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专家访谈
 

专家访谈

中国气象报:摸清气候对我国影响的“脉”

[日期:2017-08-17]

摸清气候对我国影响的

全球气候变化对气候灾害的影响及区域适应研究成果解析

 

本报记者 孙楠  通讯员 李威 何文平(中国气象报 科技创新专栏)

7 25 日, 记者从科技部项目管理系统获悉,国家气候中心研究员宋连春作为首席科学家承担的国家重大科学研究计划全球气候变化对气候灾害的影响及区域适应研究项目,在去年9月顺利通过验收,并在近日公布的国家重点基础研究发展计划(含重大科学研究计划)2016年结题项目验收结果中被科技部评为优秀。

该项目设置了全球气候变化与灾害性天气气候事件的关系及演变规律研究、重大气候灾害的早期预警信号和预测方法、气候灾害的区域脆弱性与风险管理、华北农业和社会经济对气候灾害的适应能力研究等 4 个子课题。

国家气候中心、南京大学、中国农业科学院等多个机构的科学家通过5年攻关, 形成了丰富的科研成果,并开展业务应用,服务国家经济社会发展。本文对该项目成果列举一二。

 

1 极端高温每 10 年多 4
揭示灾害性天气气候事件的时空演变规律

想对未来可能发生的重大气候灾害进行更好的预测和早期预警, 就要弄清过去发生的重大气候灾害机理和成因。因此, 重大气候灾害的成因和机理研究成为科学家的着眼点。

科学家提出了一种群发性极端事件的客观识别新方法, 并分析了 1961年至2015年我国的极端气候事件。研究发现, 我国平均年极端高温事件发生频数增加趋势显著, 平均增幅为 4 /10年。进入21世纪以来极端高温事件发生频数显著增加。2011年至2015年这 5 年极端高温事件发生站数已超过20世纪70年代和80年代的总和。

与之相对的是, 区域性极端低温事件在近 50 余年频次显著减少,平均减幅为 10 /10 年, 低温极值主要出现在 20 世纪 60 年代和 70 年代, 之后显著减少。不过,值得注意的是,自 2007 年以来, 群发性极端低温事件的频数有小幅增加。

而探索人类活动和自然因子对极端高温的贡献, 科学家发现, 人类活动是中国东部气候变暖的主要原因, 这使得发生类似于 2013 年夏季高温事件的可能性较上世纪 50 年代增加了60倍; 而自然因子, 如火山与太阳辐射变化, 对气候变暖的贡献微乎其微。

再将人类活动进行细分, 温室气体的排放贡献最为显著, 其次是城市化效应的影响, 而气溶胶则起到相反的作用, 抵消了部分温室气体引起的升温效应。对模拟结果的分析表明,未来的高温事件会更加频繁发生, RCP4.5(中等排放情景)下, 未来 20 2013 年, 如果不采取适应措施, 我国东部将面临更严峻的高温风险。

此外, 科学家还分析了极端强降水和干旱等事件, 上世纪 90 年代初以后, 极端强降水平均增幅为 210 站次/10 年; 而干旱趋势则减少, 中度干旱的面积平均减少 260970 平方公里/10 ,重 75023 平方公里/10 年。

 

2 气候变暖改变部分原有气候规律
根据新科研成果建立灾害预测新方法

如何提高短期气候预测准确率是该项目要解决的核心问题之一。

短期气候预测帮助国家决策部门 变迁。例如预测即将来临的冬天何时变冷, 石油开采部门由此决定何时封井——稍有迟缓, 冰就会像刀子般把油管割裂。

但影响我国气候的因子众多, 机理复杂, 在预测出整体气候形势的基础上, 预测雨带的位置、 强度及温度的时空分布, 更是难上加难。

国际上气候预测的主要路径是通过数值模式的动力预报, 我国科学家在发展模式的基础上, 引入历史相似对应的预报误差信息, 来估计当前的模式预报误差, 即将动力预报问题转化为模式预报误差的预报。不同于现有模式误差订正的后处理方法, 该项目创新性地发展了一种模式误差的动力学订正新思路, 基于历史资料挖掘与模式误差项在某个时段具有类似动力学行为的误差动力学方程。

实际上, 从科研到业务是非常复杂的。科学家发现, 气候变暖导致原有的一些气候规律发生了改变, 他们便将气候变化的研究成果融入了短期气候预测。该研究立于科学前沿,集 研究。例如, 项目研究表明, 前冬季节来临时间的早晚, 与我国东部地区夏季降水的主雨带位置之间有密切联系, 这些都是以往模式没有考虑到的细节。

最终, 通过该项目, 科学家研发了预报模式误差的汛期降水动力- 统(FODAS)。2012 年至 2016 年, 该系统很好地把握我国东部主雨带的位置。预报员认为, 该项目初步解决了短期气候预测中的过山车现象。目前, 已经有 26 个国家或区域的学者参加该系统的学习, 这充分说明,该项目研究的预测方法具有很好的普适性。

 

3 暴雨洪涝范围波动减小但损失增加

研究气候灾害致灾阈值并构建风险管理系统

光把握未来气候还不够, 如果能够提 险, 功倍。这也是科学家想解决的实际问题,由此将灾害脆弱性指标作为突破点。

脆弱性包括承受灾害的程度以及应对能力, 需要考虑人口体能指数、 房屋易损性、 室内财产灾损敏感性、 农作物灾损敏感性、 人力指数、 财力指数、 物力指标、 工程抗灾能力指标选取等多种因素。

科学家利用 1984 年至 2013 年的灾情和社会经济数据, 评估了不同灾害的脆弱性时空演变规律。以降水为例, 我国暴雨洪涝灾害影响范围总体表现为微弱的波动减小趋势, 但由暴雨洪涝引起的中国受灾人口和直接经济损失均显著增加。受灾人口由 1984 年至 1993年年均 7144 人增加到 2004 年至 2013 年的年均 11695 人; 直接经济损失由年均802 亿 1228.3 亿 同时, 暴雨洪涝灾害的人口脆弱性(受灾人口/总人口)高的区域不断扩大, 经济脆弱性(直接经济损失相当于 GDP 的比重)呈现高值区面积先增大后减小, 低值区面积出现先减小后增大的趋势, 江西、 湖南、 贵州和广西直接经济损失相当于 GDP 的比值最大。

紧接着, 科学家分析了暴雨洪涝、流 涝、 阈值。这些阈值很细致, 例如在城市内涝的研究中, 专门分析了单个城市的不同区域在出现何种量级的降雨时会发生内涝。

基于这些庞杂的研究, 该项目最终建立了气候灾害的风险管理系统。系统涵盖了全国 2300 多个县的历史气象灾情, 能够实现对灾害性天气气候事件和承灾体脆弱性的定量评价, 并对尚未发 估。该系统也已经在国家气候中心实现业务化, 为各级政府防灾救灾抗灾决策提供科学的评估信息。

 

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