摘要:

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摘要:2022年夏季，中国中东部发生了极端高温干旱气候异常，给经济、农业、人民生活造成了严重影响。本文回顾了此次高温干旱气候异常的时空特征，分析了其主要成因。2022年夏季，中国中东部区域平均的极端高温频次、日最高温度平均值、高温日数等指标均达到了1979年以来的最大值，区域平均降水则达到了1979年以来的最低值。此次气候异常主要是由于夏季中国中东部受强大的高压系统控制，与偏强的西太副高、中纬度的西风带扰动以及热带海温的影响有关。此外，本文探讨了全球增暖趋势对极端高温事件增多的影响，以及未来中国地区高温和干旱事件的可能变化。

摘要:黄河流域是我国重要的生态屏障，也是我国粮食作物的主要产区。近年来，随着城镇化的发展，当地水资源分配出现了显著变化。因此，厘清黄河流域城镇化作用下水循环的改变对制定黄河流域城镇化政策具有重要意义。本文利用资源环境科学与数据中心的黄河流域下垫面数据、世界人口数据集的人口密度和Gravity Recovery and Climate Experiment （Grace）的Center for Space Research （CSR）陆地总水储量格点数据，开展了黄河流域城镇化过程中地下水的变化特征分析工作。结果表明：黄河流域城镇化程度具有显著的空间差异，下游存在明显的城镇化加剧现象；全域人口密度整体呈上升趋势，其中下游的人口增长趋势最大；黄河流域的地下水呈下降趋势，以下游的地下水下降最为显著。通过对比黄河流域新增城镇、不变城镇和消失城镇的地下水变化差异，发现地下水下降幅度最小出现在消失城镇，新增城镇的地下水下降幅度小于不变城镇的区域。因此，黄河流域城镇化对地下水的减少具有显著的作用，新增城镇地下水并没有出现显著下降的结果也说明近年来城镇化后的地下水保护政策取得的效果良好。

摘要:中亚地区位于欧亚大陆内部，地处西风控制关键区。在近年全球加速变暖的背景下，观测和模拟均展现出中亚地区的暖湿化趋势。北大西洋的海温异常激发大气的涡度异常，通过罗斯贝波列的方式传播影响中亚地区的大尺度环流和垂直运动的异常，从而导致中亚地区的降水异常。同时，赤道太平洋和北印度洋的海温异常，引起阿拉伯半岛向中亚地区的水汽输送异常，以及西风-季风协同作用、丝绸之路遥相关相位转换、地表类型和局地环流的变化等均不同程度地贡献和加速了中亚地区的暖湿化进程。本文意在总结近20年关于中亚地区降水异常的主要影响因子及其背后机理，并在现有研究基础上提出了未来的研究展望。

摘要:北大西洋-东亚和北亚（简称NAENA）型遥相关是夏季欧亚大陆对流层上层经向风异常的第二主导模态，对欧亚大陆多尺度气候变率有显著影响。本文在分析NAENA型维持的动力学机制的基础上，研究了该遥相关型对新疆夏季旱涝异常的影响及其可能机制。大气波列的涡度收支分析表明，气候态的旋转纬向风引起的扰动涡度平流可以被扰动旋转经向风引起的平均涡度平流所补偿。能量转换过程分析表明，该大气波列有效地从平均流中提取有效位能，通过斜压能量转换过程得以维持。大西洋海温异常三极子模态则是NAENA型维持的重要外强迫因子。回归分析表明NAENA型遥相关能通过促进南疆夏季降水，显著影响新疆的旱涝异常。NAENA型位于中亚的气旋性低压一方面增强了南疆地区的垂直上升运动，同时气旋性环流将更多的水汽输送到该地区，有利于水汽在对流层中低层的异常辐合，进而对南疆的降水有促进作用。

