及物理机制，总结了土壤冻融过程中水热参数化的相关研究成果，包括土壤导热率和水力学参数的计算、水热耦合方案以及冻融锋面计算方案等。相对于普通的矿物质土粒而言，砾石具有高导热率和低热容，有机质具有低导热率和高热容，他们对热量在土壤中的传输及土壤温度垂直分布有不同的影响。另外，砾石和有机质的存在改变了土壤孔隙度、土壤基质毛细作用与吸附作用，进而影响水分在土壤中的传输过程和垂直分布。已有研究表明：（1）当前大部分数值模式中土壤导热率采用Johansen方案及其派生方案进行计算，其中Balland-Arp方案考虑了砾石和有机质对土壤导热率的影响，该方案更好地刻画了土壤冻融过程中土壤导热率变化的连续性；综合考虑热-水-变形相互作用的导热率参数化方案可以较好地刻画土壤冻融过程中的水热耦合和土体冻胀的作用，对相变过程中土壤导热率变化特征的模拟更符合实际观测。（2）过冷水参数化方案刻画了土壤液态水在0℃以下存在的事实；相变温度方案描述了土壤相变温度低于0℃且不固定的事实；导水阻抗方案考虑了土壤冻结对土壤水分下渗的阻抗作用，改善了对冻土区水文过程的模拟效果。（3）土壤冻融过程伴随着水分的相变和能量的转化，水热耦合方案的发展能够较好地刻画土壤中热力-水文过程的协同变化特征，细化了对冻融过程中水分和能量相互作用的复杂物理机制的描述。（4）等温框架的数值模式通过模拟每层土壤中间深度的冻融过程代表该模式分层的整体特征，导致对冻融深度的严重高估或低估，尤其是对厚度较大的模式深层土壤，冻融锋面计算方案的提出和应用减小了这种模拟偏差。目前土壤冻融参数化方案的不足之处包括：绝大多数数值模式没有考虑土壤盐分导致土壤水的冰点降低这一事实；虽然大部分数值模式考虑了土壤有机质对土壤水、热传输的影响，但是模式中对土壤有机质含量及垂直分布的考虑与植被根系的生长状态脱节；模式模拟的土壤深度不足并且下边界通量为零的假定不符合实际情况。发展土壤溶质传输参数化方案以模拟盐分的分布、刻画植被根系生长过程和土壤有机质的分布特征、考虑深层土壤对浅层的热力学影响并完善数值模式中的下边界条件，这些是未来陆面模式改进土壤冻融过程模拟的可能方向。

关键词：土壤冻融过程参数化方案土壤导热率土壤水文参数冻融锋水热耦合

西南地区东部前后冬气温反位相异常特征及成因分析

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气象 2024年第7期50卷 847-858页

作者：吴遥唐红玉董新宁周杰魏麟骁中国气象局气候资源经济转化重点开放实验室重庆401147 重庆市气候中心重庆401147

利用西南地区东部台站观测和ERA5再分析等资料,分析该地区冬季气温前后冬反位相异常转折(以下简称异常转折)特征及其成因。结果表明:该地区冬季气温在2000年以后易出现前冷后暖(P1型)的异常转折变化,而前暖后冷(P2型)则在20世纪70年代... 详细信息

利用西南地区东部台站观测和ERA5再分析等资料,分析该地区冬季气温前后冬反位相异常转折(以下简称异常转折)特征及其成因。结果表明:该地区冬季气温在2000年以后易出现前冷后暖(P1型)的异常转折变化,而前暖后冷(P2型)则在20世纪70年代出现最多。冬季气温发生异常转折时,500 hPa位势高度场上反映出青藏高原高度场是最为关键的环流系统,甚至超过了乌拉尔山阻塞高压的影响。200 hPa风场上,西风急流等系统通过影响东亚冬季风进而影响冬季气温季节内变化。海平面气压场上,当蒙古高压在冬季呈显著前强后弱异常变化时,冬季气温易出现P1型异常转折,反之易出现P2型异常转折。冬季气温季节内发生异常转折时,北大西洋、赤道中东太平洋和赤道印度洋海温均表现出较为明显异常信号;当前期夏、秋季这三个海域海温异常偏高时,冬季气温易出现P1型异常转折,反之则易出现P2型异常转折,夏、秋季异常海温可作为预测前兆信号。

关键词：西南地区东部冬季气温异常转折成因分析

2000—2022年江西省生态系统调节服务功能演变特征及气象影响

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应用生态学报 2024年

作者：周媛曹云钱悦陈燕玲戴芳筠孙应龙江西省生态气象中心南昌国家气候观象台国家气象中心中国气象局水文气象重点开放实验室

江西省是全国首批生态文明示范省之一，探明气象条件对生态系统调节服务功能的影响，有利于因地制宜开展生态环境保护和修复工作。本研究基于2000—2022年MODIS数据、净初级生产力数据和逐月气象数据，采用水量平衡方程、土壤流失方程... 详细信息

