植被与土壤温湿状况对华北夏季高温热浪的影响

Hot extremes have resulted in serious consequences for society, economy and ecosystems in North China. Through a combination of diagnostic analyses and regional climate model simulations, this project will investigate systematically the role of vegetation, soil temperature and soil moisture conditions for summertime hot extremes over North China. We will analyze the relationships of summertime hot extremes over North China to vegetation, soil temperature, and soil moisture by using observational data, remote sensing data, and reanalysis and land surface assimilation products, and further identify key regions of land feedbacks. Then, we will reveal physical processes responsible for vegetation, soil temperature, and soil moisture feedbacks on hot extremes over North China through both diagnostic analyses and model simulations. Finally, we will develop prediction models to test the role of antecedent vegetation, soil temperature, and soil moisture conditions in improving prediction skill of summertime hot extremes over North China. These results will help to better predict summertime hot extremes over North China, and enhance our ability to prevent and mitigate the disasters over this region.

华北高温热浪对当地的社会、经济和生态系统产生了严重的影响。本项目将采用资料诊断和区域气候模式模拟相结合的方法，系统研究植被与土壤温湿状况对华北夏季高温热浪的影响。利用观测数据、卫星遥感资料以及再分析和陆面同化资料分析前期和同期植被、土壤温度和土壤湿度与华北夏季高温热浪的联系，揭示植被与土壤温湿状况影响的关键区；通过诊断分析和数值模式试验，揭示植被与土壤温湿状况影响华北高温热浪的物理过程；提出可用于预测华北夏季高温热浪的关键区植被、土壤温度和土壤湿度因子，并建立统计模型测试前期陆面物理因子在华北高温热浪预测中的作用。本项目的实施将为改进华北高温热浪的预测水平提供一定的科学依据，有助于提高华北地区的防灾减灾能力。

高温热浪能够对国民经济、人民身体健康和生态系统等产生重要影响。本项目旨在系统开展陆面因子对华北夏季高温热浪的影响，辨别影响的关键区、相对重要性及其物理机制，考察前期陆面因子在华北高温热浪预测中的作用。项目执行期间，首先收集和整理了台站观测资料、陆面同化资料和再分析资料等；其次，利用诊断分析和区域气候模式模拟分析了陆面因子对华北夏季高温热浪的影响，揭示了关键区陆面因子影响高温热浪的物理过程；最后，基于诊断分析和模式模拟，提出了可预测华北高温热浪的前期陆面因子，并建立了统计模型用其改进季节气候预测技巧。本项目取得的主要结果为：1.春季关键区陆面因子与华北地区夏季高温热浪紧密相连，相关系数超过99%信度检验；2.进一步探讨了可能的物理机制，发现春季陆面因子对区域的大气环流有遥相关的影响，因而会影响着华北的夏季热极端；3.区域模式模拟研究表明，华北是陆面对最高温度反馈的热点地区，中亚地区是陆面状况影响华北地区夏季高温热浪的关键区，陆面通过影响表面能量和边界层进而影响夏季的高温热浪；4.基于关键区春季陆面因子建立的统计模型预测的华北的高温日数，能够解释大约1/3的高温日数方差。对建立的统计模型测试表明，模型具有很高的预测能力。本项目取得的成果加深了对陆面因子影响高温热浪发生和成因的认识，有助于季节预测能力的提高，减少高温热浪对社会经济和人民生活健康造成的危害。