黑龙江省未来30和50年气候变化预测

利用CCCma,CCSR,CSIRO,Gfdl和Hadley气候模式,对黑龙江省齐齐哈尔、佳木斯、哈尔滨和牡丹江等4个地区未来50年(2005～2050年)内,在GG,GS情景下的气温变化进行了数值预测.结果表明,在GS情景下,到2030和2050年,气温较目前均有较大增高.2030年年均温度可增高1.94℃,其中春季增高2.06℃,夏季增高1.29℃,秋季增高1.79℃,冬季增高2.66℃,说明冬季增温最大,依次为春季、秋季和夏季;其中西部齐齐哈尔增温最大,其次为佳木斯,再次为哈尔滨和牡丹江.2050年气温继续增高,年均将增高2.42℃,其中春季增高2.13℃,夏季增高1.68℃,秋季增高2.56℃,冬季增高3.21℃,冬季仍然是四季中增幅最大的,其次为秋季、春季和夏季.如果按GG情景考虑,未来气温较GS情景还要高出1℃,增温最大的仍为西部齐齐哈尔,增温最小的仍为牡丹江.     

基于GIS的华东地区高温灾害危险性分析

基于高温灾害危险性分析基本思路,运用Pearson-Ⅲ型概率模型进行高温强度—频率估算;借助ArcGIS地统计分析和栅格重分类工具开展华东地区高温灾害危险性评估与分区。研究表明:100年一遇情景下,华东7省市高温强度分布在0～73.25 d/a,且以35～65 d/a最为集中;高温灾害强度在空间上呈现出"中心—外围扩散"模式,即以福建省的南平和永安为高温中心,依次向外围递减;到江苏省和山东省则出现明显的高温"低值"区域。高温高危险等级分布在江西、福建和浙江交汇区域,低危险等级广泛分布在江苏、安徽和山东等地;随着重现期降低,高温危险等级逐渐降低,高危险区域面积逐渐减少。     

地球工程对中国未来降雨时空分异格局的潜在影响(2010-2099)

《巴黎协定》确定的1.5℃和2℃温控目标下,全球减排压力剧增,因此地球工程温控手段被多次讨论。针对地球工程中讨论最多的太阳辐射管理,基于BNU-ESM模式的地球工程(G4实验)和非地球工程(RCP4.5)两种情景,以2010-2099年中国日值降雨量数据对两种情景下的中国降雨量时空分布及其差异进行统计分析。结果表明:(1)在时间序列上,地球工程有利于中国整体降雨量的增加。2010-2099年和2020-2069年两种情景下的中国降雨量呈增加趋势,且2010-2099年地球工程情景下的降雨量增加趋势大于非地球工程,而2020-2069年两种情景下变化趋势的相差幅度不大。2070-2099年,地球工程实施结束后,地球工程情景下的降雨量呈增加趋势,而非地球工程呈减少趋势;七大地理分区的降雨量变化趋势在地球工程情景下高于非地球工程。(2)在空间格局上,不同研究时段在两种情景下的中国降雨量空间分布相似,仅面积分布有所不同。地球工程实施期间多数地区降雨量减少,地球工程结束后的2070-2099年降雨量明显显著。(3)2010-2099年地球工程情景下的降雨量呈增加趋势的面积多于非地球工程,尤其是2070-2099年地球工程实施结束后中国降雨量增加区域明显增多。降雨量波动特征在地球工程情景下相比非地球工程整体有所减小,地球工程情景下的中国降雨年际变化相对稳定。     

中国极端高温未来情景下的公路暴露度分析

采用国际耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)中20个气候模式的试验数据,以及OpenStreetMap的中国公路数据,采用极值分布对年最高气温进行拟合,预估2030年和2050年RCP4.5和RCP8.5两种情景下不同重现期的极端高温分布及其变化,分析极端高温下中国公路网暴露度的时空格局,并对不同阈值下的暴露度敏感性进行分析。研究表明:①中国极端高温呈明显上升趋势,2050年与2030年的中国极端高温空间分布差异将大于2030年与2015年的差异,且RCP8.5与RCP4.5情景的差异随着时间的增长不断扩大;②相比于基准时间(2015年),中国公路对极端高温的暴露度无论在何种情景都将增长,且增速随着时间增大;③不同高温影响阈值下的公路暴露度具有显著空间分布差异;④公路暴露热点区域范围将由华北向南逐渐扩张,由数个小区域逐渐融合为一个大区域,公路暴露度东部区域较西部区域严重,京津冀地区暴露度尤其高。     

