三峡库区21世纪气候变化的情景预估分析

利用政府间气候变化委员会第四次评估报告提供的新一代气候系统模式的模拟结果（IPCC AR4），通过多模式集合方法预估分析了3种排放情景(高排放SRES A2、中等排放SRES A1B和低排放SRES B1)下三峡库区21世纪气候的可能变化。结果表明，挑选模拟性能较好的模式进行的多模式集合对库区气温和降水的变化具有较好的模拟能力，21世纪库区气候总体有显著变暖、变湿的趋势，年平均气温变暖趋势为2.1~4.2℃/100 a，年降水增加趋势为6.1%~9.7%/100 a。就季节变化而言，冬季的变暖幅度最大，降水增加幅度最大。库区年平均气温在21世纪将持续呈上升趋势，而年降水在21世纪前期有减少趋势，在中期和后期逐渐增多。在A2、A1B和B1排放情景，21世纪后期气温分别比常年偏暖3.7、3.3和2.2℃，年降水分别比常年偏多4.4%、5.5%和3.5%。     

21世纪三峡库区极端气温指数的情景预估

利用气候模式诊断与比较计划(PCMDI）提供的9个新一代气候系统模式的模拟结果，通过多模式集合方法预估分析了3种排放情景(高排放A2、中等排放A1B和低排放B1）下21世纪三峡库区3种极端气温指数的可能变化。结果表明：21世纪三峡库区气温年较差呈震荡的趋势，主要将以增大为主。暖夜指数和热浪指数都将显著增加。整个21世纪，库区气温年较差将增加04~08℃，暖夜指数将增加133%~174%，热浪指数将增加85~133 d。分阶段来看，21世纪前期，气温年较差将增加02~06℃；暖夜指数将增加51%~73%，热浪指数将增加31~41 d；21世纪中期，气温年较差将增加04~10℃，暖夜指数将增加136%~189%，热浪指数将增加77~121 d；21世纪后期，气温年较差将增加06~14℃，暖夜指数将增加191%~289%，热浪指数将增加143~237 d     

未来50年鄱阳湖流域气候变化预估

据 ECHAM5/ MPI OM模式在3种排放情景（SRES高排放A2,中排放A1B,低排放B1）下所做的21世纪前50年气候变化预估试验得到的数据,研究鄱阳湖流域2001~2050年气温和降水相对于目前气候（1961~1990年）的可能变化。结果表明：①未来50年气温在3种排放情景下都将迅速增加,远远高于1990s的增加幅度和速度。A1B情景温度增加最明显,平均气温变化达到162°C。②降水量变化相对复杂,前30年主要为减少趋势,A2情景下减少幅度最大,2020s年均降水量减少了67%;后20年降水量增加,B1情景增加最显著,2030s年增加幅度达到108%。③根据预估的各季节变化结果,1~3月和 4~6月降水量增加;而降水减少主要在7~9月和10~12月,则赣江流域类似于2003~2005年的伏旱、秋旱连冬旱的情况将可能阶段性出现,并在2011~2030年加强。④降水量的空间分异非常明显,东部变化大于西部,南部变化大于北部。⑤如果2001~2050年在A2或A1B情景下,降水序列存在20a的周期振荡;在B1情景下,存在30a的周期振荡。人类排放增加可能弱化振荡强度,并使周期发生变化。     

长江流域上游气候变化的模拟评估及其未来50年情景预估

利用WCRP的耦合模式数据和长江上游流域63个气象站点的观测数据,评估了全球气候模式对长江上游流域的温度、降水的模拟能力,基于A2、A1B、B1情景对长江上游流域未来50 a平均温度、降水的可能变化进行了预估研究。结果表明：全球模式可较好的反映出流域温度、降水的时间和空间变化趋势,但模拟地面温度总体上低于实况值〖HT5〗。〖HT5"〗三种情景下2011~2060年上游流域平均温度的增幅（相对于1971~2000年）分别为1.7℃、2.1℃、1.3℃。A1B、B1情景下区域内表现为一致的增温趋势,而A2情景下在嘉陵江流域出现降温的趋势。三种情景下平均降水的增幅分别为50.0、83.5、29.5 mm;A1B、B1情景下降水增加的空间分布形比较一致     

