• 2022年第45卷第4期文章目次
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      2022, 45(4): 0-0.

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    • >“气候变化”专题
    • IPCC AR6粮食系统的影响与适应的新认知和新趋势

      2022, 45(4): 481-488. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220330007

      摘要 (946) HTML (441) PDF 872.09 K (1592) 评论 (0) 收藏

      摘要:解读政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告(AR6)粮食系统的影响与适应,对科学认识国际气候变化对农业影响学科前沿动态具有重要意义。最新发布的IPCC AR6在深化阐述粮食生产能力、种植布局、病虫害影响的基础上,高度确信人类活动导致的气候变暖对粮食系统产生了负面影响,论述了粮食运输及消费中的气候风险,解析了粮食生产-存储-运输-消费的全链条气候变化影响,延展了影响评估归因内容并丰富了农业环境影响等相关科学认识。对于粮食系统的适应能力,强调适应及减缓协同发展的气候恢复力发展路径,适应评估从适应能力、适应方式等理论逐步转向适应实施行动和成效评估,并注重适应行动的区域特异性和有效性。本次评估强调了气候变化对作物影响的检测和归因、关注了气候和农业环境变化复合影响、倡导基于生态系统的适应方案和技术,评估了现有适应技术的可行性和成效。报告内容对中国强化农业影响评估能力及把握国际学科动态具有参考价值。

    • 气候变化与海洋生态系统:影响、适应和脆弱性——IPCC AR6 WGⅡ报告之解读

      2022, 45(4): 489-501. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220411001

      摘要 (951) HTML (3434) PDF 9.18 M (1848) 评论 (0) 收藏

      摘要:IPCC第六次评估报告(AR6)第二工作组报告第三章开展了气候变化对海洋的影响和风险,以及生态系统及其服务功能、脆弱性和适应评估。AR6明确指出,人为气候变化已经并将继续显著地改变全球和区域海洋的气候影响驱动因子,包括海温升高、海平面上升、海洋酸化和缺氧,以及营养盐浓度变化等海洋物理和化学因子。例如,20世纪80年代以来全球海洋热浪发生的频率已增加了1倍,到21世纪末期可能增加4~8倍。气候影响驱动因子的变化已经对海洋和海岸带生态系统造成了广泛而深远的影响:1)海洋变暖使得海洋物种自1950年代以来以(59.2±15.5) km/(10 a)的速率向极地方向迁移,导致热带海域生物量减少,中纬度海区热带化,极地和亚极地海区浮游植物生长期提前;2)频繁发生的海洋热浪事件已经接近甚至超过了某些海洋生物的耐受极限或其气候临界点,如暖水珊瑚的大规模白化、死亡,海草和大型海藻的大面积消失;3)海洋变暖、缺氧和酸化使得河口区生物群落结构改变,赤潮等有害藻华事件频发,近海和大洋浮游植物生物量和初级生产力下降;4)海平面上升导致海岸带红树林、盐沼和海草床等生态系统的退化;5)未来全球海洋生态系统面临的风险将不断加剧,尤其是在热带和北冰洋海区。其中,当全球升温1.5℃时(最快到21世纪40年代,SSP5-8.5情景),暖水珊瑚礁预计将减少70%~90%;当升温2℃时,几乎所有的(>99%)暖水珊瑚礁将会消失。目前人类社会采取的一些措施(如建立海洋保护区和红树林生态修复)已越来越不能应对日益增长的气候风险,迫切需要发展变革性的行动措施,推动海洋生态系统恢复力的发展,并需尽快采取强有力的减排措施以减缓全球变暖的影响。

    • 气候变化影响适应和脆弱性评估报告进展:IPCC AR5到AR6的新认知

      2022, 45(4): 502-511. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220529013

