亚洲沙尘的气候与环境效应

沙尘气溶胶是大气颗粒物的重要组成部分,不但在环境变化研究中占有重要地位,也是重要的气候驱动因子之一。由于问题本身的复杂性,当前对沙尘气溶胶直接气候强迫的估计存在极大的不确定性,间接效应的不确定性更大。此外,气候和环境的改变又反馈于亚洲沙尘的产生、输送与沉降。在国际科技合作重点项目支持下,我们对亚洲沙尘发生、发展规律及其气候和环境效应进行了几年时间系统、深入的探索研究。     

沙尘暴天气环境质量等级划分与预警系统建立研究

沙尘暴天气环境质量等级划分与预警系统建立研究提出沙尘天气源地的概念,并根据传输和影响对其进行了分类,对影响中国的沙尘天气的传输路径进行了分类总结,对典型沙尘天气过程进行了模拟研究;建立了沙尘暴天气环境质量等级划分复合指标体系,确定了沙尘暴天气环境质量贡献的贡献率和绝对贡献;建立了沙尘天气的预警预报系统,提出了减缓沙尘天气的应对策略。结合我国的实际情况,在我国西北地区和北京开展了现场观测和资料分析,开展了沙尘暴天气环境质量等级划分与预测系统建立研究,该研究具有十分重要的科学意义和良好的应用前景。     

武清地区雾霾预报服务系统开发与应用示范

华北平原地区是中国工农业发达和人口稠密的区域之一,随着最近几十年的经济快速发展,这一区域的煤、石油和天然气等矿物燃料的消耗迅速增多,由于工业燃烧和交通运输等过程排放的一次污染物以及从（半）干旱地区输送来的沙尘等共同导致了华北地区严重的气溶胶污染,而由此产生的雾、霾天气下的低能见度事件也频繁出现在这一地区。天津市武清区地处京津之间,是京津主通道的关键节点,但同时来自北京和天津的污染物在不同的天气条件下也会影响该地区,气象观测资料也显示,武清也是大雾、霾等低能见度天气高发地区,因此研究该地区雾霾等低能见度天气发生成因及其天气气候背景,开发适合区域特点的雾霾预报技术不仅对本地交通运输提供安全保障,对农业生产减少损失,提高人们生活质量有积极的促进作用。     

资料:近年沙尘天气一览

中国环境监测总站的监测结果表明,我国2004年以来发生沙尘天气6次,与近年同期(3月10日以前)相比,较2003年增加4次,较2002年增加3次,与沙尘天气频发的2001年相比,减少3次。其中,影响范围达到和超过5省(自治区、直辖市)的沙尘天气2次,受到沙尘天气影响的省(自治区、直辖市)为11个。2003年,我国发生沙尘天气11次,影响范围达到和超过5省(自治区、直辖市)的沙尘天气3次,受到沙尘天气影响的省(自治区、直辖市)为9个。2002年,我国发生沙尘天气16次,影响范围达到和超过5省(自治区、直辖市)的沙尘天气5次,受到沙尘天气影响的省(自治区、直辖市)为19个…     

中国气候变化与气象灾害的联系

近二十年来，气候变化，特别是全球变暖问题引起了各国政府和公众的高度重视。最新的观测研究结果表明，全球平均温度自19世纪以来升高了大约0．6℃。气候是在较长时间内的天气特征的综合，但这种综合绝非简单地指平均值，某地出现的天气条件的概率和极端值也都属于气候。气候的定义从其本质上看与某种天气事件的概率分布有关。当某地天气的状态严重偏离其平均态时，就可以认为是不易发生的事件。在统计意义上，不容易发生的事件就可以称为极端事件。干旱、暴雨洪涝、高温热浪和低温冷害等事件都可以看成极端气候事件。某一地区的极端气候事件（如热浪）在另一地区可能是正常的。平均气候的微小变化可能会对极端事件的时间和空间分布以及强度的概率分布产生巨大影响。事实上，当某地的气候长期处于一种稳定的状态时，人类和生态系统等与之相适应。但气候发生变化时，一些极端的天气和气候事件频繁发生，会产生重大的自然灾害。     