高精度区域气候模式对淮河流域降水的模拟评估

利用CCLM（COSMO model in Climate Mode）高精度区域气候模式输出的淮河流域逐日降水数据，计算了年降水量、降水强度、大雨日数和强降水量4个降水指数，首先通过与1961～2010年流域内气象站点的降水观测数据进行对比，检验CCLM模式对淮河流域降水的模拟能力。结果表明，CCLM模式能够很好的模拟淮河流域降水的年际变化和空间分布特征，在4个降水指数中，对年降水量的模拟效果最佳。CCLM模式在SRES-A1B（中排放）情景下的降水预估数据显示，2011～2050年淮河流域降水整体将呈增加趋势，增幅在70 mm之内，降水量年际变率较大，波动范围达-40%～60%，很有可能造成未来旱涝灾害的频繁发生。空间分布上，流域南部和中部在未来40年内降水呈增加趋势，增幅不超过67%，其他区域则呈减少趋势，减幅不超过106%     

我国三峡库区高温天气的变化分析

根据三峡库区及其周围30个气象站1961～2010年的逐日气温资料，采用常规统计方法分析了50 a来三峡库区高温的时空变化特征。结果表明: 过去50 a，三峡库区年均高温日数为2407 d，存在23和31 a尺度的周期振荡，于1979 年发生了由多到少的突变；高温日平均最高气温为3669 ℃，具有3 a尺度的变化周期。8月的高温日数最多且高温日平均最高气温最高。20 世纪80年代高温日数与高温日平均最高气温为负距平，在21 世纪最初10 a，高温日数显著增加，高温日平均高温气温增高。三峡库区高温日数呈峡谷多，山区和丘陵少，库区北部多、南部少的分布特点。三峡库区蓄水后高温趋势变化不显著     

近几十年三峡库区主要气象灾害变化趋势

利用三峡库区33站1961～2006年逐日降水量、平均气温、最高气温、雾、雷暴资料，分析了库区干旱、洪涝、连阴雨、高温、雾、雷暴主要气象灾害的变化趋势。统计结果表明：近46年来，三峡库区平均年干旱日数呈不明显的增加趋势，春、夏、冬季干旱日数的年际间基本没有变化趋势，但秋季干旱日数年际间有明显的增多趋势，增多速率为41 d/10 a；春、夏季雨涝日数变化趋势不明显，秋季雨涝日数有微弱的减少趋势；三峡库区年平均连阴雨过程次数有微弱的减少趋势，连阴雨日数的减少趋势较明显；近34年三峡库区年雷暴日数呈明显减少趋势，减少速度为29 d/10 a；库区平均年雾日数没有明显变化趋势,但1999年以来减少趋势明显；近46年三峡库区平均年高温日数、危害性高温日数有微弱的减少趋势，平均年极端最高气温均没有明显变化趋势。     

近几十年三峡库区主要气象灾害变化趋势

利用三峡库区33站1961～2006年逐日降水量、平均气温、最高气温、雾、雷暴资料，分析了库区干旱、洪涝、连阴雨、高温、雾、雷暴主要气象灾害的变化趋势。统计结果表明：近46年来，三峡库区平均年干旱日数呈不明显的增加趋势，春、夏、冬季干旱日数的年际间基本没有变化趋势，但秋季干旱日数年际间有明显的增多趋势，增多速率为41 d/10 a；春、夏季雨涝日数变化趋势不明显，秋季雨涝日数有微弱的减少趋势；三峡库区年平均连阴雨过程次数有微弱的减少趋势，连阴雨日数的减少趋势较明显；近34年三峡库区年雷暴日数呈明显减少趋势，减少速度为29 d/10 a；库区平均年雾日数没有明显变化趋势,但1999年以来减少趋势明显；近46年三峡库区平均年高温日数、危害性高温日数有微弱的减少趋势，平均年极端最高气温均没有明显变化趋势。     

