2024年7月加州北部爆发的特大山火在极端高温与强风的共同作用下迅速蔓延,造成严重损失。本文利用美国干旱监测的干旱程度和面积指数(Drought Severity and Coverage Index,DSCI)、欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)发布的ERA5(ECMWF Reanalysis v5)再分析资料和美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)提供的海温等多源数据,分析山火爆发前后的气象条件与环流背景,可为极端气候背景下山火预警与防控提供科学依据。结果表明:2024年7月加州山火爆发是极端气象条件导致的结果,持续数周的高温(日最高气温达32.1 ℃)、极低湿度(平均相对湿度<50%)和持续干旱(DSCI>26.0)使植被高度易燃。环流系统极端异常加剧了高温干旱,北美西海岸持续受高压环流控制,局地强风加速了山火的空间传播。2024年厄尔尼诺事件(Niño 3.4区正异常)通过遥相关作用增强高压系统,抑制冬季降水并延长干旱期,热带东太平洋暖海温使得哈德莱环流增强,加强了加利福尼亚州的下沉气流,最终形成“高温-低湿-干旱”的耦合模式,显著增加山火面积和持续时间。
在气候变暖背景下,2022年夏季我国出现1961年以来平均气温最高和降水量次少的气候异常,并伴有最强的全国性(东北地区除外)高温过程和长江中下游及川渝地区大范围强伏旱。针对这次高温干旱的持续性和极端性,本文基于2022年6—8月全国2162个气象站逐日最高气温和降水量以及NCEP(National Centers for Environmental Prediction)/NCAR(National Center for Atmospheric Research)逐日再分析资料等,分析其时空分布特征及环流形势,将对今后我国南方地区夏季高温干旱不同时间尺度的预报预测有一定参考价值。结果表明:2022年夏季,全国76.0%的站共出现48 198次高温,其中36.6%的站累计出现3001次极端高温事件,20次以上极端高温事件的站点均分布在四川盆地,高温状况远超21世纪以来的典型高温年份。全国性的高温过程从6月13日持续到8月30日,共计79 d,高温最强时段在8月11—24日。按照高温发生站次、持续时间、影响范围、强度等由强到弱综合排序,依次是华东、西南、华中、西北、华北和华南地区,其中西南地区极端性最强,而东北地区未出现高温。干旱时空分布特征与高温基本相似,全国最强干旱时段在8月中旬。2022年夏季,500 hPa欧亚中高纬度呈“两脊一槽”型,尤其在7—8月乌拉尔山和鄂霍次克海附近高压脊形成阶段性阻塞高压,强盛的副热带系统将两高之间活跃的冷空气大部分时段阻挡在50°N以北,造成我国“北涝南旱”的格局;低纬度的伊朗高压异常东伸,西太平洋副热带高压略偏北且异常西伸,两高压长时间贯通形成的高压带控制区气流辐散下沉,并持续阻碍水汽向中纬度输送,不利于长江流域产生降水。同时,对流层高层南亚高压异常偏东,与中层的西太平洋副热带高压相向而行,于8月中下旬在80°E—120°E范围内叠加,致使控制我国大范围的高压系统呈稳定正压结构,中心位于川渝上空,致使川渝地区成为高温日数和极端高温事件次数的高值中心。
利用1961—2020年青海省东部农业区11个地面观测站降雹资料,应用统计学方法,分析降雹日数时空分布及降雹直径、持续时间和致灾危险性特征。结果表明:(1)近60 a青海省东部农业区降雹日数以11.6 d·(10 a)-1趋势(通过 α=0.05的显著性检验)下降,且1995年后降雹总日数距平由正转负,化隆降雹日数最多,尖扎最少;(2)降雹主要发生在4—10 月,具有季节性差异,其日变化明显,峰值出现在午后16:00(北京时);(3)降雹日数与海拔高度呈正相关,相关系数高达0.97;(4)近60 a降雹直径小于6 mm和降雹持续时间小于9 min的过程较多,分别占总观测次数的58.33%和73.55%;(5)循化是降雹轻危险区,化隆、湟中、湟源是降雹中危险区,乐都为降雹高、特高危险区。
基于1961—2017年京津冀地区126个气象观测站逐日最低气温和降水资料,分析该区域寒潮发生频次时空变化特征,在此基础上通过定义的干湿判别指标分析区域性寒潮的干湿特征。结果表明:(1)京津冀地区单站寒潮年平均发生频次空间分布呈西北多东南少,86%的站点寒潮年发生频次呈减少趋势。(2)1961—2017年寒潮累计发生站次呈显著减少趋势(P<0.001),气候倾向率为-5.7站次·a-1, 且在1983年发生突变。1961—1971年寒潮累计发生站次出现峰值,从1972年开始锐减, 2007—2017年寒潮平均发生站次为历史最少。(3)1961—2017年区域性寒潮发生频次年际变化总体呈递减趋势,气候倾向率为-0.282次·(10 a)-1, 1960年代冬季区域性寒潮发生频次最多,1970年代秋季和春季最多,2000年代冬季和春季为次高峰期,2011—2017年3个季节最少。区域性寒潮发生频次季节分布中以秋季出现最多、其次是冬季、春季最少; 10月、11月寒潮最为活跃。(4)京津冀地区区域性寒潮过程干过程发生频次最多,2011—2017年区域性寒潮过程干湿特征趋向于干过程和湿过程两极化分布。
在分析历年旱灾情况的基础上,建立了反映土壤水分供应状况和降水状况的综合旱灾指数,并以此为框架构建了旱灾累计指数评估模型,可用于逐月监测、评估宁夏中部干旱带和南部山区各县冬小麦产量。结果表明,这些模型能够较准确地反映历年旱情和评估小麦产量,并且方法简便,适合于西北地区东部干旱监测与灾害评估。
应用不同时空尺度对莫高窟的小气候进行对比分析,发现莫高窟的地形地貌、水系统、植被等环境因子对其小气候有重要影响。莫高窟的小地形结构和水系统对其风速、湿度、太阳辐射等有显著影响。2005年4~12月窟前与窟顶月平均相比,太阳辐射总量降低411. 21MJ /m2 ,地表温度降低2. 7℃,相对湿度增大9% ,风速降低3. 7 m / s。窟前月较差小于戈壁0. 9 ℃。但对于气温而言,主要受较大尺度因素的控制,窟前、窟顶、戈壁均处于同一温度层。2004年莫高窟日较差比敦煌小4. 8 ℃。莫高窟的环境因子使莫高窟周边形成了更为稳定的小气候,非常有利于文物保护,这也是千年莫高窟保存至今的一个重要原因。
利用塔中最新安装的80 nl梯度观测塔探测系统采集的资料,详细分析了2006年4月2日 1次阴天天气时塔克拉玛干沙漠腹地近地层风速、温度和湿度廓线演变特征,并与典型晴天廓线做了对比,得到以下结果:(1)阴天,夜间风速廓线风速值随高度增高而增大,但不是以对数增长,而是以比对数关系更快的速度增长;白天,风速很小,近地层10 m上下廓线分布规律各异;(2)温度廓线有夜间辐射型、早上过渡型、白天El射型及傍晚过渡型4种类型,与晴天类似;(3)比湿廓线存在一个极小值,其出现高度以上比湿随高度增加而增加,廓线呈逆湿特征,极小值出现高度以下比湿随高度减小而增加。