中国不同强度暴雨年代际时空演变特征(1951—2010)

全球变暖背景下特大暴雨越来越频繁,强度更大的暴雨因其致灾性更强,会导致更加严峻的暴雨洪涝风险.以往的研究都是将大暴雨和特大暴雨统归到暴雨之中,无法全面准确把握大暴雨和特大暴雨的时空动态变化特征.因此,本文采用中国659个气象站点的日值降水数据,以雨量、雨日和雨强为暴雨特征,分别计算了1951—2010不同年代三种不同强度暴雨(暴雨、大暴雨和特大暴雨)的统计特征,重点诊断分析了暴雨、大暴雨和特大暴雨的时空变化规律.结果表明在占总暴雨比例上,暴雨最大,大暴雨次之,特大暴雨最小;在时间上,中国年代际暴雨和大暴雨的雨量、雨日和雨强均呈现出动态增加的趋势,在空间上,仅雨量和雨日有扩张趋势,而雨强变化不甚显著.而年代际特大暴雨,在时间上雨量和雨日呈现出"先增—后减—再增"的变化特征,雨强则"先减—后增—再减";在空间上特大暴雨的雨量、雨日和雨强并未有十分显著的变化.中国暴雨在朝着极端化方向发展,极有可能是人文因素强迫并叠加自然因素作用的结果.     

全球、大洲、区域尺度暴雨时空格局变化(1981-2010年)

通过计算1981-2010年全球、大洲和区域的年际和年代际的暴雨雨量和暴雨雨日,系统分析了不同尺度暴雨的变化情况.结果表明:1)在全球尺度上,1981-2010年全球年际和年代际暴雨雨量和暴雨雨日在波动中都呈现增加趋势,尤其是1991-2000年代中期以来显著增加.在空间上,全球暴雨雨量和暴雨雨日增强的区域主要分布在非洲西部、马达加斯加岛、欧洲西南、东亚、南亚、东南亚、澳大利亚东部、美国东部、南美洲中部以及一些狭长陡峭的山脉地带.年代际暴雨雨量和暴雨雨日主要在南美洲、美国东部、东亚和南亚地区随着年代变化而呈现数值上的增长和区域上的扩张.随着年代变化,非洲西部地区呈现数值上的减少和区域上的缩减;2)在大洲尺度上,仅非洲和南极洲年际和年代际暴雨雨量和雨日呈现减少趋势;3)在区域尺度上,暴雨增加的区域多于减少的区域,且增加最大的区域位于亚马逊河流域,减少最大的区域位于非洲东部地区.     

2017年梅雨期金华地区2次暴雨事件的水汽输送特征分析

为了探究金华地区2017年梅雨期2次暴雨的水汽输送特征,利用研究区25个站点的气象资料和全球再分析数据,并结合HYSPLIT模型,定量分析了2次暴雨的水汽输送特征及其差异.结果表明:1)2次暴雨的水汽输送通道主要是西太平洋、南海-孟加拉湾和局地通道;2)2次暴雨的水汽输送过程存在差异;3)6月12日暴雨期间,来自南海-西太平洋的偏东水汽输送偏强;3)6月24日暴雨期间,受南亚季风影响的西南水汽输送偏强.因此,东亚和南亚季风环流的强弱影响区域水汽输送的变化,从而导致研究区暴雨的形成.     