海洋有机气溶胶与海—气系统相互作用过程与机制研究现状及展望

海洋有机气溶胶与海—气系统相互作用是地球系统关键过程之一。然而，现有主流地球系统模式中缺少海洋有机气溶胶关键演化过程，导致对海洋有机气溶胶与海—气系统相互作用的过程和机制认识匮乏，全球气候变化预测具有很大的不确定性。针对海—气系统变异如何影响海洋有机气溶胶的生成和演化，以及海洋有机气溶胶的气候效应如何影响海—气系统两个关键科学问题，提出3个方面研究内容，包括海—气系统对海洋有机物排放的作用机制、海—气系统对海洋有机气溶胶理化性质的影响、海洋有机气溶胶气候效应对海—气系统的影响。通过构建海洋有机气溶胶演化过程及其气候效应的数值模型，阐明海洋有机气溶胶与海—气系统的相互作用过程与机制，为降低气候预测不确定性和应对气候变化提供科学依据。     

沙尘暴的数值预报与卫星资料同化技术研究

沙尘暴是一种强灾害性天气,不仅对工农业生产、交通、建筑设施、人民生命财产等造成严重危害,而且可对全球和区域的气候和生态系统产生重要影响.近年来,沙尘暴作为一个全球性的气候与环境问题,受到了各国政府的高度关注.     

亚洲风尘循环的过程、机制和环境效应研究进展

亚洲风尘是全球风尘循环中的重要组成部分,其对东亚乃至北半球的气候、生态系统和人居环境产生深远的影响。鉴于亚洲风尘循环在气候环境变化研究中的重要性,国家重点研发计划"全球变化及应对"重点专项于2016年7月正式设立"亚洲风尘循环的过程、机制和环境效应"项目开展相关研究。自启动以来,项目针对亚洲风尘的源汇模式、时空特征及其与全球变化的相互作用等关键科学问题,开展了大量的野外调查与实验分析以及数值模拟工作,在现代和地质时期亚洲(中亚-东亚-北太平洋)风尘排放、迁移和沉降的时空变化特征及其影响机制、亚洲风尘源区风沙活动的生态环境效应以及大气环流对亚洲气溶胶分布及亚洲干旱和季风区降水变化的影响等方面,取得了一系列阶段性进展,本文就此进行了概括和总结,在简要描述亚洲风尘研究背景的基础上对已经取得的主要阶段性成果进行了重点介绍。     

中国西南地区石漠化遥感调查监测关键技术研究及预警预报

喀斯特石漠化即石质荒漠化，是指在亚热带喀斯特地区脆弱的生态环境条件下，由于自然或不合理的人类活动作用下，导致植被遭受破坏、土层严重流失而引起基岩逐步裸露的生态退化、地表呈现荒漠化景观的过程（图i）。喀斯特石漠化成为继西北地区沙漠化和黄土地区水土流失之后的我国第三大生态问题，近年来引起众多专家学者的高度重视，并成为研究热点。它已经成为西南喀斯特地区一个严重恶化的生态环境问题之一，涉及滇、黔、桂、湘、川、渝、鄂、粤等八省、市、自治区，约339个县（市），面积约74万平方公里，居住约i亿人口的广大地区，影响的因素多。喀斯特石漠化问题越来越制约着当地经济社会的发展。     

沙尘暴的长时间序列遥感数据分析系统和产品集成平台建设

课题总目标: 依据遥感数据的时间一致性、空间均匀性等原则,研究完成长时间序列卫星遥感数据的定标、定位及其归一化处理;基于成熟的业务化遥感算法,建立长时间序列卫星遥感沙尘专题数据集和与沙尘相关的地表状态参数遥感集;开展我国沙尘发生、发展、运移规律、沙尘天气的时空变化规律和长期变化趋势研究,建立沙尘暴的长时间序列遥感数据分析系统;建立沙尘暴监测预报分析产品集成平台,实现沙尘暴历史数据、气候影响分析产品、遥感实时监测产品、数值模式预报产品的集成显示.     