基于SSPs的未来全球陆地极端降水强度的空间分异特征预估

采用SSPs情景下BCC-CSM2-MR模式输出的2015-2100年的全球日值降水数据,基于采用超阈值取样方法和韦伯分布理论,计算了全球陆地极端降水的阈值和强度的空间差异特征。结果表明:①不同SSPs情景下全球陆地的极端降水阈值空间分布具有相似性,且差异较大的地区主要分布在中纬度地区。其中SSP1-2.6情景下的阈值与SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景的空间相关系数分别达到了0.73、0.71、0.70和0.69（n=16 941）,均通过了0.01显著性水平的检验。②不同SSPs情景下的全球陆地极端降水强度空间分布具有相似性,仅在强度和面积上有所差异,呈现出区域和次区域特征。同一SSP情景下的全球陆地极端降水强度之间的空间相关系数,随着重现期的增加而减小。③SSP5-8.5与SSP1-2.6情景下的全球陆地极端降水强度差异在热带和季风区主要以正差异为主,其分布面积和强度随着年遇型增加而增加。     

海平面上升引发的极端高水位的频率风险评估模型及其应用——以宁波为例

海平面上升是全球变化研究的热点,海平面上升引发的极端高水位事件将严重威胁沿海城市的经济发展和社会生活。因此在当前气候变化背景下,开展极端高水位事件的风险评估显得尤为重要和迫切。对此引入频率风险思想,从极端高水位事件发生的频率、强度和造成的后果等角度构建了频率风险的概念模型和评价指标体系,建立了基于耿贝尔极值法、灰色Verhulst模型和Arc GIS平台的极端高水位频率风险评估模型;以浙江省宁波市为例,进行了气候变化情景下不同极端高水位发生频率对我国沿海城市遭受经济损失的风险评估实验。结果表明,基于国内外众多学者对我国极端高水位预估情景,2050年极端高水位事件的发生频率预期将远大于当前,沿海城市岸堤的防范能力较之目前将有大幅度的降低;并给出了不同强度的极端高水位事件对宁波市构成潜在威胁和经济损失风险的定量评估。     

基于综合灾害风险防范模式的台风灾害防御效益评价研究初探

以综合灾害风险防范模式作为理论基础,从中国气象防灾减灾工作机制的特点出发,结合当前的社会学和经济学研究方法,构建包含气象服务水平评价、灾害防御行为评价的防灾减灾综合效益评价指标体系,涵盖从前期预报预警,到后期灾害应对的3个一级指标,8个二级指标和17个三级指标;并基于社会学调查的技术方法,实时跟踪2017-2018年登陆中国东部的17次台风天气过程,在针对当地的公众、政府机构以及社会联动部门人员开展问卷调查的基础上,开展台风灾害防御效益评估研究。根据调查数据和综合评估方法,计算出2017-2018年期间17次台风气象灾害防御过程中所避免人员伤亡数,公众减少经济损失量,以及为社会所带来的综合效益值。研究结论可以为政府和利益相关方进行成本效益核算,提升气象灾害综合防御能力提供科学依据。     

基于情景分析的地震人员死亡快速评估

震后人员死亡快速评估对地震应急响应启动十分重要。基于震级、烈度和发震时间三个影响地震人员死亡的主要因素,构建三级地震应急基础情景;考虑地震人员死亡评估过程的不确定性,以我国1970-2015年183次破坏性地震为样本,运用信息扩散理论估算各地震应急基础情景下人员死亡率期望值及死亡率区间概率值,基于地震烈度分布图与人口密度数据评估受灾人口,进而建立基于情景分析的地震人员死亡快速评估模型;在此基础之上,利用该模型对近几年发生的地震进行死亡人数及区间评估,验证模型的精度,并选取两个较为典型的模型进行精度对比,结果表明基于情景分析的地震人员死亡快速评估模型精度更高,且死亡人数区间评估形式使模型适用性更强,能够为震后应急响应启动提供理论依据。     