云南气候变化高分辨率模拟与RCP4.5情景预估

利用高分辨率区域气候模式CCLM（COSMO Model in Climate Mode）对云南省气温和降水的模拟资料,采用多种评价指标,对比分析了试验期（1961~2005年）的模拟结果与同期25个气象站的观测值,并对RCP45情景下的近期（2030~2040年）气温可能变化趋势进行了预估。结果表明：（1）CCLM区域气候模式能够较好地模拟云南省气温的演变趋势,而对降水的模拟能力相对较弱;（2）RCP45情景下,年平均气温（T）、最高气温（Tmax）和最低气温（Tmin）将呈现一致上升趋势,2030~2040年比基准期1986~2005年上升幅度均为12℃;（3）2030~2040年,云南省暖事件发生的可能性将增加,冷事件可能有所减少     

三峡库区雷暴气候变化特征分析

利用长江三峡库区及其周边地区38个气象站1961～2001年的逐日雷暴资料,统计、分析了三峡库区雷暴日数及其初、终日的时空分布特征。结果表明：41年来,长江三峡库区年平均雷暴日数较多,一般为34～45 d,其中库区西北部和中南部为多雷区;年际变化大,最多年比最少年一般偏多27～61 d;整个库区年雷暴日数的变化均存在不同程度的减少趋势,气候倾向率为 1～7 d/10 a;雷暴出现的季节变化很明显,4～8月为多发时段;雷暴初日库区东部早于西部,终日东西段差别不大;雷暴持续期普遍在195～239 d之间,其中西部持续时间短,东部长;大部地区雷暴初日有推后的变化趋势,推迟速率约2～6 d/10 a;终日有提前的变化趋势,且提前速率为2～4 d/10 a;库区大部雷暴期呈缩短的变化趋势,缩短速率为2～8 d/10 a。     

不同RCP情景下未来汉江流域气象干旱变化趋势预估研究

采用来自国际比较计划CMIP5的5个全球气候模式(GCMs)数据，同时这些模式数据也是跨行业影响模式比较计划(ISIMIP)采用的气候模式数据，以RCP2.6和RCP8.5两种情景下的日降雨预估数据，计算了汉江流域不同时段的标准化降水指数(SPI)，以此作为预估未来干旱变化趋势的主要依据。以汉江流域22个气象站点的降雨量观测数据(1960~2004年)和2020~2059年气候模式数据，对比分析了这两个时期干旱事件发生的严重程度、次数和历时特征。结果表明：在干旱严重程度方面，轻度干旱和中度干旱有减轻的趋势，但严重干旱有加重的趋势。由于不同GCMs模拟能力的差异性，对干旱事件的发生次数和历时的分析有一定差异，但总体仍表现为干旱次数减少和历时减短的趋势。通过对比历史时期降水观测数据和GCMs模式预估数据评估结果，表明HadGEM2-ES模式对降水的拟合性最好，而GFDL-ESM2M和IPSL-CM5A-LR在干旱方面表现出较好的模拟能力。     

三峡库区近百年来气温变化特征

利用1924～2011年重庆和宜昌站气温资料，分析了三峡库区近百年来气温变化特征。结果表明：从线性趋势、年代变化、突变和周期分析表明近88 a重庆和宜昌气温的变化特征是比较一致的，两段显著偏暖的时期分别是20世纪20年代中期至40年代和20世纪90年代中期至今。用重庆和宜昌站的平均来代表三峡库区，库区气温阶段变化与重庆、宜昌站基本一致，20世纪90年代中后期至今出现的显著增温现象迟于我国1986年前后开始的普遍增温。库区各季节气温变化存在差异，4个季节最近一次增暖主要集中在20世纪90年代中期或中后期。近88 a来三峡库区年平均气温发生两次突变， 1947年左右突变为降温趋势； 1996年左右突变为增暖趋势。三峡库区年平均气温2～4a周期变化最为显著，4 a左右的周期1980年代后期开始显著。1920年代到1980年代存在的16～20 a的年代际周期，但能量较年际周期弱。近88 a三峡库区与全球气温变化存在较大差异，最近一次显著增暖时间比较，三峡库区比全球滞后约10 a     

