区域气候模式水平分辨率对黄淮海流域当代气候模拟的影响

区域气候模式是进行流域尺度气候变化研究的重要工具,其中水平分辨率对流域模拟结果的影响亟待评估。本文使用区域气候模式RegCM4,在ERA-Interim再分析资料驱动下,进行2种水平分辨率（50 km和25 km）1990-2010年东亚区域的长时间连续积分模拟。通过与观测资料的对比,评估RegCM4对黄淮海流域的模拟性能,同时分析水平分辨率对模拟结果的影响。结果表明:① 2组模拟均可以较好地再现黄淮海流域冬季、夏季平均气温和降水的空间分布,以及气温和降水的年循环变化;对极端气候事件指数的分布模拟效果也较好,且对与气温有关的极端气候事件指数模拟效果优于与降水有关的极端气候事件指数。②与观测相比,也存在一定的偏差,如模拟的冬季气温存在冷偏差,夏季气温存在暖偏差,冬季、夏季降水在大部分地区偏多等。③ 2组模拟对比来看,对冬季、夏季平均气温的量级和空间分布,25 km模拟与观测更加接近;对冬季、夏季平均降水,50 km模拟与观测的空间相关系数分别为0.86和0.44,较25 km模拟有较大提高;对极端事件,2组模拟差别不大。模拟结果可为后续此版本模式在黄淮海流域气候变化研究中的应用提供参考。     

石笋记录年际、年代际极端天气/气候事件研究进展

近年来随着极端天气/气候事件的频发,应对极端天气/气候事件的要求极其紧迫。目前气象资料对极端天气/气候事件的研究相对较短,由此作者提出利用石笋记录重建历史年际、年代际极端天气/气候事件的构想。通过对目前已有的石笋极端天气/气候事件研究实例分析总结,认为洞穴石笋沉积速率相对较快,石笋中标志性结构构造特征的存在,有利于石笋记录到极端天气/气候事件。同时就目前的研究现状,作者提出建立准确年代标尺、选择生长速率相对较快和存在标志性结构构造特征、能记录到极端气候的石笋,以及提高采样分辨率和与其他记录相互验证等作为石笋极端气候研究的工作要求,同时就文石笋研究极端天气/气候事件提出文石笋可能更加容易记录到极端天气/气候事件的个人新认识。     

石笋记录年际、年代际极端天气/气候事件研究进展

近年来随着极端天气/气候事件的频发,应对极端天气/气候事件的要求极其紧迫。目前气象资料对极端天气/气候事件的研究相对较短,由此作者提出利用石笋记录重建历史年际、年代际极端天气/气候事件的构想。通过对目前已有的石笋极端天气/气候事件研究实例分析总结,认为洞穴石笋沉积速率相对较快,石笋中标志性结构构造特征的存在,有利于石笋记录到极端天气/气候事件。同时就目前的研究现状,作者提出建立准确年代标尺、选择生长速率相对较快和存在标志性结构构造特征、能记录到极端气候的石笋,以及提高采样分辨率和与其他记录相互验证等作为石笋极端气候研究的工作要求,同时就文石笋研究极端天气/气候事件提出文石笋可能更加容易记录到极端天气/气候事件的个人新认识。      

气候变化对洪水灾害影响研究进展

气候变化背景下包括洪水在内的极端天气与气候事件频发已引起国际社会的广泛关注,研究气候变化对洪水灾害的影响既是全面理解气候变化影响的重要内容,也是减轻洪水灾害风险的实际需要。从气象水文和灾害风险两大领域综述了气候变化对洪水灾害影响的研究进展,从反映洪水灾害系统的雨情、水情和灾情角度,全面总结了当前国内外对极端降水、极端径流和洪水损失的变化及归因研究,梳理了研究方法与研究成果方面的主要进展及存在的问题,并探讨了未来的研究方向。指出加强数据积累,完善气候模式与水文模型的耦合,加强承灾体脆弱性及其变化的评估,综合洪水致灾过程与灾情结果的分析,推动气象水文与灾害风险学科领域的交叉研究应成为未来研究的重点。     