      摘要 (953) HTML (1542) PDF 29.68 M (9784) 评论 (1) 收藏

      摘要:IPCC第六次评估报告第二工作组(IPCC AR6 WGⅡ)重点关注气候变化的影响、风险、适应性和脆弱性。报告以最新的数据、翔实的证据、多元的方法定量评估了气候变化对自然和人类系统的影响。相比于AR5,AR6 WGⅡ取得了以下进展:1)内容上明确了气候变化的影响归因于人为气候强迫、非气候因子作用和天气敏感性识别等三类;气候变化带来的127个关键风险将变得广泛、普遍或不可逆转,将全球变暖限制在1.5℃,可大大减少气候变化对自然和人类系统的损失和破坏,指出来适应转型的重要性;2)在评估方法上,AR6采用了最新的SSPs和RCPs组合的SSPs情景,综合性更强;3) AR6对风险和解决方案的关注有所增加,并在AR5的基础上明确了5个“关注理由(RFCs)”的关键风险面临的风险水平将在较低的全球变暖水平上变为高到极高;4) AR6明确了气候行动的紧迫性,将适应和减缓相结合以支持气候恢复力(CRD)发展,指出了立即行动以应对气候风险的重要性和紧迫性。

    • 气候变化的影响归因:来自IPCC AR6 WGⅡ的新认知

      2022, 45(4): 512-519. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220425006

      摘要 (351) HTML (1464) PDF 9.20 M (1715) 评论 (0) 收藏

      摘要:归因(Attribution)包括气候变化归因(Climate change attribution)、影响归因(Impact attribution)和天气敏感性识别(Identification of weather sensitivity)等三个方面。IPCC第六次评估报告第二工作组报告(AR6 WGⅡ)沿用了第五次评估报告第二工作组报告(AR5 WGⅡ)中关于气候变化影响归因的定义,认为气候变化影响归因评估气候系统变化对观测到的自然、人类或受管理系统变化的贡献程度。IPCC AR6 WGⅡ提出了在影响归因中构建“无气候变化基准期”(no-climate change baseline)的基本研究思路,总结了气候变化对陆地生态系统、海洋生态系统、海岸系统、水系统、食物系统、人类社会影响归因研究的重要进展。相比于AR5 WGⅡ,AR6 WGⅡ更加具体地描述了气候变化对自然、人类或受管理系统的影响程度,部分评估结论的信度也得到了提升,且在气候变化的社会影响方面给出了更多的证据。尽管气候变化影响归因方面取得了一定进展,但AR6 WGⅡ指出仍需要更多高质量的数据、更有效的气候变化影响量化方法、更全面的系统变化机制理解来深化气候变化影响归因研究。

    • 气候变化对人类健康影响的研究:IPCC AR6 WGⅡ的解读

      2022, 45(4): 520-529. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220508011

      摘要 (552) HTML (1055) PDF 24.49 M (1843) 评论 (0) 收藏

      摘要:IPCC第六次评估报告(AR6)第二工作组(WGⅡ)报告第七章《健康、福祉和不断变化的社区结构》评估了气候变化对健康和福祉的当前影响与未来风险,提出了应对气候变化的适应策略和适应限度。指出自AR5以来越来越多的证据表明,气候变化通过直接或间接方式对人类健康(包括精神健康)造成了负面影响,气候敏感性疾病、营养不良、过早死亡,以及对精神健康的威胁正在增加,气候相关的危害正日益影响越来越多的健康结局(包括传染性和非传染性疾病)和地区。在所有人类居住的地区,都观察到极端天气事件对健康造成的级联及复合风险,且风险还会随着全球变暖而进一步增大。扩大对卫生和其他系统的金融投资,加强跨部门和跨系统的整合与合作,创建气候恢复力发展路径,将适应和减缓纳入可持续发展目标,可以为健康和福祉带来巨大的协同效益,是降低人类健康风险的重要适应措施。

    • 气候变化对跨部门和区域关键风险研究新认知:IPCC AR6 WGⅡ解读

      2022, 45(4): 530-538. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220518011

