利用高分辨率气候模式对湖北未来气候变化的模拟与预估

利用高分辨率区域气候模式CCLM对湖北省降水和气温的模拟数据,对比分析了基准期(1961~2005年)的模拟结果和同期CN05.1的观测数据,并对RCP4.5情景下的未来(2006~2050年)气候进行了年尺度和季节尺度的预估。结果表明:(1)CCLM区域气候模式较好地模拟了湖北气温的演变趋势及其空间分布格局,对降水的时空波动模拟与同期CN05.1在降水时空变化上的匹配度较弱;(2)RCP4.5情景下,2006~2050年湖北T、T_(min)、T_(max)呈上升趋势。四季气温呈一致上升的趋势,冬季的上升速度最快,对年尺度上T、T_(min)、T_(max)上升的趋势贡献最大。(3)RCP4.5情景下,2006~2050年湖北T、T_(min)、T_(max)呈全区一致上升的格局。其中增幅最大的区域均集中于汉江湖北段北部。春季T、T_(min)、T_(max)增温大值区位于西北山地区;夏季中部平原区T、T_(min)、T_(max)相较于其他区域增幅较大;秋季西南山地区T和T_(max)较其他区域增温较高,T_(min)的增温大值区位于汉江湖北段北部;冬季鄂东南丘陵T相较于其他区域增幅较大,汉江湖北段北部T_(min)增温较大,西南山地T_(max)增温较大。     

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。     

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70mm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     

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%。     

气候变化对西苕溪流域未来洪水影响研究——Ⅱ.情景分析

研究表明VIC模型在西苕溪流域具有良好的适用性,特别是对汛期洪水的模拟。应用陆面水文模型VIC与区域气候模式PRECIS耦合,探讨了西苕溪流域未来洪水对气候变化的响应。结果表明：横塘村水文站月平均流量与月最大洪峰流量的关系较为密切,相关系数均在0.85以上,在一定程度上可以表征洪水的变化特征;基于PRECIS生成的气候情景,未来时期西苕溪流域洪水对气候变化的响应比较明显,尤其是汛期流量增加趋势较显著;结合P-Ⅲ型分布频率分析,西苕溪流域2021~2050年发生洪水极值事件的频率及量级都较基准期增大,且A2情景比B2情景相对更容易触发较大洪水,基准期50 a一遇洪水在未来两种情景下分别缩短为27 a一遇和32 a一遇,说明流域洪水对于气候变化的响应程度增大。     

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     

CMIP6全球气候模式对长江流域气候变化的模拟评估与未来预估

以全球变暖为主要特征的全球气候变化对自然环境和社会经济发展产生了巨大影响。长江流域作为中国最大的流域,对气候变化的影响非常敏感,对未来气候变化的预测可以为应对未来的不确定性提供重要的科学依据。为了更准确地预测长江流域未来的温度和降水,针对第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)对长江流域26个气候模式进行评估,选择并校正性能更好的模式,讨论了长江流域未来的气温和降水。主要结论如下：(1)气候模式在温度上的模拟效果优于降水,在时间尺度上表现为月尺度>日尺度>年尺度。温度模拟存在一定程度的低估,降水模拟存在一定程度的高估。(2)区域尺度利用气候模式进行研究工作前的评估和校正是必要的,经过评估优化和季节校正后,数据的精度得到了显著提高,分位数映射法可以应用于气候模型数据的校正,但对于极端降水和温度的校正仍存在一些不足。(3)在SSP1-2.6情景中,未来温度和降水变化将在一段时间内持续不稳定增加,然后随着时间趋于稳定。在其他3种情景下,变化的速度随着时间的推移而加快。未来长江流域的降水和气温在所有情景下都将高于历史时期,表现为SSP5-8.5>SSP3-7.0>SSP...     

全球升温1.5℃与2.0℃情景下长江中下游地区极端降水的变化特征

基于长江中下游地区1961~2100年区域气候模式COSMO-CLM(CCLM)模拟与1961~2005年气象站观测的逐日降水数据,通过统计计算年降水量、强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率4个极端降水指数,研究全球升温1.5℃与2.0℃情景下,长江中下游地区极端降水的时空变化特征。结果表明:(1)全球升温1.5℃情景下,年降水量相对于1986~2005年减少5%,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别增加7%、33%和4%;概率密度曲线表明,年降水量均值下降,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率均值上升,极端降水方差增大;年降水量、强降水量和暴雨日数在空间上表现为南部增加北部减少,极端降水贡献率则相反。(2)全球升温2.0℃情景下,年降水量下降3%,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别上升15%、46%和15%;年降水量均值稍有减少且方差稍有上升,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率均值和方差明显增加;年降水量减少区域位于长江主干以北,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率表现为绝大部分地区增加的空间变化特征。(3)全球升温由1.5℃至2.0℃时,年降水量、强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别增加3%、7%、10%和11%;随升温幅度的增加极端降水均值和方差上升;极端降水呈增加态势的范围扩大。因此,努力将升温控制在1.5℃对降低极端降水的影响具有重要意义。     