永泰县暴雨灾害强度定量化评估方法研究

以永泰县为例,探讨了单站暴雨过程的综合强度评估模型和年际变化特征。采用国家气象观测站1961-2010年逐日降水量,根据给定的暴雨过程识别方法,筛选出199次暴雨过程。选取过程累积降水量、最大日降水量和暴雨过程持续天数3个评估因子,并通过相关系数法确定各因子权重,从而构建暴雨过程综合强度评估模型。采用百分位数方法分别确定各评估因子和综合强度等级的划分阈值,并将每年逐个暴雨过程综合强度进行累加得到年暴雨综合强度,分析暴雨综合强度的年际变化特征。     

垂向混合产流模型在无资料地区山洪灾害临界雨量计算中的应用

临界雨量是山洪灾害预警的重要指标.采用垂向混合模型进行净雨过程计算减小了流域降雨分布及流域下垫面不均匀对山洪灾害临界雨量计算的误差,尤其在短历时高强度暴雨或流域前期影响雨量不大的条件下,更有适用性,更能真实地反映实际情况,计算成果优于新安江三水源模型和基于初损稳损的暴雨洪水查算手册方法.采用上述3种方法计算临界雨量,典型流域——湖北省巴东县沿渡镇罗溪河2014年9月2日发生的山洪灾害实际降雨量与垂向混合模型计算成果最接近,后者比前者偏大23%,另外两种方法偏大约40%.采用垂向混合模型进行净雨过程计算,所得临界雨量与蓄水容量抛物线指数B、反映下渗空间分布特征的参数BF变化成反比,与反映下渗率影响的系数KF成正比,但这些产流参数对模型影响均不敏感.在无资料地区难以进行参数率定的情况下,根据经验确定参数引起的临界雨量值不确定性不显著.     

夏季江淮流域暴雨的特征及与旱涝的关系

基于1954-2004年全国743站降水资料和NCEP/NCAR月平均500hPa风场资料,分析了夏季江淮流域暴雨的气候分布和年代际变化特征.结果表明,江淮流域的暴雨降水存在明显的区域差异,局地暴雨频繁,具有明显的年代际变化特征,1990年代是高值期.通过相关和合成分析发现,暴雨与洪涝的关系密切,涝年暴雨降水可占到总降水的50%左右;1990年代,暴雨降水对洪涝的贡献明显增大.本文还分析了夏季暴雨年代际变化的500hPa环流背景,发现1990年代暴雨明显偏多的因素是:1,蒙古上空存在异常的反气旋环流,有利于中高纬地区的冷空气南下,长江以北地区盛行异常的东北风;2,西太平洋副热带高压加强,增强了低纬海洋上空水汽的向北输送.富含水汽的异常西南气流和北方地区异常的东北气流在江淮流域上空交汇,存在明湿的风切变,导致较强的上升运动,易于产生强降水.     

江西省2次区域性春季暴雨过程对比分析

利用江西自动站观测资料和常规观测资料,对2017年3月9-10日和4月6-7日江西省2次春季暴雨天气过程进行分析,结果表明:1)"4·6"暴雨的雨强略大于"3·9"暴雨,但持续时间较短,2次春季暴雨的强度不大,但降水量均达到暴雨量级,且持续时间长、雨量范围广而均匀,无显著强对流天气;2)急流在"3·9"暴雨过程中有重要作用,水汽通量辐合是这次暴雨过程的决定因素,高空急流入口区右侧的上升区域与925hpa超低空低涡切变区域相对应,从而产生强烈的上升运动,是造成"4·6"暴雨的重要因素;3)"3·9"暴雨过程中,850 hpa上的水汽输送较强,而"4·6"暴雨过程的超低空水汽更为充沛,辐合和垂直运动更强;4)"4·6"暴雨下层辐合宽广,有利于上升运动。而"3·9"暴雨上层辐散区域宽广,垂直速度更大,动力条件更好;5)"4·6"暴雨的不稳定能量大且持续时间长,热力条件更有利于产生暴雨。     

强热带风暴Bilis的敏感性数值试验

文中采用非静力MM5(3.5)中尺度数值模式对2006年7月14-15日强热带风暴Bilis台风暴雨天气过程进行了数值模拟与诊断分析,结果发现中尺度地形对暴雨的落区和强度有重要影响。主要表现在地形迎风坡作用、特殊地形辐合抬升作用、地形中尺度系统影响。初始湿度场的改变在模拟雨区和雨强时,对于水汽输送弱的地方,形成降水的水汽对初始时大气中的水汽含量依赖很强;对于有强水汽输送的区域,水汽初值并不是强降水的决定因子。     