1961～2018年河南省暴雨初终日和暴雨日数的时空变化规律分析

利用1961～2018年河南省111个气象站逐日降水资料,采用气候倾向率、相关分析和多元逐步回归等数理统计方法,分析了河南省暴雨初终日和暴雨日数的时空变化规律。结果表明:(1)河南省各站平均暴雨初日为5月19～7月16日,最早暴雨初日为1月28日～5月25日,均由南向北明显推迟,由西向东明显提前,由平原向山区明显推迟。(2)河南省各站平均暴雨终日为8月5日～8月30日,最晚暴雨终日为9月9日～11月29日,均由南向北明显日期提前,由西向东明显推迟,由平原向山区最晚暴雨终日明显提前。(3)河南省各站年平均暴雨日数为0.7～4.3天,由南向北明显减少,由西向东明显增多,由平原向山区明显减少。(4)河南省平均暴雨初日和平均暴雨终日均有提前趋势,气候倾向率分别为1.2和0.2 d·(10 a)~(-1);平均暴雨日数呈阶段性变化,特别是2000年以后呈明显减少趋势;各站暴雨初日、暴雨终日和暴雨日数的气候倾向率分别在-9.3～9.3、-2.4～5.4和-3.0～3.2 d·(10 a)~(-1)之间,但仅有少数站点通过显著性水平检验。     

LUCC及气候变化对李仙江流域径流的影响

为揭示李仙江流域LUCC和气候变化对径流变化的影响，基于SWAT模型，通过设置不同情景，定量分析了不同土地利用类型和气候要素对流域内径流的影响，并结合RCP4.5、RCP8.5两种气候情景对流域未来径流的变化进行了预估。结果显示：(1) SWAT模型在李仙江流域径流模拟中具有很好的适用性，可以用SWAT模型进行流域的径流模拟，率定期的模型参数R2、Ens分别达到0.74、0.73，验证期的模型参数R2、Ens分别达到0.63、0.63；(2) 单一土地利用情景显示，将农业用地转化为林地或草地，均会导致流域径流量的减少，而将林地转化为草地则会引起流域径流量的增加，农业用地、林地、草地三者对径流增加贡献顺序为农业用地＞草地＞林地。(3) 2006~2015年间李仙江流域的LUCC引起的月均径流增加幅度小于气候变化引起的月均径流减少幅度，李仙江径流的变化由气候变化主导。(4) 在RCP4.5和RCP8.5两种气候情景下，2021~2050年间李仙江流域径流均呈减少趋势，减少的速率分别为3.6和2.15亿m³/10 a，这与1971~2015年间，流域实测径流减速为6.7亿m³/10 a的变化趋势一致，但这两种情景下，径流的减少趋势有所降低，分别为1971~2015年减速的53.7%、32.1%。     

近50年来四川干能见度霾日数及消光系数时空变化特征

利用四川省147个气象观测站1961～2010年能见度、相对湿度、降水等观测资料，分析了四川省近50 a来干能见度的时空变化特征，以及四川盆地霾日数和干消光系数的变化趋势。结果表明:四川盆地及盆缘区域干能见度较差（12~20 km），而西部高海拔山区较好(40~50 km)，与青藏高原接壤的地区最好(＞50 km)。从20世纪70年代到20世纪末，四川盆地的干能见度呈现明显减少趋势，而川西高原的干能见度却出现显著增加趋势；21世纪近10 a来四川干能见度变化趋势趋于停止。近50 a来，有544%台站出现干能见度减少趋势，且主要集中在盆地和攀枝花地区；另有456%台站干能见度有增加趋势，且多集中在高海拔山区。四川盆地的干消光系数和霾日数的变化趋势较为一致。干消光系数1996年之前迅速增加，1996年以后有小幅度的减小，增加的气候倾向率为003/10 a，霾日数的增加速率为104 d/10 a。能见度下降、消光系数和霾日数增加与人为排放污染物浓度增加有密切关系     