基于NEX-GDDP数据集的青藏高原牧区雪灾风险预估

依托中国逐日雪深模拟预估数据集、草地生产力数据、气象站点数据、灾害统计资料以及统计年鉴,选取了历史基准时段(1986—2005年)、未来近期(2016—2035年)和未来远期(2046—2065年)三个时间段,以及RCP4.5和RCP8.5两种情景,分析了青藏高原牧区雪灾危险性、牧区牲畜暴露量以及脆弱性,在此基础上,定量预估了青藏高原畜牧业雪灾风险。结果表明：(1)青藏高原区域内,中国逐日雪深模拟预估数据中,CESM1-BGC模式模拟的积雪深度数据更接近于站点雪深观测值,模拟精度最高,此次研究选用该模式下雪深数据识别雪灾危险性。雪灾危险性从时序看,相比于历史时期,RCP4.5情景下未来近期、未来远期和RCP8.5情景下未来近期、未来远期发生雪灾危险性的范围减少6%、11%、6%和14%;但是雪灾危险性强度减弱并不明显,RCP4.5情景下,未来远期,甚至增强;空间分布来看,危险性指数较高的区域主要分布在藏北高原、冈底斯山脉沿线、昆仑山脉西段沿线、祁连山脉沿线、三江源区域和横断山脉山脉区域。(2)与2000年青藏高原牧区草地载畜量相比,2017年载畜量增加11%,未来载畜量将可能进一步增加...     

基于CI和强度分析方法的四川冬春季干旱事件变化特征

区域气象干旱动态变化过程和转换规律的研究对灾害预警与应对有重大意义。利用1985-2015年四川30个气象站点逐日20-20时降水量、平均气温资料,采用综合气象干旱指数(CI)与intensity analysis等方法,从干旱事件频次、干旱等级变化强度和干旱等级转换三个方面,分析了近30年四川冬春季干旱事件的变化特征,结果表明:1985年冬-2015年春四川冬春季干旱事件发生频率高、持续时间长、强度大;区域性干旱事件发生率高达77.78%,4月发生区域性干旱事件的频次最高;1985年冬-2015年春四川冬春季干旱等级变化强度表现出"快-慢-快"的变化特征;其中,2005年冬-2015年春较往年有变干趋势;1985年冬-2015年春四川冬春季干旱等级转换较活跃,各干旱等级的转换速率不尽相同,主要集中在轻旱、中旱、重旱三个等级,且有增加趋势。     

基于情景分析的LUCC和气候变化对南盘江流域径流的影响

为揭示土地利用/土地覆被变化(Land Use and Land Cover Change,简称LUCC)和气候变化对南盘江流域径流的影响,基于情景分析,运用SWAT (Soil and Water Assessment Tool)模型,定量研究不同土地利用类型和气候要素对流域内径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5两种排放情景对流域未来径流的变化进行预估。结果显示:①南盘江流域SWAT模型的率定期参数R~2、Ens分别为0.68、0.67,验证期R~2、Ens分别为0.65、0.63,SWAT模型适用于南盘江流域的径流模拟;②不同土地利用类型对比情景显示,农业用地、林地、草地对产流的贡献次序分别为,农业用地最强,草地次之,林地最弱;气候变化情景显示,径流变化与气温变化成反比,与降雨量变化成正比,且径流变化对降雨量变化更为敏感。③2006-2015年间,LUCC、气候变化二者均会导致南盘江径流量的减少,但气候变化在径流变化中占主导作用。④在RCP4.5、RCP8.5两种排放情景下,南盘江径流在2021-2050年间都呈现减少趋势,减少速率分别为18.74×10~8m~3/10年和21.35×10~8m~3/10年,分别达到1974-2015年减速的1.37、1.56倍,减小趋势明显增强。     