科技创新与云南低碳发展的再思考

当前云南经济发展属于典型的资源高消耗型,发展方式粗放、生态危机渐现等问题突出。低碳经济是云南做好国家战略定位,实现跨越发展的最佳选择,云南发展低碳经济应该以科技进步作为突破口。     

长江中下游夏季极端降水事件频次的统计降尺度模拟与预估

利用CMIP5三个耦合模式的历史模拟及不同情景预测结果、NCEP/NCAR再分析资料和长江中下游观测降水资料,采用统计降尺度方法对长江中下游夏季极端降水频次进行模拟和预估。首先,通过计算相关的方法,获取建立统计降尺度预测模型所需的预测因子。提取的预测因子同时满足既是观测环流要素场影响极端降水的关键区域,又是模式要素场预报的高技巧区域两个条件;然后,结合挑选出的预测因子,利用多元线性回归方法建立长江中下游极端降水的统计降尺度预测模型,并对模型性能进行检验。交叉检验结果表明,此种统计降尺度方法能对过去长江中下游极端降水变化有较好的再现能力,且多个降尺度模型结果的集合能进一步提高降尺度方法的模拟技巧;最后,将建立的统计降尺度模型应用于CMIP5未来3种不同的排放情景来对极端降水进行未来预估,并对多模式结果进行集合。结果显示,统计降尺度模型预估未来几个年代际长江中下游夏季极端降水频次相对于1986~2005年呈增加趋势,21世纪中、后期高排放情景下极端降水频次增加幅度高于低排放情景。     

三峡库区局地气候变化

三峡库区地处鄂西和渝东的崇山峻岭中,局地气候受山谷和水体的共同影响,冬暖夏热,降水丰富。利用三峡库区及其周边地区33个气象观测站1961~2006年降水与温度观测资料,对2003年蓄水前后的降水、气温等要素作了时间对比分析,同时分别选取近库区和远库区站点作降水比值和温度差值分析,结果表明近几年库区降水较常年偏少,但降水趋势与西南地区降水年代际变化一致。20世纪90年代之后三峡库区气温有显著上升趋势,蓄水后受水域扩大影响近库地区的气温发生了一定变化,表现出冬季增温效应,夏季有弱降温效应,但总体以增温为主。由于三峡工程局地气候影响是一个复杂、长期的气候调节过程,所给出的结果只是三峡水库蓄水至今3年时间的观测分析结果,同时蓄水前后温度变化还需要更长时间观测分析统计,对水库水域扩大影响造成的局地气候效应有待更多研究方法及模式结果的验证。     

三峡库区局地气候变化

三峡库区地处鄂西和渝东的崇山峻岭中,局地气候受山谷和水体的共同影响,冬暖夏热,降水丰富。利用三峡库区及其周边地区33个气象观测站1961~2006年降水与温度观测资料,对2003年蓄水前后的降水、气温等要素作了时间对比分析,同时分别选取近库区和远库区站点作降水比值和温度差值分析,结果表明近几年库区降水较常年偏少,但降水趋势与西南地区降水年代际变化一致。20世纪90年代之后三峡库区气温有显著上升趋势,蓄水后受水域扩大影响近库地区的气温发生了一定变化,表现出冬季增温效应,夏季有弱降温效应,但总体以增温为主。由于三峡工程局地气候影响是一个复杂、长期的气候调节过程,所给出的结果只是三峡水库蓄水至今3年时间的观测分析结果,同时蓄水前后温度变化还需要更长时间观测分析统计,对水库水域扩大影响造成的局地气候效应有待更多研究方法及模式结果的验证。     

气候变化对中国不同粮食产区粮食安全的影响

随着全球气候变暖趋势的逐渐加剧,气候变化对粮食安全的影响引发社会各界广泛关注。文章基于1990—2020年31个省份的面板数据,在剖析气候变化与粮食安全关系的基础上,分析气候变化与粮食安全发展趋势,从粮食可用性、可获得性、可利用性、稳定性4个维度构建粮食安全指标体系,利用极差标准化法、变异系数赋权法、雷达图面积模型计算法测算粮食安全指数,实证验证气候变化对粮食安全的影响机制。研究发现：①积温和降水两大气候因子皆对粮食安全具有抑制作用。积温在1%的显著性水平上对粮食安全具有负向影响,降水在5%的显著性水平上对粮食安全产生不利影响。②农业技术的调节作用主要体现在其削弱了积温对粮食安全的抑制作用,但对降水影响粮食安全的调节效果并不明显。③分区域看,气候变化对粮食产销平衡区粮食安全的负向影响最大,对粮食主产区和主销区粮食安全的抑制作用不明显;农业技术在粮食主产区发挥的调节作用最强,在粮食主销区和产销平衡区发挥的调节作用不明显。为保障粮食安全,应强化应对气候变化的能力,逐步完善粮食储备管理机制,践行“藏粮于技”的战略方针,因地制宜调整粮食耕作制度和种植结构,培育优良作物品种,推进现代农业技术的转化和推广。同时,不同粮食生产功能区应充分发挥各自区域优势：主产区应推动粮食生产、经营优化,提升粮食生产综合能力;主销区应充分发挥经济、科技优势,发展集约化、现代化农业以提高粮食自给率;产销平衡区需着力提高种植户抵御风险能力和粮食生产积极性,维持区域产销平衡。     