      摘要 (489) HTML (400) PDF 39.72 M (1848) 评论 (0) 收藏

      摘要:IPCC第六次评估报告(AR6)第二工作组报告(WGⅡ)中“跨部门和区域关键风险”章节评估了观测到的气候变化影响、与适应相关的响应、适应限制以及跨部门和区域的关键风险。相较于第五次评估报告,AR6 WGⅡ报告提供了更多气候变化影响的有力证据,强调了适应对降低风险的作用,提供更多证据区分了适应的软、硬限制,提出了剩余风险概念并将其纳入风险评估框架中,更新了关切理由相关的风险对气候变化水平的依赖性。AR6 WGⅡ报告指出气候变化已在自然、人类和管理系统中造成了广泛影响(极高信度),生态系统的响应可能无法或不足以适应气候变化的速度,人类系统的适应措施在降低气候风险上的有效性或充分性有限,不良适应正在增多(高信度)。适应限制被分为软限制和硬限制。共识别了127个关键风险,它们可通过级联效应传导,导致21世纪内跨部门和区域八个典型关键风险在某种程度被放大。典型关键风险使实现可持续发展目标的挑战增加(高信度)。更多的证据支持五大关切理由,无适应或适应性低的情况下,全球变暖将使五个关切理由的风险等级增加至高和非常高水平(高信度)。

    • >论著
    • 不同PDO背景下华南前汛期锋面和季风降水的水汽输送差异

      2022, 45(4): 539-551. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210624003

      摘要 (721) HTML (349) PDF 38.21 M (1804) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于华南地区60个站点的逐日降水资料及NCEP再分析资料,采用拉格朗日后向气流轨迹模式(HYSPLIT_4.9),分析了1960—2012年PDO (Pacific Decadal Oscillation,太平洋年代际振荡)不同相位期间,华南前汛期锋面和季风降水的水汽输送轨迹、主要源地及不同源地水汽的降水贡献率的差异。结果表明:1)锋面降水阶段,在PDO正相位期间,西太平洋-中国南海-孟加拉湾水汽较多;夏季风降水阶段,在PDO正位相期间,北印度洋-孟加拉湾-中国南海的整层水汽含量较多。2)锋面降水阶段,水汽主要来自西北太平洋与中国南海,在PDO正相位期间,副热带高压位置偏北,使得西太平洋水汽输送路径偏北,有更多水汽向华南输送,有利于华南季风降水形成,降水与PDO呈显著的正相关关系。3)季风降水阶段,在PDO正位相期间,尽管北印度洋-孟加拉湾-中国南海的整层水汽含量大,但并未都输送至华南,故形成的有效季风降水偏少,降水与PDO呈显著的负相关关系。

    • CMIP5模式对太阳活动准11年周期激发类拉尼娜型海温的评估

      2022, 45(4): 552-561. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20191230001

      摘要 (554) HTML (269) PDF 2.52 M (1196) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用24个第五次耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,CMIP5)历史试验资料,本文评估了在太阳年代际尺度准11 a周期变化下能否激发出热带太平洋显著的类拉尼娜型海表温度异常的模拟能力。再分析资料分析结果表明,“自下而上”机制解释了在太阳强迫偏强的年份,热带太平洋更容易呈现出显著的类拉尼娜型海温异常。CMIP5模式的评估结果显示,有2/5的模式可以基本再现再分析资料中太阳强迫影响下的热带东太平洋海温负异常,这些模式分为类拉尼娜组;而另有3/5的模式模拟出了相反的信号,分为类厄尔尼诺组。为了进一步探讨CMIP5模式模拟能力不同的原因,本文分析了“自下而上”机制在模式中的表现。“自下而上”机制可分为蒸发过程和海洋恒温(thermostat)过程。结果表明,模式能否模拟出类拉尼娜型海温响应取决于thermostat过程的强弱,其中类拉尼娜组的thermostat过程更强;而蒸发过程没有起到关键作用。

    • 印度洋偶极子向海盆一致模转变的年代际变化及其成因

      2022, 45(4): 562-572. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20200113009