安徽省农作物干旱损失动态评估模型及其试用

利用安徽省78个气象站1971-2005年资料,采用FAO Penman-Monteith模型和一季稻作物系数计算作物需水量,得到针对一季稻的农业干旱指标;在分析了1980年以来一季稻主要发育期变化不大的基础上,利用多年农业气象观测资料,采用詹森乘法作物-水分模型新解法进行一季稻干旱敏感性系数分解,得到一季稻逐旬敏感性系数;建立了基于农业干旱强度、作物敏感性和区域脆弱性的一季稻旱灾损失评估模型。试用结果表明,模型的相对误差大部分为20%～35%,绝对误差为2.9～4.0,基本满足业务应用。由于各地水稻品种不同,抗灾能力也有差异,因此模型误差仍偏大,需进一步修正模型,并加强抗灾能力对减轻灾害损失贡献的研究。     

农业旱灾对国家粮食安全影响程度的定量分析

旱灾是影响我国农业最严重的自然灾害。近10多年来我国每年有170~200万hm2农田遭受不同程度的旱灾,造成了巨大的损失,威胁着国家的粮食安全。然而,农业旱灾对我国粮食产量影响的定量分析尚未见有人研究。提出了一个衡量旱灾强度的定量模型,建立了旱灾粮食损失的估算方法,并对全国及各省区近10多年来的旱灾粮食损失进行了评估,定量分析了农业旱灾对我国粮食安全的影响程度,建立了旱灾强度与灾害粮食损失之间的时空数量关系。结果表明,旱灾对我国粮食安全的影响较为显著,1990-2005年间我国平均旱灾强度达13.8%,平均每年因旱灾导致的粮食损失达到2600万t,对国家粮食安全的影响为8%左右;粮食损失量可满足6000万人,相当于一个大省如河北省人口的需要。因此,加强农业旱灾监测评价,积极进行农业抗旱减灾,是保障国家粮食安全的重要措施。     

台风灾害时空特征分析与评估模型构建

基于1993—2016年中国热带气旋灾情资料分析台风灾害及其损失(死亡人数、受淹农田面积、直接经济损失)的时空特征，并构建定性和定量模型评估台风导致的直接经济损失。结果表明：(1)1993—2016年间三类灾害损失呈下降趋势，且局地受灾程度与区域经济发展和台风登陆频次密切相关；(2)沿海地区的登陆台风以中等强度为主，且目前的防台减灾政策有一定成效；(3)通过构建组合分类模型和BP神经网络回归模型可以更好地评估直接经济损失，且两个模型的最终预测精度均达到了较高水平(86.08%和80%)。     

中国高温致灾危险性时空格局预估

应用PRECIS模式模拟的气候情景数据,选取高温日数和热浪日数两个指标,对IPCC SRESB2情景下未来我国高温致灾危险性时空格局进行了预估。结果表明:在近期(2011-2040)、中期(2041-2070)和远期(2071-2100),全国年均高温日数从基准时段(1961-1990)的10.2d将分别增加到17.3d,22.6d和28.4d,年均热浪日数从基准时段的11.5d分别增加到22.6d,30.6d和39.0d;除了青藏高原,全国大部分地区的高温致灾危险性等级均有不同程度的提高,其中高温致灾危险性等级高于4级(包括4级)的地区在基准时段仅占全国总面积的3.8%,在近期、中期和远期将分别扩展到全国总面积的29.9%,51.3%和63.0%。     

地球工程对中国极端降雨致灾人口风险的影响研究

在地球工程对中国极端降雨致灾因子危险性影响的研究基础上,采用BNU-ESM模式的地球工程(G4试验)和非地球工程(RCP4. 5)日值降雨数据,以日均值降雨量的95%分位数定义极端降雨事件。同时结合IPCC SSP3情景下的中国分省人口数据,评估了中国极端降雨灾害受影响人口风险,并对两种情景下的风险进行对比分析。结果表明:地球工程能够有效降低中国整体极端降雨灾害受影响人口风险,且实施期间的降低作用高于实施结束期。两种情景下中国极端降雨灾害受影响人口风险的区域差异增大,地球工程未能改变中国极端降雨灾害受影响人口风险的相对格局,表明在当前Geo MIP模式设定的地球工程实施当量下,人类能够有效降低气候变化风险,且不影响区域气候相对格局。     