平流层大气基本过程及其在东亚气候与天气变化中的作用

平流层位于对流层之上,约占大气总质量的15%,拥有地球生命紫外保护伞的大气臭氧层;该大气层自上受到太阳辐射的作用,自下受到对流层大气波动上传的作用,还受到自然过程和人类活动所产生物质向上输送的作用,产生了本质上不同于对流层的动力学、物理学和化学过程。这些过程在以下三个方面对我国国家重大需求有重要作用：①科学预测气候变化,为可持续发展规划与环境外交提供科学依据。平流层大气成分分布与状态,对于驱动对流层气候变化的关键因子--对流层顶辐射强迫的强度与变化具有重大的控制作用。人类活动产生的温室气体与化学反应活性气体,通过平流层化学-辐射过程对于对流层气候的辐射控制以及通过动力与物质输送的影响,是预测全球和区域气候变化的国际公认的缺失环节之一;②为建立和改善区域性天气气候的中长期预报途径与方法提供科学基础。天气气候的中长期预报对于防灾减灾工作具有极大的重要性,目前大气科学界尚缺乏有效的预报理论与方法。已有研究表明,平流层过程对于许多天气气候过程存在着超前一周以上的“先兆”信号,在作用机制上亦有一定的理论依据。加强我国研究平流层过程在中长期天气预报中的作用,提出预测理论与方法十分迫切;③为我国临近空间高技术国防活动的平流层环境保障建立基础。目前,20～100公里大气层已成为国防和人类活动新的制高点。平流层大气动力、化学成分和辐射环境及其变化的预测预报方法的建立即将成为重大的应用需求。     

“荒漠化”与“沙漠化”

荒漠化与沙漠化是当今全球共同面临的严重问题和研究的热点,但研究中存在有概念混杂、界定不清等问题。本对概念由来的分析为基础,介绍了目前对荒漠化概念和沙漠化概念的主要争议,探讨了荒漠化与沙膜化的定义其基本含义,并阐述了荒漠化、沙漠化、沙化与风沙化之间的联系与区别。     

东亚地区云对地球辐射收支和降水变化的影响研究

云覆盖地球表面约60%的区域。云通过反射太阳辐射造成地气系统变冷和通过吸收地表与云下大气的长波辐射使地气系统变暖,这两种效应显著地影响着地气系统的辐射收支平衡。同时,云通过影响大气水分输送和降水调节大气水循环,是大气中重要的水汽调节器。然而,历次政府间气候变化专门委员会(IPCC)评估报告和很多研究都指出,云是迄今为止影响气候变化和气候预测诸多因子中非常重要却又不确定性最大的因子。低云增加4%即可抵消二氧化碳浓度加倍引起的2~3℃增温,反之会扩大相应的增温效应。东亚地区处于亚洲季风区,又是温室气体和大气污染物高排放区,使得该地区的云-辐射-降水具有鲜明的区域特征。目前对东亚地区气候模拟的偏差和不确定性均与云辐射过程及其反馈有关。因此,极有必要研究东亚地区云对于辐射收支和温度的影响、揭示其与降水的关系及机制,为准确预估全球增暖情景提供科学基础。进而为国家制定保护环境和减缓全球变化的各项政策、进行国际气候变化外交谈判提供科学支撑。     

“看海”还是抗旱“西部变暖变湿”现象再引关注

正一个地方水资源的重要来源就是降水,因此,气候在很大程度上决定了一个地方的水资源禀赋。去年,一则有关"我国西部正在变暖变湿"的新闻刷屏:西北地区一些干涸多年的湖泊再现碧波,荒芜的戈壁逐渐显现绿色,降水量出现增加趋势,一切似乎都在宣告,西北地区正在变暖变湿。3月23日是世界气象日,今年的主题是"气候与水",有关"变暖变湿"现象的讨论再次引发关注。     

实现碳中和根本意义在哪里

随着人类活动对全球气候的影响,气候危机的影响范围越来越大,越来越严重,几近无处不在.由于全球变暖,我们正在经历热浪、洪水、干旱、森林火灾和海平面上升等一系列灾害性天气气候事件.全球平均气温正以前所未有的速度上升,全球变暖水平保持在相比工业化前不超过1.5℃的可能性迅速降低,人类跨越不可逆转的翻转点的风险也在增加. 2020年9月,中国向世界宣布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标.这不仅是我国积极应对气候变化的国策,也是基于科学论证的国家战略:既是从现实出发的行动目标,也是高瞻远瞩的长期发展战略.     