强热带风暴Bilis的敏感性数值试验

文中采用非静力MM5（3.5）中尺度数值模式对2006年7月14-15日强热带风暴Bilis台风暴雨天气过程进行了数值模拟与诊断分析,结果发现中尺度地形对暴雨的落区和强度有重要影响。主要表现在地形迎风坡作用、特殊地形辐合抬升作用、地形中尺度系统影响。初始湿度场的改变在模拟雨区和雨强时,对于水汽输送弱的地方,形成降水的水汽对初始时大气中的水汽含量依赖很强;对于有强水汽输送的区域,水汽初值并不是强降水的决定因子。     

近56年来中国四季降雨事件演变特征的空间差异分析

全球气候变化背景下不同季节降雨及其贡献率的空间分异特征是学界关注的焦点问题之一。本文采用535个站点的日值降水数据分析了1961-2016年中国四季降雨的空间差异性。结果表明：①中国四季降雨雨量和雨日具有明显的“东南高-西北低”的空间分异特征,而中国四季降雨雨量和雨日贡献率的空间格局相比前者差异较大。②在变化趋势上,中国四季降雨雨量和雨日及其贡献率在冬季增加趋势最明显,夏季减少趋势最明显。在波动特征上,中国四季降雨雨量和雨日及其贡献率波动特征在冬季最大,夏季最小。③不同季节降雨雨量和雨日的差异表明季风边缘区是中国四降雨的重要分界线。四季降雨雨量和雨日贡献率的差异特征与前者相比差异较大。降雨贡献率有助于深化认识全球气候变暖背景下的降雨变化特征。     

土壤碳储量研究方法及其影响因素

近年来，碳储量问题日益成为全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题。土壤是陆地生态系统的核心，研究土壤碳储量及其影响因素对正确评价土壤在陆地生态系统碳循环以及全球变化中的作用有重要意义。文章综述了土壤碳储量研究常用的五种统计方法，总结分析了植被、气候、土壤属性以及土地利用方式等多种自然因素和人文因素对土壤碳储量的影响。     

基于多源遥感的森林变化对区域温度影响的监测方法研究进展

人类活动通过改变土地覆被促成森林面积变化,推动碳收支和地表能量平衡发生相应变化,进而影响全球和区域尺度的气候。现有森林变化对区域温度的影响研究主要集中在有限精度的森林变化数据与温度数据结合的简单统计方法,但高可靠度的森林变化及其生物物理过程对区域温度的影响研究表明,准确、全面地理解森林与气候之间的生物物理相互作用机制,能为森林生态系统的全面评估提供科学支撑。笔者综合分析了基于多源遥感的森林变化结合其生物物理过程对区域温度影响的多种监测方法,结果发现:①多源中高分辨率森林变化数据的有限可用性一直阻碍着对温度变化影响的精准量化;②集成遥感观测数据的多种方法在量化森林变化的生物物理机制对于区域温度变化影响的评价不一致。因此,森林变化的生物物理机制及其温度效应是一个值得深入分析的问题。未来需要充分发挥多种数据源合理集成后用于解释森林响应气候效应方面的交叉优势,理解生物物理机制与生物化学机制共同作用下的森林变化、碳循环与气候的交互关系,并通过森林生态系统的合理经营与管理实现其气候效益最大化。     

Change of precipitation intensity spectra at different spatial scales under warming conditions