耦合PLUS-InVEST-Geodector模型的三峡库区碳储量时空变化及其定量归因

探明区域长时期陆地生态系统碳储量时空变化及其影响因素对于碳中和目标实现具有重要的理论与现实意义。研究耦合PLUS-InVEST-Geodector模型,探究三峡库区1990～2035年不同情景下碳储量时空变化规律,并从土地利用变化以及自然-社会经济复合关系角度定量揭示其影响碳储量变化归因。结果表明：(1)1990～2020年三峡库区碳储量表现为“减少-增加-减少”的波动性,整体减少6.66 Tg,减幅为1.25%,其中耕地大面积转移至建设用地是导致碳储量减少的主要原因;(2)1990～2035年三峡库区碳储量空间分布与土地利用变化具有高度一致性,其空间异质性较为显著,总体呈现出“东高西低,南低北高且库首>库腹>库尾”的分布特征;(3)2035年自然发展情景和生态保护情景碳储量较2020年分别减少7.53和0.37 Tg,生态保护情景较自然发展情景能显著降低库区碳储量损失;(4)影响碳储量时空变化因素较为显著,其中土地利用变化是其主导因子,其次则为温度、人口密度、高程和土壤类型,且各因子交互作用均对碳储量变化解释力增强。研究可为库区碳库管理以及碳储功能的可持续发展提供科学参考...     

1961～2010年华中区域降水变化特征分析

收集1961～2010年华中区域239个气象站点,选择通过均一化检验的233个站点作为研究对象,系统分析了近50a华中区域降水变化特征。结果表明:1961～2010年华中区域年降水量无明显的增减趋势,20世纪60年代降水接近常年,90年代降水偏多,70～80年代、21世纪初降水偏少。降水纬向分布特征比较显著,由南向北逐渐递减,且空间分布不均匀。年降水日数减少趋势显著,减少速率为3.4d/10a。1989年以后区域降水量增加明显,2006年以后降水减少,同时存在2a左右周期振荡;降水日数在1986年以后减少明显。春、秋季降水总体减少,减少速率分别为5.4、12.2mm/10a;夏、冬季降水总体增加,增加速率为15.9、6.3mm/10a。四季降水日数的变化速率分别为-1.4、0.2、-2.1、-0.1d/10a。     

全球碳交易市场对中国经济-能源-气候系统的影响评估

国际气候谈判中,美国等发达国家把中国承诺强制减排目标作为其加入全球减排协定的前提,那么如果我国加入全球碳交易市场,将会对我国产生怎样的影响呢?本文基于Ramsey最优增长模型和博弈论思想,构建世界诱导技术变化混合(WITCH)模型,模拟评估全球碳交易市场对我国经济-能源-气候系统的影响,结果表明:12014年(GCM2014情景)和2020年(GCM2020情景)加入全球碳交易市场,到2100年我国GDP比常规情景(BAU情景)下分别减少6.42%和10.22%,说明加入全球碳市场将会对我国经济增长产生较大的负面影响,越早加入负面影响越小;2BAU、GCM2014和GCM2020三种情景下,2100年我国总投资分别达到98.48亿美元、85.59亿美元和85.13亿美元,其中我国能源研发投资预计分别为32.9亿美元、82.5亿美元和96亿美元,说明对我国总投资的影响差异不是很大,但对能源技术研发投资却有快速而显著的促进作用;3BAU、GCM2014和GCM2020三种情景下,2100年我国一次能源消费分为270 EJ、247 EJ和254 EJ,说明全球碳交易市场可以减少我国一次能源的总消费,但总量减少不是太显著,却能显著减少我国的煤炭等化石能源的消费量,因为GCM2014和GCM2020情景下,2100年煤炭消费仅占到我国一次能源消费的10%左右,而BAU情景下煤炭仍占59%;4全球碳交易市场可以比较显著的降低我国能源强度和碳排放强度;5全球碳交易市场的建立能有效降低全球气温,但不能将气温升幅控制在2℃范围以内。因此,我国要结合本国国情和实际,先建立国内碳交易市场,避免在国际压力下盲目承诺加入全球碳交易市场,至少2020年前我国不应该加入全球碳交易市场。     

