气候工程对中国极端降雨强度的影响(2010-2099)

针对气候工程方法中争论最多的太阳辐射管理(Solar Radiation Management),基于BNU-ESM模式的气候工程(G4实验)和非气候工程(RCP4.5)两种情景,以2010-2099年日值降雨量数据的95%和99%分位数值作为强降雨和极端降雨事件的阈值。对超阈值取样(POT)的数据采用韦伯分布(Weibull)进行拟合,诊断10、20、50和100年一遇的强降雨和极端强降雨。结果表明:在两种情景下,强降雨和极端强降雨的强度随年遇型的增加而增强,并表现出东南高-西北低空间分异特征。气候工程整体上有助于中国地区强降雨和极端强降雨的增多,同时具有空间异质性,即表现出抑制部分地区的强降雨和极端强降雨的发生。     

2010年渤海海冰灾害特征分析

2010年中国遭遇到近30年来最严重的海冰冰情,因灾直接经济损失高达63.18亿元,占全年海洋灾害总经济损失的47.6%——海冰成为中国2010年海洋灾害中的主要灾种之一。基于区域灾害系统论,运用气象数据、MODIS图像和社会经济统计等资料,对2010年渤海海冰灾害的特征进行了初步分析。结果显示,以莱州湾结冰范围扩大为代表的渤海海冰分布变化是致灾因子区域危险性增大的主要特征,环渤海地区海水养殖面积和产量的增加是承灾体暴露性增大的主要特征,而总体灾情严重则是二者的综合结果。     

中国灾害性对流天气日数的时空变化特征

采用1961~2016年中国2 481站的冰雹、大风、雷暴和闪电日数数据，利用多种数理统计方法，分析了中国4种灾害性对流天气日数时空分布特征、周期变化规律和气候突变特征。结果表明：（1）在时间上，中国4种灾害性对流天气日数呈减少趋势，且冰雹和雷暴日数具有“先增 后减”的分段变化特征。中国冰雹、大风、雷暴和闪电日数分别具有3~5 a、2~3 a、1~2 a和1~4 a左右的振荡周期，且冰雹和雷暴日数分别于2002和1992年发生突变。（2）在空间上，青藏高原 四川西部地区是冰雹、大风和雷暴日数的高值分布区。同时长江以南地区也是雷暴日数的高值分布区。华南及其同纬度的西南地区是闪电日数的高值分布区。（3）在趋势上，中国冰雹日数主要在青藏高原地区呈减少趋势。大风日数变化趋势呈东部减少 中部不变 西部增减镶嵌的空间格局。雷暴日数在西藏、华北、重庆、浙江和黑龙江西北部呈增加趋势。中国闪电日数变化趋势在长江以南地区减少明显。（4）在波动上，中国冰雹日数在东南地区波动较大，大风日数在胡焕庸线以东波动较大。中国雷暴日数波动特征呈西北高 东南低的空间格局，闪电日数除在新疆北部和华南地区波动动较小外，其它地区波动相对较大。     

互联互通背景下气候巨灾风险防范的全球机制

气候巨灾风险具有全球性、系统性和复杂性特征,仅靠单个国家和地区难以从根本上扭转这一危机。气候巨灾风险防范对全球反饥饿、反贫困和保持社会稳定的可持续发展具有重大意义。通过梳理近40年来的全球气候巨灾,发现其呈现快速且剧烈的增加态势。近十余年来,气候巨灾风险的影响在全球风险格局中不断上升,已成为影响人类最为重要的风险因素。面对当前气候巨灾的风险特征,本文从物理防御能力、社会防御能力和人文防御能力三个方面对当前的气候巨灾防御能力建设的特征和不足进行了分析。最后从五个方面给出了打造气候巨灾风险防范的全球机制的政策建议:一是建立应对气候巨灾风险的全球长效监测、预警、响应和学习机制;二是建立并完善气候巨灾风险防范的资金保障机制;三是建立并完善保险业的气候巨灾风险防范的参与机制;四是建立全球气候巨灾风险教育科研网络平台;五是建立气候巨灾风险应对能力评估体系。     