      摘要 (636) HTML (795) PDF 2.94 M (1265) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用3种百年时间尺度的海温资料,探讨了印度洋偶极子(India Ocean Dipole,IOD)向海盆一致模(Indian Ocean Basin,IOB)年际转变的年代际变化,结果发现1940—1970年几乎不存在这一转变现象,1970年以后该现象则十分显著。研究表明,IOD与ENSO之间海气耦合作用的年代际变化是这一转变现象的主要原因,1940—1970年IOD与ENSO之间发生发展相互独立,而1970年以后联系密切。通过进一步对物理量场的诊断分析,揭示了其中主要的动力机理:1970年以前,热带印度洋上空形成的季风环流异常无法与热带太平洋的沃克环流异常进行耦合,IOD事件发生时无法与热带太平洋产生联系。反之,1970年以后,热带两大洋上空两个纬圈环流异常之间耦合作用强烈,正(负) IOD事件发生时,通过海气相互作用,促进El Niño (La Niña)发展,印度洋又会受到来自ENSO的正反馈作用。因此这种“齿轮式”耦合模型能一直持续到冬季和次年春季,热带印度洋上空持续受到东(西)风异常的影响和低层环流的引导,西印度洋有次表层暖水的流入(出),加上印度洋本身海盆尺度较小,西边的暖(冷)水区显著增大,东西海温异常差异迅速减小并向海盆一致变暖(冷)转变,导致了后期冬季、春季正(负) IOB事件的出现。

    • “21·7”河南极端暴雨多模式预报性能综合评估

      2022, 45(4): 573-590. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20211019002

      摘要 (981) HTML (468) PDF 26.34 M (1896) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用CRA、邻域TS评分、FSS等多种空间检验方法,对多个不同尺度业务数值模式在“21·7”河南极端暴雨过程中的预报性能进行了综合检验评估,并从低空急流、水汽辐合和热力条件等方面对模式偏差原因进行诊断分析。结果表明:1)在24 h大暴雨降水位置预报偏差上,WARMS预报性能最优,GRAPES_3 km次优;大暴雨降水预报范围与实况相当时,RMAPS降水强度预报较实况明显偏强,且落区较实况出现持续偏西的特征;2) GRAPES_3 km和WARMS预报3 h累积降水的位置偏差更多表现在经向方向上,且离散度较大,但在更临近预报时效经向偏差明显减小,而纬向偏差则随预报时效变化较小;RMAPS的位置偏差主要表现在纬向方向上,19—21日分别有86.7%、91.3%、72.7%的降水个体预报偏西;3) WARMS对低空急流和水汽辐合预报偏弱导致其对19—20日降水强度估计不足,EC和RMAPS对19—20日低空急流预报明显偏西是导致降水落区位置存在偏差的主要原因;MESO对20日急流和水汽辐合发生时间及位置预报较好,但明显偏弱的热力条件导致其缺乏对极端强降水的预报能力;4)21日,MESO和RMAPS预报低空急流过多的偏东分量导致其在太行山陡峭地形处预报了偏强的地形增幅降水;EC和WARMS预报低空急流风向更接近实况,但对低层水汽辐合强度和时间的预报偏差导致预报降水个体出现了较明显的经向位置偏差。

    • 基于守恒重映射的全球非结构网格模式同化及预报初步应用

      2022, 45(4): 591-602. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20200728001

      摘要 (245) HTML (373) PDF 34.17 M (1311) 评论 (0) 收藏

      摘要:全球大气模式在发展过程中不断获得改进,并逐渐采用非结构计算网格,如以球面重心Voronoi网格为特点的MPAS-A模式。为改进MPAS-A模式初值,相关的资料同化研究同步在积极开展。本文为实现利用变分方法快速同化多源观测资料的需求,以美国NCEP业务上使用的GSI系统作为同化模块,基于守恒重映射方法进行非结构与结构化球面网格转换,构建了GSI-MPAS同化及预报框架,并进行了网格转换测试和同化预报试验。网格转换检验测试表明,模式物理量的转换误差与其分布特征密切相关,二阶精度守恒重映射转换结果优于一阶精度转换结果。连续一周的滚动循环同化及预报试验表明,基于守恒重映射方法的GSI-MPAS同化及预报框架能够有效同化多源观测资料,改善了初值场的质量并使得MPAS-A预报得到的各个变量更加准确,且对降水预报具有正面效果。进一步分析表明,由于在北半球同化了更多观测资料,所以北半球地区的改进明显优于南半球及赤道地区。

    • 基于EOF的高时空分辨率自动站温度观测资料质量控制

      2022, 45(4): 603-615. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20200516001

