在全球增暖背景下,我国干旱灾害的严重程度、持续时间和影响范围均呈增加趋势。气象干旱是干旱灾害发生的前提,厘清气象干旱形成原因,对提高干旱预警能力、制定干旱灾害应对策略和防御措施有重要科学意义。本文较为全面地梳理了我国气象干旱成因的研究进展。首先,考虑干旱的成因具有区域差异性,分别总结了我国西北、华北、东北、华东、华南及西南6个区域的干旱成因;考虑干旱的时间持续性,基于季节干旱、两季连旱和三季连旱,分别从冷暖空气、位势高度场、海温场异常等方面归纳各区域不同持续时间气象干旱形成的主要影响因子。其次,提出了目前我国气象干旱成因研究面临的科学问题和未来研究方向。鉴于已有的干旱成因研究多以对单一影响因子研究为主,即便考虑了干旱形成的多个影响因子,但仍然相对缺乏对多因子间协同作用的定量分析,因此未来需要关注不同影响因子对气象干旱形成的贡献率及彼此间协同作用的定量关系。
近几十年来青藏高原整体气温升高、降水增多,受气候变化影响高原植被发生了显著变化。本文梳理总结了高原气候变化状况及其对植被覆盖度与归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、物候期、净初级生产力(net primary productivity,NPP)、生物量碳库、多样性等影响的研究进展,并进行了讨论与展望。主要结论如下:(1)近60 a来,高原气温整体呈显著升高趋势,平均每10 a升高约0.37 ℃,年降水量整体呈增多趋势,平均每10 a增加约10.40 mm,东南部呈暖干化、西北部呈暖湿化趋势;(2)在整体改善背景下,高原植被覆盖度与NDVI存在局部退化态势,改善的面积占比为67.7%~75.0%,主要分布在中东部地区;(3)整体上,高原植被物候呈返青期提前、枯黄期推后、生育期延长的趋势,但2000年后返青期提前则存在较大争议;(4)高原植被NPP整体呈显著增加趋势,但2000年后增速有所减缓,显著增加的区域主要分布在祁连山南部地区及念青唐古拉山北部高寒草甸区,而藏北高原、西藏“一江两河”和三江源中西部地区则呈下降趋势;(5)高原植被生物量碳库整体呈增加趋势,表现为碳汇,且具有明显的空间异质性,高寒草甸草原增加显著,其他草地类型增幅较小,部分地区有所下降;(6)高原植物多样性发生了显著变化,尽管研究结果不尽相同,但气候变化显著影响了高寒草地植物群落物种组成和多样性的事实毋庸置疑。建议未来应加强数据组网观测对比和多尺度效应研究、深化内在机理研究和多因子综合量化分析、强化共享机制、提高应对气候变化的能力,以期促进高原生态保护和高质量发展。
干旱是中国影响范围最广、造成经济损失最严重的自然灾害之一,直接威胁国家粮食安全和社会经济发展,对干旱问题的认识和研究有助于提升国家防旱减灾能力。自新中国成立以来,中国对于干旱气象的研究取得了丰硕的成果。本文以21世纪以来中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室为平台开展的与干旱气象相关的科研项目群取得的研究成果为基础,通过成果检索,对干旱监测技术、干旱时空分布规律、干旱致灾特征、干旱灾害风险及其对气候变暖的响应以及干旱灾害风险管理与防御技术等方面的新进展进行总结和归纳。同时,基于干旱气象研究的前沿发展趋势,提出中国未来干旱气象研究应在加强气候变化背景下干旱高发区综合性干旱观测试验基础上,从不同维度和尺度定量研究干旱形成机理,构建多源数据融合和多方法结合的综合干旱监测新方法,揭示干旱致灾机理,科学评估干旱灾害风险,提出具有可执行性的风险管理策略等重点科学问题上取得突破。这对于推动中国干旱气象研究具有积极意义。
长期以来,干旱灾害及其多样化的次生灾害形成了干旱灾害链现象,对人类社会经济产生了广泛的负面影响。为系统性剖析当前干旱灾害链的研究进展,首先回顾了干旱灾害链的不同定义和两个发展阶段,概述了干旱灾害链的主要研究内容,包括干旱灾害链的演化、分类、链式传递机理和减灾防治措施。重点梳理了干旱灾害链研究中的主要方法,包括定性分析方法、相关分析方法、基于概率模型的方法、基于复杂网络的方法等。最后从构建系统性防灾减灾工作的目标出发,指出当前干旱灾害链研究仍缺乏系统的顶层设计和定量化成果,未来应在多学科知识的支撑下,突破链式灾变的理论,创建定量化的研究方法体系。该研究成果有助于系统性理解当前干旱灾害链的研究进展、重点和难点,并为后续研究提供一定借鉴。
干旱是全球各地区普遍存在的一种气候现象,也是对人类社会影响最为严重的一种自然灾害。全球气候变化和社会发展加剧了干旱的影响程度,增强了干旱灾害的风险,给全球农业水资源生态环境安全以及社会可持续发展造成巨大威胁,提高干旱监测和早期预警技术水平是应对。管理干旱和减轻干旱脆弱性的基础。近30 a来随着全球对地观测技术的迅速发展,卫星遥感监测干旱技术取得很大进步,在全球干旱监测和早期预警中发挥着不可替代的作用但是,干旱是多学科交叉的复杂问题,其发展过程缓慢时间和空间表现特征差异很大,遥感监测干旱技术在应用中还存在许多技术问题,对抗旱防灾提供支撑的力度仍不够。本文在简要总结卫星遥感监测干旱应用技术的基础上,对各种指数(模型)应用中存在的问题进行评述,指出卫星遥感干旱监测面临的主要技术问题和未来发展机遇;针对我国卫星遥感干旱应用现状,提出了亟待解决的主要问题和应该努力的方向。
气象预测是现代世界最重要和最有挑战的问题,准确的气象预测常需要使用比较先进的方法和计算机模型。本文分析了数据挖掘方法在气象预报中应用的国内外研究现状,简要介绍了目前在大气科学领域应用的一些数据挖掘方法的相关概念、原理和特点,综述了数据挖掘方法在气象预报中的最新应用研究进展,讨论了这些数据挖掘方法在气象预报中的优缺点。最后指出了当前基于数据挖掘方法的气象预报技术存在的一些困难,并对未来的研究重点和和发展趋势进行展望。