1961-2018年中国风速均值和极端值的时空演变特征

基于1961-2018年中国545个气象观测站点的日值平均风速、最大风速和极大风速数据,采用多种数理统计方法,从气候态特征、长期变化趋势、年际波动特征和1990年前后的差异特征诊断气候变暖背景下近58年来中国风速均值和极端值的时空演变特征。结果表明:(1)1961-2018年中国平均风速具有南低、北高的空间分异特征,而最大风速和极大风速则呈现东南低、西北高的空间分异特征,且两者的空间相关系数达0.71(n=15 642),通过了0.01显著性水平的检验。平均风速、最大风速和极大风速在1991-2018年相比1961-1990年整体以偏小为主。(2)中国平均风速、最大风速和极大风速年代距平从1960年代至2010年代逐渐由正距平为主演变为负距平为主,且1960、1970和1980年代以正距平为主,而1990、2000和2010年代以负距平为主。(3)1961-2018年中国平均风速、最大风速和极大风速均以减少趋势为主,并具有区域性和次区域性特征,其中后两者的空间相关系数达0.75(n=15 642),通过了0.01显著性水平的检验。最大风速和极大风速在1990年前后的趋势差异具有较高的空间一致性。(4)1961-2018年中国平均风速在西部地区波动相对较大,最大风速和极大风速的波动特征具有空间相似性,空间相关系数达0.57(n=15 642),通过了0.01显著性水平的检验。平均风速、最大风速和极大风速在1991-2018年相比1961-1990年波动偏大的地区明显多于偏小的地区。     

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。     

基于超阈值取样的中国不同重现期降雨强度空间分异特征及强降雨变化模态(1961～2016年)

不同重现期下的降雨强度对于城市防洪减灾具有重要科学和现实意义。利用中国1961~2016年的535个日值降水站点数据，采用日降雨量的90%、95%和99%分位数阈值，对比分析不同超阈值取样下的中国不同重现期降雨强度空间分异特征和强降雨变化模态。结果表明：（1）3种分位数降雨阈值均呈东高-西低的空间分异特征。相比绝对阈值，日降雨量的95%和99%分位数阈值用于研究大雨和暴雨是相对合理的。（2）3种超阈值样本下的中国不同年遇型降雨强度受区域气候环境和地形条件影响，其空间演变特征具有相似性，均呈现出从东部沿海向西和向北扩张的趋势，但相同年遇型下的降雨强度空间格局在3种超阈值取样方法下差异较大。（3）EOF分析即经验正交函数分解表明在绝对阈值和相对阈值取样下的中国强降雨变化模态具有一致性，前三模态方差解释率可以达到54%以上，且第一、二和三模态的方差解释率均超过10%，分别达到约30%、14%和11%，均表征了中国年际强降雨量的不同变化规律特征，具有明显的气候物理意义。     

渤海和黄海北部地区海冰灾害风险评估

海冰灾害是中国海洋灾害的主要灾种之一。渤海和黄海北部地区由于受冬季风带来的寒潮天气影响成为中国最主要的结冰海域。基于灾害风险理论,将研究区海岸带上17个地级市的71个县区作为评价单元,对海冰灾害风险进行评估。选取冰期天数和最大冰厚2个指标,计算致灾因子危险度指数;选取涉海人口密度、海洋经济密度、海洋一产比重等3个指标,计算承灾体脆弱性指数;综合危险度指数与脆弱性指数计算各县区的海冰灾害风险指数,并绘制风险等级图。该风险等级图揭示了海冰灾害风险在渤海和黄海北部地区海岸带上的分布状况,为中国制定海冰灾害风险防范策略提供参考。     

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。     

近56 a来中国东部地区雨涝事件时空演变特征

采用1961~2016年1 638站的雨涝次数和雨涝日数年值数据，利用多种数理统计方法，诊断中国东部地区雨涝事件时空演变规律。结果表明：（1）在时间上，1961~2016年中国东部地区的年总雨涝次数和雨涝日数均在波动中呈现出增加趋势。在年代际变化上，1990s的雨涝次数和雨涝日数最多，而1960s~1980s，中国东部地区的雨涝次数和雨涝日数均呈减少趋势。中国东部地区年雨涝次数和雨涝日数存在6 a和30 a的周期振荡特征，并在1991年发生突变。（2）在空间上，1961~2016年中国东部地区气候态和各年代的雨涝次数和雨涝日数主要集中分布在华南、云南西部和南部、江西北部、浙江南部、福建北部、湖南和重庆交界地区、四川北部和辽宁东部地区。（3）在变化趋势和波动特征空间分布上，1961~2016年中国东部地区雨涝次数和雨涝日数在东南沿海地区呈明显增加趋势，而1961~2016年中国东部雨涝次数和雨涝日数波动特征则呈东南低-西北高的空间分异格局。