祁连山生态修复人工增雨关键技术及应用

祁连山区位于青藏高原东北部边缘,是我国西北地区重要的生态屏障,素有 "高原水塔"之称,是河西走廊的生命之源,其发源的石羊河、黑河、疏勒河等内陆河不仅是该区域工农业和生活用水的重要来源,而且对山区和内陆河下游生态环境有重要影响.近年来,随着全球气候变暖,祁连山山区已出现森林覆盖率持续降低、草原退化、地下水位下降、雪线上升...     

霾、雾与浮尘

地球大气中一直含有大量微小的灰尘、烟粒、硫酸盐、硝酸盐、铵盐等颗粒物质,气象学上将这些悬浮在空气中的微小的颗粒物质称为大气气溶胶。通常情况下,自然界能够较长时间悬浮在空气中的气溶胶粒子,直径在10微米以下,肉眼不能分辨,因此不会引起人们的注意。在特定的气象条件下(如静风、逆温等稳定大气状态下),如果人类社会向大气排放过多的污染物质,使空气中的气溶胶不断在某一区域聚集致使其浓度过大,产生可见的光散射作用,人们就能感觉到大气混浊、视野模糊。如果由于悬浮在空气中不可见的微小颗粒散射作用出现水平能见度小于10千米的天气现象时,就称霾(音mái)。形成霾的核心物质是悬浮在空气中的微小颗粒,这些颗粒的直径分布在0.001微米到10微米之间,它们对光线的散射作用,使空气变混浊,影响视野。在有霾的天气里,看远处的物体如同隔了一层纱,物体颜色减弱、边缘模糊。由于直径在10微米以下的颗粒物属于可吸入颗粒物的范畴,能够通过呼吸直接进入人的呼吸系统,诱发各种呼吸系统疾病,因此有霾的天气里要减少户外活动或采取个人有效防护措施。形成霾的颗粒来源于自然和人类活动排放。自然界产生的颗粒物主要包括灰尘、矿物、硫酸盐、硝酸盐等气溶胶物质;人类活动排放的颗粒物主要包括燃烧化石燃料(煤和石油等)和生物质燃烧(植物秸秆、动物尸体和生活垃圾等)、工业生产和生活活动等过程中,产生大量含有很多有毒和有害水溶性粒子的气溶胶。严重的城市空气污染会加大霾发生的频率,稳定的大气状态是发生霾的重要天气条件。人类可以通过控制大气中的工业排放量或保护植被、改善自然环境等减少霾发生的频次,却无法人为清洁整个大气层。大气的净化主要依靠自然过程自我净化。形成霾的粒子依靠自身重力作用降落到地面的过程非常缓慢,但在不稳定大气状态下,形成霾的粒子会在风或对流作用下向远处和高空输送,在光化作用或遇到合适的水汽条件时,作为云、雾的凝结核,形成云、雾和雨滴,最终降落到地面。清除空气中悬浮粒子最直接有效的自然过程是降水冲刷。容易与霾混淆的天气现象有雾、轻雾(旧称霭)和浮尘,它们的共同特征是使能见度恶化,影响视程。它们的区别主要有几个方面：第一,形成条件和所含颗粒物不同。起雾过程本质上都是由于空气中的水蒸气遇冷达到饱和,空气相对湿度达到100%,就产生了凝结态的雾滴(能悬浮在空气中的微小水滴),因此,形成雾和轻雾现象的物质颗粒主要是水汽。霾和浮尘天气一般相对湿度低于80%,因此形成霾和浮尘的天气现象的物质颗粒主要是“干粒子”。浮尘天气一般出现在大风、沙尘暴天气之后的无风或风较小的天气条件下,其颗粒物主要是裸露的地表或建设工地等处的尘土被风吹向空中,大风过后较大的尘土粒落地,而直径在100微米以下的微小尘粒继续飘在空中并向下风方向移动,形成浮尘天气。霾一般出现在气团稳定、较干燥的天气条件下,粒子除包括尘土外更多的是其他气溶胶,粒子平均直径一般也比浮尘小。第二,影响视线程度不同。水平能见度低于1千米为雾,在1～10千米之间为轻雾。霾和浮尘的水平能见度均在10千米内。从视觉上来说,雾和轻雾通常为乳白色,浮尘一般呈土黄色,而霾在不同的光线背景下颜色有所变化——远处明亮的物体呈浅黄色或橙红色,暗的物体则呈蓝灰色。第三,形态和尺度不同。雾一般呈乳白色,像云一样,不均匀,有雾区与无雾区有明显界线,水平尺度大小相差悬殊,垂直厚度一般在几百米以下。霾和浮尘比较均匀,与晴空区没有明显的界线,水平尺度在数十千米以上,垂直厚度可达数千米。第四,对环境的影响不同。自然界的雾除了影响交通,不会影响人类健康,有利于促进植物生长。形成霾和浮尘的颗粒物会严重损害人类健康,也会影响植物的正常生长。2006年4月16—17日的一场浮尘天气,仅在北京市的降尘量就达到30万吨,北京市民经历了从黄天到黄地的过程,看到了北京一夜之间成为土城,但未必能想到如果没有“及时雨”冲刷,植物将被叶面上的尘土憋死。期盼着“阴霾终将去,浮尘昨日天”,各国政府和全人类正在为此努力着。     