Simulation of Indian summer monsoon rainfall and its intraseasonal variability in the NCAR climate system model

The broad climatological features associated with the Asian monsoon circulation, including its mean state and intraseasonal and interannual variability over the Indian subcontinent as simulated in the National Center for Atmospheric Research (NCAR) global coupled climate system model (CSM) in its control reference experiment, are presented in this paper. The CSM reproduces the seasonal cycle as well as basic observed patterns of key climatic parameters reasonably well in spite of some limitations in simulation of the monsoon rainfall. However, while the seasonality in rainfall over the region is simulated well, the simulated area-averaged monsoon rainfall is underestimated to only about 60% of the observed rainfall. The centers of maxima in simulated monsoon rainfall are slightly displaced southward as compared to the climatological patterns. The cross-equatorial flow in simulated surface wind patterns during summer is also stronger than observed with an easterly bias. The transient experiment with a 1% per year compound increase in CO₂ with CSM suggests an annual mean area-averaged surface warming of about 1.73 °C over the region at the time of CO₂ doubling. This warming is more pronounced in winter than during the monsoon season. A net increase in area-averaged monsoon rainfall of about 1.4 mm day^–1, largely due to increased moisture convergence and associated convective activity over the land, is obtained. The enhanced intraseasonal variability in the monsoon rainfall in a warmer atmosphere is confined to the early part of the monsoon season which suggests the possibility of the date of onset of summer monsoon over India becoming more variable in future. The enhanced interannual and intraseasonal variability in the summer monsoon activity over India could also contribute to more intense rainfall spells over the land regions of the Indian subcontinent, thus increasing the probability of extreme rainfall events in a warmer atmosphere. Electronic Publication     

资源,环境与区域可持续发展研究

本文为探讨中国未来区域发展模式,分析了当今世界区域发展中资源,环境与区域发展的关系,分别从资源和环境的角度归纳出数种区域发展模式,并在简要分析各种发展模式特点的基础上,提出了中国区域发展模式。     

气候变化和人类活动对丹江口入库径流的影响及评估

科学估算气候变化和人类活动对河川径流的影响,可以更为合理地规划利用地球水资源。针对丹江口水库入库径流的减少问题,分别采用Mann-Kendall方法和Pettitt检验,对1960~2012年间丹江口水库入库径流的年际和年内变化趋势进行了分析,并与同时期汉江上游20个地面观测站的降水、气温的年际和年内演化趋势进行了比较,从气候变化和人类活动影响的两个方面分析了入库径流减少的原因。在此基础上,利用气候弹性模型分别估算了气候变化和人类活动对径流的影响度。结果表明:近年来丹江口入库径流的减少主要受春季和秋季径流减少的影响,在春季径流的减少总量中,气候变化的贡献度为67%,人类活动为33%;秋季径流的减少总量中,气候变化的贡献度为88%,人类活动为12%。气候变化是导致丹江口入库径流减少的主要原因。     

三峡水库对区域气候影响的数值模拟分析

利用中尺度数值模式MM5V3模拟了三峡水库建成后,由于下垫面变化对区域气候的影响,并探讨了三峡水库的建成是否为引发社会广泛关注的高温干旱和低温雨雪冰冻灾害等极端天气的主要因素。研究表明:三峡水库的建成对当地气温具有海洋性效应,库区附近春季温度变低,夏季在水库下游气温升高、上游则气温降低,而冬季则以升温为主;春季降水变化主要位于库区沿线的南部山区,增雨带和减雨带相间分布,夏季降水量在三峡库区中上游地区和附近的山区呈增加趋势,在库区下游及附近地区降水呈减少趋势,冬季降水量减少,主要集中在大坝附近地区到三峡(巫山)段;春季库区的相对湿度增加,幅度多在0.5%～1.0%,夏季相对湿度的影响也存在正负两种效应,大坝上游库区附近相对湿度增加,大坝下游地区相对湿度降低,冬季变幅不大;三峡水利工程不是干旱、低温雨雪冰冻等极端天气出现的主因,它对极端天气事件的影响并不明显。