      摘要 (821) HTML (358) PDF 36.25 M (1499) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着我国气象自动化观测技术的发展,全国已经建成了70 000多个自动观测站点,全面实现了气象观测自动化。自动化观测技术使得气象常规观测资料量得到了飞速增长,这也使得通过质量控制提高自动观测站资料的利用率尤为重要。利用江苏省气象局提供的2019年12月1日00时—7日23时共168个时次的地面自动站温度观测资料,及ECWMF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的ERA5(ECMWF Reanalysis V5)再分析资料中的温度格点资料作为背景场,结合常规质量控制方法及EOF (Empirical Orthogonal Function)质量控制方法,建立了适用于高时空密度的地面温度资料质量控制方法,并对我国中东部地面自动站温度观测资料进行质量控制试验。结果表明,在利用常规质量控制方法剔除观测资料中明显异常的资料后,针对自动站高密度的特点,通过选择合适的分析区域,EOF分析方法可以很好提取有组织的观测系统信息,从而保证剩余信息更好地满足随机分布特点,利用随机概率分布特点就可以很好剔除异常观测资料,并且可以避免天气变化的影响。

    • 再分析资料和陆面数据同化资料土壤湿度产品在中国北方地区的适用性评估

      2022, 45(4): 616-629. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20211118001

      摘要 (856) HTML (922) PDF 10.97 M (1466) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤湿度是地球系统模拟的重要参数之一,准确获得其时空分布和变化特征是研究陆-气相互作用的基础。再分析资料和陆面数据同化资料均可提供全球或区域高分辨率土壤湿度产品,但在使用前需要对其进行评估分析。利用土壤湿度观测数据,计算ERA5、ERA5-Land、NCEP-DOE R2、CRA40再分析资料和GLDAS-Noah、GLDAS-CLSM、CLDAS陆面数据同化资料土壤湿度产品与观测数据的中位数、模拟偏差、相关系数等统计指标,并分季节和气候区讨论不同土壤湿度产品在中国北方地区的模拟效果。结果表明:整体来看,CRA40与观测值的相关性最好,ERA5和ERA5-Land分别对干中心、湿中心模拟效果更好,GLDAS-Noah对于较干土壤地区模拟略偏湿,CLDAS对较湿土壤地区模拟结果以系统性偏干为主,NCEP-DOE R2和GLDAS-CLSM模拟效果较差;ERA5、ERA5-Land、NCEP-DOE R2、GLDAS-Noah和CLDAS在所有季节均为模拟正偏差,春季模拟效果较好的是CRA40、ERA5-Land,夏季和秋季ERA5-Land、ERA5和CRA40与观测值相关性较好,不同产品模拟的冬季土壤湿度和观测值相关性是全年中最小的;不同土壤湿度产品在干旱区以模拟偏湿为主,GLDAS-Noah模拟效果最佳,但模拟土壤湿度峰值和谷值的出现时间较观测较早,GLDAS-Noah、CRA40、ERA5能较好模拟季风区干、湿土壤的持续时段和土壤湿度变化振幅,大部分产品能模拟出夏季风影响过渡区较干土壤和较湿土壤的出现时间。

    • 云微物理过程对黄山云滴谱离散度的影响

      2022, 45(4): 630-640. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210318003

      摘要 (541) HTML (313) PDF 13.48 M (1312) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用2008年4—7月、2009年5—8月和2011年5—9月黄山光明顶的云滴谱观测资料,对离散度和体积平均半径之间的关系进行了深入的分析和讨论。结果表明,随着体积平均半径的增大,离散度与体积平均半径之间的相关从正变成负,主要与活化、凝结、蒸发和去活化有关,与以往研究一致。在此基础上,进一步发现负相关比较弱,主要与碰并过程有关。当云雨自动转化阈值函数增大时,碰并增强,离散度与体积平均半径之间的相关性由负转正,且正相关性逐渐增强。碰并导致的正相关削弱了凝结和蒸发导致的负相关。此外,尽管云滴谱出现了双峰谱,但第一档强度(第一档浓度除以总的浓度)仍然可以很好地区分正负相关性。

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