仅次于空气污染的噪音

正据环境保护部公布的《2017年中国环境噪声污染防治报告》显示,中国城市噪声污染问题非常突出,全国31个直辖市和省会城市中,约40%的城市夜间噪声超标。据国际标准化组织的调查,干扰睡眠、休息的噪声级阈值白天为50分贝,夜间为45分贝。我国也将住宅区噪声标准规定为白天不超过50分贝,夜间不超过45分贝。30分贝相当于两个人轻声交谈;40分贝与一般电冰箱的嗡嗡声相似;50分贝为中雨声;若声音超过70     

冻融循环对黏质粗粒土抗剪强度影响的试验研究

通过室内循环冻融循环试验和三轴不固结不排水(UU)压缩试验研究了循环冻融作用与细砾组含量(P_(2-5))对黏质粗粒土抗剪性能的影响。结果表明,冻融循环作用对黏质粗颗粒土的应力—应变曲线性状具有一定的影响,可使其由未冻融的应变软化向应变硬化转变的趋势,但随着细砾组P_(2-5)含量的增加,冻融作用对其影响逐渐减弱。随着冻融循环次数的增加,土样剪切强度呈现逐渐衰减,且在5～9次冻融循环次数后基本保持不变,多次循环冻融作用后剪切强度最大衰减幅度可达40%。弹性模量随冻融循环次数的增加上下波动较大但整体呈现下降趋势。在抗剪强度指标方面,冻融作用对黏聚力影响比较显著,随着冻融循环次数的增加,黏聚力逐渐减小,最大衰减幅度可达65%,而内摩擦角上下波动较大无明显趋势。此外,随着细砾组P_(2-5)含量的增加,剪切强度、弹性模量及抗剪强度指标均呈现不同程度的减小,这与粗粒土内部粗颗粒和细颗粒占比及其强度发挥机制有关。     

基于竖向台阵地震记录的非线性场地反应研究

利用日本Ki K-Net台网中TCGH16竖向台阵在2009年1月到2014年6月间收集的1 646组地震记录,提取了原位等效应力-应变关系以及等效剪切模量比-应变曲线,建立了土动力学参数与地震动峰值加速度之间的关系,研究了非线性场地反应的阈值与程度。结果表明:(1) TCGH16台阵所处场地的等效剪切模量比曲线在等效应变超过线性阈值应变(约为2×10-5)时开始缓慢下降,在等效应变超过体积阈值应变(约为1×10-4)时迅速下降。(2)当地震动强度分别为100、200、400和800 cm/s2时,场地的等效剪切模量分别下降了约5%、11%、22%、42%。(3) TCGH16台阵发生场地非线性反应的阈值约为40 cm/s2,证实了非线性场地反应普遍存在于中等强度的地震动中。     

气候变暖对黑龙江省作物生产的影响及其对策

黑龙江省在未来30年和50年内气温分别增高1.9℃和2.4℃的情景下,积温带将向北推移近5个纬距,至2050年,原第一积温带将北移至大兴安岭北部,其余4个积温带将基本消失.模拟结果显示,未来水稻将减产9%,主栽区将北移至黑龙江流域;小麦应压缩耕作面积,未来产量变化不大,应逐步扩大冬小麦试种区域,最后达到规模生产;气候变暖使玉米生育期缩短11.3天,产量减少2.7%,应发展早熟玉米、饲料玉米、经济玉米,提高经济效益;气候变暖对大豆生产极为有利,高产区北移,产量可提高70%～80%,在黑龙江流域松嫩和三江平原北部,特别垦区发展大豆生产优势很大;喜凉经济作物受到一定影响,应向北发展.提出了未来适应性农业的6项对策,特别要安排好主要作物的结构调整及区域分布.