The long-term change of the whole spectra of precipitation intensity in China is examined using observed daily data recorded at 477 surface stations for the period from 1961 to 2008. The results show a spatially coherent decrease of trace precipitation despite different reduction magnitudes among the regions. For measurable precipitation, significant regional and seasonal characteristics are observed. In autumn, the whole measurable precipitation decreased over Eastern China (east of 98°E). In summer and winter, a significant increase of heavy precipitation and decrease of light precipitation are detected south of Eastern China. In Western China, measurable precipitation is found to have increased in all four seasons. Composite analysis reveals a quasi-linear relationship between increasing surface temperature and precipitation on a global scale. The responses of precipitation at different intensities to the increased temperature are distinct, with a significant spectra-shifting from light to heavy precipitation. Compared with precipitation over the ocean, the amplification of heavy precipitation over land is relatively less, most likely constrained by the limited water supply. The response of regional precipitation to global warming shows greater uncertainties compared with those on the global scale, perhaps due to interference by more complex topography and land cover, as well as human activities, among other factors.     

快速城市化对上海代表站降水的影响

通过比较上海城区代表站洋泾和乡村代表站夏字圩1979—2014年日降水记录,对各降水要素进行对比分析,辨识2000年前后2个站降水阶段性变化规律及其差异,揭示城市化对局地降水的影响特征。结果发现:2000年之后上海城市化进程明显加速,且2000年前后洋泾和夏字圩2个站的降水关系发生了系统变异,降水差异明显扩大。由于洋泾和夏字圩均位于太湖东部平原地区,且台风性降水的阶段变化特征基本一致,因此剥离区域降水变异的影响后,将1979—2014年洋泾站降水表现出异于夏字圩站的阶段性特征主要归因于城市化局地增雨效应,且2000年以来上海快速城市化总体上对城区代表站的降水产生了显著的强化作用,增加了强降水事件发生的概率。     

深圳河流域城市化对河流水文过程的影响

深圳河流域是典型的高速及高度城市化区域。基于1988?2006年长时间序列降雨资料, 借助RS和GIS技术, 通过SCS模型对该流域降雨径流关系进行模拟, 并结合流域内常住人口污水排放分析, 研究城市化对流域天然径流深、下垫面径流系数和年径流总量的影响。研究结果表明: 20年来深圳河流域土地利用结构由农业用地迅速向城市建设用地转化, 流域人口增加导致排河污水量增幅达到2.56倍; 天然径流深呈现逐年上升趋势, 并且与降雨量表现出较高的相关性, 依据M-K突变分析得到1993年为天然径流深突变年份; 土地利用导致径流系数向高值发展, 但强降雨弱化了径流系数对于径流量的影响; 年径流总量整体呈现增大趋势, 主成分分析表明降雨是影响径流总量的主要因素, 但流域土地利用和人口的城市化效应不可忽略。     

气候变化背景下中巴经济走廊崩滑灾害危险性动态评价及预测

摘要：中巴经济走廊地处高山峡谷冰川地带,是全球气候变化最为敏感和复杂的地区。近年来,随着全球气候变暖,导致走廊内冰川融化、降雨增加,崩滑灾害频发,严重威胁着当地居民的安全和重大工程的顺利实施。本研究以中巴经济走廊北部山区为研究区,在分析区域自然地质环境和崩滑灾害分布特征的基础上,选取相对高差、坡度、坡向、曲率、岩组、断裂带密度、河网密度、距冰川距离、地震加速度、土地利用10个评价因子,通过信息量-逻辑回归耦合模型对研究区进行了崩滑灾害静态危险性评价。在验证模型可靠性的基础上,引入动态降雨及气温对崩塌滑坡危险性的影响,进行了动态危险性评价和预测。结果表明：中巴经济走廊北部山区崩滑灾害的较高危险区主要集中在红其拉甫至哈维连一带坡度陡峭的山区和地形起伏大的河谷两岸。受气候变化的影响,研究区较高危险区面积占比总体呈波动上升趋势。相关成果对中巴经济走廊的发展规划及防灾减灾具有重要指导意义。     