1.5℃温控目标下气候工程对中国极端高温强度影响的空间差异研究

全球变暖背景下极端高温热浪频发,已成为严重影响人类健康和社会可持续发展的气象灾害之一。基于BNU-ESM模式的气候工程(G4试验)和非气候工程(RCP4.5)情景下的2020～2099年日值最高气温数据和平均气温数据,采用韦伯分布理论,对比分析了气候工程实施中(2020～2069年)和实施结束后(2070～2099年)的中国极端高温强度区域差异特征。结果表明:(1)两种情景下的对比表明,气候工程并未从根本上改变中国不同重现期的极端高温强度空间高低分异特征。两种情景下的极端高温强度在两个时段均呈青藏高原低,东部和西北高的空间分异特征。(2)两种情景下的对比表明,气候工程在两个研究时段均有助于中国不同重现期极端高温强度的缓解,且实施期间的缓解作用明显高于结束后。(3)气候工程情景下2020～2069年与2070～2099年的对比结果表明,气候工程实施结束后并未引起极端高温的强烈反弹,且气候工程实施期间对极端高温强度的缓解作用明显高于结束后。(4)对比气候工程实施前后中国平均气温变化,结果表明气候工程使得中国平均气温至少降低了1.25℃,有效缓解了全球气候变暖,有利于《巴黎协定》1.5℃温控目标的实现。在当前1.5℃温控目标下,平均气温的降低有助于减少和缓解更多极端高温事件的频次与强度,深化气候工程对极端高温事件影响的认识。     

三峡库区林地土壤有机碳含量特征及效应

对三峡库区典型林分林地土壤有机碳（SOC）含量特征及对土壤物理性质、土壤结构和土壤养分效应进行研究，以期为三峡库区生态环境建设提供依据。结果表明：SOC含量表现为表层（A层）土壤（12.06～45.18 g/kg）明显大于下层土壤，大一个数量级。从土壤表层到底层，SOC含量呈明显下降趋势。由相同立地条件的灌木林改造而来的农地土壤（改造年限8 a）各层土壤SOC含量都有所降低，土壤表层SOC含量降低了10%，土壤平均有机碳含量降到为灌木林地的66%。三峡库区SOC含量与土壤物理性质直接相关，SOC含量与土壤容重和土壤毛管孔隙度存在最为明显的线性关系〖WTBX〗（R2=0.83，0.83，n=19，p<0.01）。土壤有机碳直接参与了土团聚体的形成，SOC含量与土壤团聚度和土壤团聚状况均有较好的相关关系（R2=0.62,0.76，n=19，p<0.01）。各林地土壤中氮元素含量最高，速效氮含量约为速效磷的6倍，为速效钾的2.5倍。SOC与土壤主要营养元素（N，P，K）关系中，对N元素作用最明显，特别是速效氮〖WTBX〗（R2=0.66,n=19，p<0.01），对磷的矿化起主要作用，与钾元素关系不明显。土壤有机碳是决定N和P矿化的主导因子，从土壤表层到底层C/N比值呈下降趋势，C/P值约为C/N值的6倍。阳离子交换量（CEC）与土壤团聚度之间有明显的相关关系〖WTBX〗(R2=0.49,n=19，p<0.01〖WTBZ〗)。SOC对CEC的作用主要通过改变土壤结构而实现。