对“荒漠化”一词的认识和体会

随着全球环境的恶化 ,各国政府对生态环境建设及荒漠化防治工作非常重视。 1 992年联合国环境和发展 (简称“环发”)大会之后 ,一百多个国家签署了《联合国防治荒漠化公约》 ,以下简称《公约》。我国是该公约的缔约国之一 ,是世界上防治荒漠化的一支最活跃的力量。近年来 ,由于全球气侯变化及人类不合理活动的影响 ,风沙灾害、水土流失等对我国西部大开发十分不利 ,荒漠化成为环境、经济、社会可持续发展的重大问题 ,我国政府和国家领导人对此十分重视。因此荒漠化问题在全国范围内受到广泛的关注 ,在媒体上、学术刊物上有很多宣传报导 ,一…     

科学争议之嬗变:中日“沙尘”历史纷争研究

通过分析日本历史文献,认为中日"沙尘"之历史纠葛是由多种因素纠缠而成的复合型科学与社会问题。基于将长期模糊的"霾"与"沙尘"历史资料的不确定性进行甄别与区隔,纠正日本所谓古代"霾"天气是一种"来自中国大陆的历史性灾害"之错误印象。通过揭示该灾害天气的历史文献记录在日本的稀缺,证明"沙尘"并非该国古代重要灾害性天气。近代气象科技进入日本后,东亚"沙尘"天气与中国大陆之间正式实现挂钩。而未来的新一轮东亚沙尘活动活跃期以及两国关系转冷引发的政治对立与话语挑衅,使得这一纷争逐步激化。通过梳理两国官方与学界近年来化解中日"沙尘"纷争的努力,可知该问题的解决之道还在于舆论喧嚣之外的务实治理举措。     

强对流天气的雷电活动及其与降水和动力结构的关系研究

强对流天气不仅常产生强烈的降水、破坏性大风和冰雹等严重的天气灾害,而且还伴有强烈的雷电,造成雷击灾害,给当地的工农业生产和人民生活带来严重的损失。对冰雹、暴雨、大风等灾害性天气的闪电时空分布特征及其预报性的研究缺乏系统性,已经严重制约了雷电的监测预警预报业务。