江西省是全国首批生态文明示范省之一，探明气象条件对生态系统调节服务功能的影响，有利于因地制宜开展生态环境保护和修复工作。本研究基于2000—2022年MODIS数据、净初级生产力数据和逐月气象数据，采用水量平衡方程、土壤流失方程等模型，对江西省生态系统固碳、释氧、水源涵养、土壤保持4种调节服务功能进行测算，并利用趋势分析、偏相关分析方法分析4种调节服务功能的时空格局及其气象影响因素。结果表明：2000—2022年，江西省生态系统固碳量和释氧量年均值分别为178.8和130.0 g·m-2，年均增加值分别为0.4和 0.3 g·m-2，两者在空间分布上一致，全省有76.5%区域的固碳释氧年均值呈上升趋势。江西省水源涵养和土壤保持均值分别为591.8 mm和723.8 t·hm-2，两者在空间分布上较为一致，两者年均增加值分别为5.6 mm和3.7 t·hm-2，全省分别有73.3%、69.3%区域的土壤保持和水源涵养功能稳步提升。植被的固碳释氧功能在月尺度、季节尺度与气温呈显著相关，两者的偏相关系数也高于其他因子，是影响生态系统固碳释氧功能的重要气象因子。无论在月尺度、季尺度还是年尺度上，降水量与水源涵养量和土壤保持量均呈显著正相关关系，是其最重要的气象影响因素。本研究揭示了2000—2022年间气候变化对江西省生态系统调节服务功能的影响，可为切实保障江西省生态系统保护修复、提高生态文明建设的质量和效益提供科技支撑。

关键词：固碳释氧水源涵养土壤保持气象因子江西省

全球升温1.5℃和2℃下中国群发性高温事件与人口暴露度预估

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气候变化研究进展 2024年第3期20卷 278-290页

作者：程阳韩振宇中国气象局∙河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 新乡市气象防灾减灾重点实验室新乡453000 延津县气象局新乡453200 中国气象局国家气候中心北京100081

基于区域气候模式RegCM4对4个全球气候模式的动力降尺度模拟数据及未来人口预估数据,预估了SSP2-RCP4.5情景下全球升温1.5℃和2℃时,中国群发性高温事件(cluster high temperature events,CHTE)和CHTE人口暴露度的变化。结果表明:1.5℃... 详细信息

基于区域气候模式RegCM4对4个全球气候模式的动力降尺度模拟数据及未来人口预估数据,预估了SSP2-RCP4.5情景下全球升温1.5℃和2℃时,中国群发性高温事件(cluster high temperature events,CHTE)和CHTE人口暴露度的变化。结果表明:1.5℃和2℃升温阈值下,多模式集合(MME)预估CHTE年均频次相对于基准期分别增加31%和44%。不同强度事件中,严重CHTE事件的频次在1.5℃和2℃升温阈值下可分别增加约4.2倍和6.8倍。事件强度、持续时间、频次等指标趋向高值的发生概率更大。相对于2℃,1.5℃温升阈值下CHTE年均频次、持续时间和累计强度在全国大范围呈降低趋势,且表现出明显的区域性差异,年均频次的降幅自北到南递增,新疆和长江以南地区持续时间年均减少6 d以上(全国平均降幅为0.2 d),我国中东部地区累计强度年均减少20℃以上、新疆东部减少50℃以上(全国平均降幅为0.6℃)。此外,在1.5℃和2℃升温阈值下,MME预估CHTE影响人口的变化均呈现南增北减的空间分布,内蒙古地区略有减少,中东部地区普遍增加,全国总影响人口分别增加1.4倍和1.8倍。高温事件对城市的影响人口增幅更大(分别增加2.9倍和3.8倍),尤其是京津冀、长三角、珠三角、中原地区增幅最明显。全国的CHTE强度暴露度(分别增加2.2倍和5.2倍)和综合暴露度(分别增加1.2倍和1.8倍)呈明显增加趋势,特别是2℃升温阈值下城市的CHTE强度暴露度和综合暴露度的增幅分别高达10倍和4倍。

关键词：群发性高温事件(CHTE) 升温阈值区域气候模式人口暴露度模式集合预估

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2023/2024年冬季北半球大气环流特征及对我国天气气候的影响

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气象 2024年第7期50卷 887-896页

作者：章大全刘芸芸中国气象局气候研究重点开放实验室国家气候中心北京100081 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

利用国家气象信息中心整编发布的中国台站观测资料和全球大气再分析资料,分析了2023/2024年冬季我国气候异常特征和可能成因。2023/2024年冬季,全国平均气温较常年同期偏高0.3℃,气温冷暖起伏大,总体呈现“前冬暖、后冬冷”的季节内变... 详细信息

利用国家气象信息中心整编发布的中国台站观测资料和全球大气再分析资料,分析了2023/2024年冬季我国气候异常特征和可能成因。2023/2024年冬季,全国平均气温较常年同期偏高0.3℃,气温冷暖起伏大,总体呈现“前冬暖、后冬冷”的季节内变化特征。全国平均降水量较常年同期偏多19.8%,中东部大部地区降水偏多。东亚冬季风和西伯利亚高压强度接近常年,东亚槽偏弱。欧亚中高纬500 hPa位势高度场呈西低东高的分布形势,并具有显著的阶段性变化特征,2023年12月和2024年1月以纬向环流为主,2月转为异常经向型环流,有利于中高纬冷空气南下入侵我国。受赤道中东太平洋厄尔尼诺、热带印度洋和大西洋海温异常偏暖以及北太平洋年代际涛动负位相等因子的协同影响,冬季西太平洋副热带高压偏强、偏西,菲律宾及南海上空异常反气旋阶段性活跃,欧亚对流层高层出现沿西风急流传播的波列,有利于热带水汽向我国中东部输送,配合中高纬冷空气南下,导致该地区发生多次大范围雨雪冰冻天气过程。