摘要:气候干湿状况是表征区域气候特征的重要指标，是在全球气候变暖背景下，水循环与陆面蒸散发作用的综合结果。本文从湿润度指数入手，结合降水与潜在蒸散的时空变化，分析了我国干旱半干旱区气候特点与干湿变化特征及对土壤湿度的影响。分析发现：近50年来，我国干旱与半干旱区均呈变湿趋势。干旱区与半干旱区潜在蒸散与降水月差值在年内出现时间上存在不一致，且干旱区明显大于半干旱区；3～9月为干旱气候区潜在蒸散与降水差值大值期，3～6月半干旱区潜在蒸散明显大于降水，7月起差值明显减小。作用分析表明，在干旱区，降水对湿润度指数的影响更大，而对于半干旱区，降水与潜在蒸散作用相当。长期以来，我国整个干旱与半干旱区大部分土壤湿度在逐渐变干，尤其是农业耕作层的浅层土壤，几乎全区域一致呈现变干趋势，说明我国干旱半干旱区农牧业生产存在较大的潜在干旱风险。

摘要:利用国际古气候模拟对比计划第四阶段的多模式结果，分析了末次间冰期亚洲中部干旱区的干湿变化及机制。多模式集合平均结果表明，末次间冰期亚洲中部干旱区年降水减少0.7％，其中中亚地区的年降水减少2.8％，新疆地区年降水增加1.8％。水汽收支方程表明，末次间冰期中亚地区在雨季（冬春季）的降水变化主要与垂直动力项有关，新疆地区在雨季（夏季）的降水变化主要与垂直动力与热力项有关。此外，基于Penman-Montieth方法计算的亚洲中部干旱区的干旱指数在末次间冰期减小约10.2％，表明末次间冰期亚洲中部干旱区气候明显变干且存在旱区扩张的现象，这主要受到潜在蒸散变化的调控。潜在蒸散的增加进一步受到有效能量增加与地面风速增大的调控。本研究从模拟的角度揭示了末次间冰期亚洲中部干旱区干湿变化的可能特征及机制，在一定程度上有助于理解旱区气候在增暖情景下对轨道参数的响应特征。

摘要:基于机器学习方法和多源数据构建高精度蒸散发（Evapotranspiration，ET）产品对研究气候变化背景下干旱、半干旱地区陆地水循环变化具有重要意义。本文利用西北地区12个草地通量站点与卫星遥感产品，基于随机森林、极端梯度提升、支持向量回归和人工神经网络4种机器学习方法构建ET估算模型，制作5 km分辨率ET产品，并分析ET的长期变化趋势。交叉验证结果表明，4种模型的均方根误差都低于0.57 mm·d^-1，R²高达0.73～0.88。SHAP （SHapley Additive exPlanation）可解释性分析表明，4种模型均将净辐射、植被和土壤湿度作为ET估算的重要因子，也能刻画出土壤偏干时土壤水分对ET的限制作用，有较好的物理解释性。多模型集合的ET结果相比单一机器学习模型以及现有遥感产品误差分别降低7％～20％和45％～70％。趋势分析结果显示，西北地区非裸地下垫面在2001—2018年间整体呈现ET增加趋势，平均速率为19 mm/（10 a）。在河套平原和内蒙古中部和东北部地区，ET的增长速率超过降水，这可能会进一步加剧这些地区的干旱化。

摘要: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。

摘要:利用24个CMIP6全球气候模式的逐日降水模拟资料，基于广义极值分布（GEV）模型，研究了全球增暖1.5/2℃下我国20、50和100 a重现期极端降水的未来风险变化。可以发现，相对于历史时期（1995—2014年），全球升温1.5和2℃下极端降水发生概率风险空间分布相近，总体上呈现增加趋势，但额外增暖0.5℃将导致更高的风险。如50 a重现期极端降水，在增暖1.5/2℃下其重现期将分别变为17/14 a，极端降水将变得更加频繁。不同区域对气候变暖的响应存在区域差异，其中中国西部长江黄河中上游和青藏高原地区、中国东部长江黄河中下游及其以南地区，极端降水发生概率比达到3以上，局部更是达到5以上，为我国极端降水气候变化响应高敏感区域。进一步，基于概率分布函数从理论角度探讨了位置和尺度参数对发生概率风险的影响与贡献度量，并用于探讨极端降水气候平均态和变率变化对极端降水发生风险的影响，结果显示：位置和尺度参数的增量变化、风险变化率存在着显著的东西部差异，从而导致极端降水发生风险的影响因素存在差异。如中国西部尽管极端降水气候平均态和变率变化幅度不大，但因风险变化率较高，从而导致该区域的发生风险大幅增加；与之相反，中国东部风险变化率较小，但气候平均态和年际变率增幅较大，同样导致该区域风险增加依然较高；此外，相对于位置参数，全国大部分区域主要是尺度参数的变化导致极端降水未来风险增大。