A multiscale soil loss evaluation index

IMPROPER LAND USE BY MANKIND IS ONE OF THE MAIN CAUSES OF SOIL EROSION[1].THROUGH CHANGING VEGETATIVE COVER,SOIL PROPERTY AND RUNOFF VELOCITY,LAND USE AFFECTS THE OCCURRENCE AND DEVELOPMENT OF SOIL EROSION[2―5].AS SCALE CHANGES,NOTABLE CHANGES WILL OCCUR IN THE INTER-ACTIVE MECHANISMS BETWEEN LAND USE AND SOIL EROSION.CURRENTLY,RESEARCH ON LAND USE AND SOIL EROSION IS CHAN…     

深圳城市化过程与水环境质量变化研究

选择深圳这个人类活动强度极大的城市作为案例地区，基于深圳多年的统计数据、环境数据以及影像的解译数据，进行回归和主成分分析，建立了城市化水平与城市水环境质量变化之间的回归模型．结果表明，城市用地比例是深圳河流综合污染指数变化的主要原因，这从另一方面表明，区域环境容量是评价区域环境质量的重要基础，单一强调排放量和排放控制不能全面地反映环境质量变化的原因．     

Recent decline in the global land evapotranspiration trend due to limited moisture supply

More than half of the solar energy absorbed by land surfaces is currently used to evaporate water. Climate change is expected to intensify the hydrological cycle and to alter evapotranspiration, with implications for ecosystem services and feedback to regional and global climate. Evapotranspiration changes may already be under way, but direct observational constraints are lacking at the global scale. Until such evidence is available, changes in the water cycle on land?a key diagnostic criterion of the effects of climate change and variability?remain uncertain. Here we provide a data-driven estimate of global land evapotranspiration from 1982 to 2008, compiled using a global monitoring network, meteorological and remote-sensing observations, and a machine-learning algorithm. In addition, we have assessed evapotranspiration variations over the same time period using an ensemble of process-based land-surface models. Our results suggest that global annual evapotranspiration increased on average by 7.1?±?1.0?millimetres per year per decade from 1982 to 1997. After that, coincident with the last major El Ni?o event in 1998, the global evapotranspiration increase seems to have ceased until 2008. This change was driven primarily by moisture limitation in the Southern Hemisphere, particularly Africa and Australia. In these regions, microwave satellite observations indicate that soil moisture decreased from 1998 to 2008. Hence, increasing soil-moisture limitations on evapotranspiration largely explain the recent decline of the global land-evapotranspiration trend. Whether the changing behaviour of evapotranspiration is representative of natural climate variability or reflects a more permanent reorganization of the land water cycle is a key question for earth system science.     

Increase in observed net carbon dioxide uptake by land and oceans during the past 50 years

One of the greatest sources of uncertainty for future climate predictions is the response of the global carbon cycle to climate change. Although approximately one-half of total CO(2) emissions is at present taken up by combined land and ocean carbon reservoirs, models predict a decline in future carbon uptake by these reservoirs, resulting in a positive carbon-climate feedback. Several recent studies suggest that rates of carbon uptake by the land and ocean have remained constant or declined in recent decades. Other work, however, has called into question the reported decline. Here we use global-scale atmospheric CO(2) measurements, CO(2) emission inventories and their full range of uncertainties to calculate changes in global CO(2) sources and sinks during the past 50 years. Our mass balance analysis shows that net global carbon uptake has increased significantly by about 0.05 billion tonnes of carbon per year and that global carbon uptake doubled, from 2.4?±?0.8 to 5.0?±?0.9 billion tonnes per year, between 1960 and 2010. Therefore, it is very unlikely that both land and ocean carbon sinks have decreased on a global scale. Since 1959, approximately 350 billion tonnes of carbon have been emitted by humans to the atmosphere, of which about 55 per cent has moved into the land and oceans. Thus, identifying the mechanisms and locations responsible for increasing global carbon uptake remains a critical challenge in constraining the modern global carbon budget and predicting future carbon-climate interactions.