关键词：东亚冬季风冷空气厄尔尼诺西太平洋副热带高压季节内变化

全球升温1.5℃和2℃下中国群发性高温事件与人口暴露度预估表1 RCP4.5情景下模式预估全球温度较工业革命前达到1.5℃和2℃升温阈值的时间

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气候变化研究进展 2024年

作者：程阳韩振宇新乡市气象防灾减灾重点实验室延津县气象局中国气象局.河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室中国气象局国家气候中心

基于区域气候模式RegCM4对4个全球气候模式的动力降尺度模拟数据及未来人口预估数据，预估了SSP2-RCP4.5情景下全球升温1.5℃和2℃时，中国群发性高温事件（cluster high temperature events，CHTE）和CHTE人口暴露度的变化。结果表明：... 详细信息

基于区域气候模式RegCM4对4个全球气候模式的动力降尺度模拟数据及未来人口预估数据，预估了SSP2-RCP4.5情景下全球升温1.5℃和2℃时，中国群发性高温事件（cluster high temperature events，CHTE）和CHTE人口暴露度的变化。结果表明：1.5℃和2℃升温阈值下，多模式集合（MME）预估CHTE年均频次相对于基准期分别增加31%和44%。不同强度事件中，严重CHTE事件的频次在1.5℃和2℃升温阈值下可分别增加约4.2倍和6.8倍。事件强度、持续时间、频次等指标趋向高值的发生概率更大。相对于2℃，1.5℃温升阈值下CHTE年均频次、持续时间和累计强度在全国大范围呈降低趋势，且表现出明显的区域性差异，年均频次的降幅自北到南递增，新疆和长江以南地区持续时间年均减少6 d以上（全国平均降幅为0.2 d），我国中东部地区累计强度年均减少20℃以上、新疆东部减少50℃以上（全国平均降幅为0.6℃）。此外，在1.5℃和2℃升温阈值下，MME预估CHTE影响人口的变化均呈现南增北减的空间分布，内蒙古地区略有减少，中东部地区普遍增加，全国总影响人口分别增加1.4倍和1.8倍。高温事件对城市的影响人口增幅更大（分别增加2.9倍和3.8倍），尤其是京津冀、长三角、珠三角、中原地区增幅最明显。全国的CHTE强度暴露度（分别增加2.2倍和5.2倍）和综合暴露度（分别增加1.2倍和1.8倍）呈明显增加趋势，特别是2℃升温阈值下城市的CHTE强度暴露度和综合暴露度的增幅分别高达10倍和4倍。

关键词：群发性高温事件(CHTE) 升温阈值区域气候模式人口暴露度模式集合预估

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不同温升水平下中国极端高温预警指标的变化

中国科学：地球科学 2024年第6期54卷 1923-1936页

作者：张玉霞孙颖胡婷中国气象科学研究院北京100081 中国气象局国家气候中心北京100081

高温预警指标是气象部门发布高温警告的重要标准,是用来指导社会生产生活的重要科学依据,但目前结合全球变暖不同温升水平和高温预警指标变化的研究还很少.本文利用中国2419个站点均一化观测和国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)模式... 详细信息

高温预警指标是气象部门发布高温警告的重要标准,是用来指导社会生产生活的重要科学依据,但目前结合全球变暖不同温升水平和高温预警指标变化的研究还很少.本文利用中国2419个站点均一化观测和国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)模式资料,分析了历史时期高温预警指标变化并评估了模式模拟性能,再基于年循环偏差订正方法预估了未来高温预警指标变化.结果表明:1961年以来,中国日最高气温大于等于35℃和40℃的高温日数增加,高温季节延长,高温强度增强,受高温影响的范围扩大. 2022年, 40℃高温突增,中国东部高温日数增加约2天,高温季节延长超过5天.新一代气候模式在历史时期低估了35℃高温日数和季节长度以及高温强度,而40℃高温日数和季节长度由于出现少,模式和观测结果差别不大.未来预估结果显示, 35℃和40℃高温日数、季节长度在偏差订正后的增加趋势更明显,说明这些指标的增加比原始预期更严重.随着全球变暖,未来高温日数和季节长度呈非线性增加,高温强度以基本线性的速率增强,全球气温上升1℃,高温强度上升约1.4℃.全球变暖程度越高,高温影响范围越大,高温中心位于中国东部和西北.在全球温升5℃时,中国部分区域一年中大部分时间都可能出现极端高温,如华北和长江流域的40℃高温日数会增加约32天,季节长度会延长约100天.

关键词：极端高温气象预警 CMIP6 温升水平未来预估

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