摘要:2022年夏季，中国气候总体呈现暖干特征。全国平均气温22.3℃，较常年同期偏高1.1℃，为1961年以来历史同期最高；全国平均降水量290.6 mm，较常年同期偏少12.3％，为1961年以来历史同期第2少。季内主要天气气候事件有：中国中东部地区出现1961年以来综合强度最强的高温过程，此次高温事件持续79 d，江南大部、江淮西部、江汉、四川盆地东部等地高温日数较常年同期偏多20 d以上，对电力供应和人体健康等产生不利影响；长江中下游及川渝地区出现严重夏伏旱，范围广、强度大，高温干旱叠加给农业生产、水资源、能源供保、长江通航能力等多方面带来不利影响；全国共发生19次区域性暴雨过程，珠江流域、松辽流域出现阶段性汛情；台风生成、登陆个数均较常年同期偏少，初台“暹芭”登陆强度强，对华南及江西等地造成一定经济损失，但对缓解华南高温和干旱有利。

摘要:基于黑球湿球温度识别了中国复合热浪，并定量分析了城市化和西太平洋副热带高压（简称西太副高）对中国复合热浪的协同作用。结果表明：1979—2019年中国复合热浪的发生天数、强度和影响范围都在逐步上升，尤其在2010年以后出现跃升，比20世纪80年代增大了4倍左右；城市化快速发展和西太副高增强协同加剧了中国复合热浪；较早发展的城市化对热浪天数、强度、范围增长的贡献分别是9.2％、12.5％、7.5％，而同期西太副高的增强对三类热浪指数有约30％的正贡献，甚至在考虑全球变暖对西太副高的加强作用时，西太副高的贡献增至70％左右。这表明，快速发展的城市化和全球变暖背景下增强的西太副高的协同作用可以解释80％以上21世纪初中国复合热浪的跃升。

摘要:利用1961—2020年广西地面气象观测站逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料，研究了南海夏季风爆发对广西6月暴雨的影响。结果表明，当南海夏季风爆发偏早时，东亚大槽显著偏强，中高纬度地区经向环流增强；华南沿海西南风显著偏强，配合中高纬度偏强的经向型环流引导北风南下，南北风在广西上空交汇；印度洋到海洋性大陆热带季节内振荡（MJO）处于对流活跃位相，且向东移动明显，低频对流带在西南季风引导下向广西输送；广西上升气流显著偏强，暴雨日数偏多。反之，暴雨日数偏少。

摘要:适应性观测可以改善资料同化和预报质量。本文利用集合卡尔曼变换适应性观测系统对2015年09号台风“灿鸿”进行了观测敏感区识别，并以第一目标时刻的观测敏感区为基础，运用观测系统模拟试验方法获取模拟的适应性观测资料。基于WRF中尺度同化和预报系统，开展了适应性观测敏感区模拟资料的同化和预报试验。研究发现，台风“灿鸿”（1509）的观测敏感区主要位于台风中心的东北侧及东南侧。同化敏感区内模拟观测资料比同化常规观测资料能更好地改善分析质量和高度、台风路径的预报质量，但对降水的预报改善较弱。

摘要:利用1979—2019年ECMWF提供的ERA-Interim逐日再分析资料，采用Morlet小波分析、滤波及合成分析等方法，探究了青藏高原夏季对流层高层纬向风季节内振荡（IntraSeasonal Oscillation，ISO）的主要周期及其传播特征。结果表明：青藏高原夏季高层纬向风季节内振荡的主要周期为10～30 d，其强度存在明显的年际差异。在纬向风ISO强年，振荡过程持续时间长、振幅强，ISO方差中心从对流层高层向下影响到对流层中层，表现为相当正压结构。其传播在纬向上主要表现为ISO中心从高原东部3次向东传，可达西太平洋地区；经向上分别有4次自中高纬向南传播的10～30 d ISO中心与来自低纬地区的ISO中心在高原南侧汇合，其强度在高原南侧有所加强，强振荡中心可向南传播到达低纬地区。ISO的位相演变主要表现为低频反气旋和低频气旋中心在高原东部交替出现，引起东部地区上空低频东风和低频西风的强度变化。在ISO极端活跃位相，高原东部低频西风达最强。