北极快速增暖背景下冰冻圈变化及其影响研究综述

北极具有独特的地理位置和战略地位,是当前全球变化研究的热点区域之一。北极增暖是全球平均值的两倍以上,被称为“北极放大”现象。在北极快速增暖背景下,冰冻圈尤其是海冰显著萎缩,对北极乃至中纬度天气气候产生深远影响。对北极快速增暖背景下冰冻圈主要要素（包括海冰、冰盖、冰川、积雪和冻土）时空变化特征及未来预估进行了综述,同时总结了海冰变化对北极气候系统（大气圈、水圈、岩石圈和生物圈）以及中纬度极端天气气候事件的影响。指出当前北极冰冻圈变化研究受观测资料缺乏及模式模拟不确定等问题限制,其机理及对中纬度天气气候影响机制仍存在争议。未来还需要加强北极地区的综合监测,提高模式对北极气候系统物理过程的模拟能力,进行多模式、多数据、多方法的集成研究。     

日以下尺度降雨随机模拟研究进展

目前我国作物生长、土壤侵蚀等应用模式发展很快,利用这些模式进行气候变化影响评价的研究逐渐成为热点,但日以下尺度降雨观测资料却严重不足,迫切需要针对我国复杂的气候条件建立日以下尺度降雨模拟模型,为应用模式提供更为精细的降雨资料输入。重点从次降雨事件的划分方法、次降雨事件模型的模拟过程、Bartlett-Lewis和Neyman-Scott点过程模型的模拟过程、参数估计、参数敏感性分析以及模型改进等方面综合概述了日以下尺度降雨随机模拟的进展,同时给出这几种模型的对比研究结果,从而为人们根据不同目的和条件选择不同模型提供借鉴。最后指出,结合点过程和次降雨事件等方法优点的混合模型——基于天气分型的随机模拟模型以及将统计与动力方法相结合的模拟模型,可能是未来降雨模拟的重要发展方向。     

东亚区域能量和水分循环对我国极端气候影响研究的一些初步进展

介绍了2009年项目"全球变暖背景下东亚能量和水分循环变异及其对我国极端气候的影响"的主要研究目标和内容,着重叙述了项目实施以来的主要科研进展,包括西北敦煌和临泽区陆气交换加强观测试验、我国极端气候的变化分析和模拟研究以及气候预测新方法和新系统的研制等方面.最后概要介绍了项目未来几年的主要研究工作计划.     

近50年来中国极端降水趋势与物理成因研究综述

对中国近50年来极端降水事件的研究表明,在全球变暖背景下极端降水事件的频率和强度均有升高的趋势,但存在明显的区域差异。观测分析表明长江中下游,东南地区和西北的部分区域极端降水有增加趋势,而华北、东北和西南的部分地区有减少趋势。现阶段不同模式模拟的结果还存在差异,但总的预测结论表明中国极端降水有极化的趋势。首先从统计学角度通过分析均值和极值的关系,探讨了极端降水事件概念的界定,然后分析了不同区域极端降水的变化趋势。在综述中国极端降水研究的基础上,以极端降水变化趋势较为复杂的长江流域作为典型气候区,从海—气相互作用角度对影响极端降水的物理机制和过程进行了总结。分析表明能够反映极端降水本质特性的定义和影响极端降水的物理过程还需要进一步研究,并且随着研究深入,新的影响极端降水的因子也会被逐渐发现。     

未来不同排放情景下气候变化预估研究进展

概述未来不同排放情景下气候变化预估研究的主要进展。首先,对用于开展气候变化预估研究的不同复杂程度的气候系统及地球系统模式及其模拟能力进行了简要的介绍,指出虽然目前气候系统模式在很多方面存在着较大的不确定性,但大体说来可提供当前气候状况的可信模拟结果;进而介绍了IPCC不同的排放情景,以及不同排放情景下全球与东亚区域气候变化预估的主要结果。研究表明,尽管不同模式对不同情景下未来气候变化预估的结果存有差异,但对未来50～100年全球气候变化的模拟大体一致,即全球将持续增温、降水出现区域性增加。在此基础上,概述了全球气候模式模拟结果的区域化技术,并重点介绍了降尺度方法的分类与应用。同时对气候变化预估的不确定性进行了讨论。最后,对气候变化预估的研究前景进行了展望,并讨论了未来我国气候变化预估研究的重点发展方向。     

青藏高原气候变化若干前沿科学问题

在全球变化的背景下,青藏高原冰冻圈和大气圈正在发生快速变化,对“亚洲水塔”和“第三极”的生态环境带来深刻影响。研究并梳理了近年来青藏高原气候变化的若干前沿科学问题的研究进展,如高原极端气候事件变化及其与大气环流的关系;高原变暖放大效应及海拔依赖型变暖的物理机制;再分析资料在高原气候变化应用的适用性;气候模式在高原资料稀缺地区的模拟偏差特征及不确定性;以及不同升温阈值下高原气候变化的预估及其风险等。同时展望了高原气候变化研究的前沿问题和科学难点。认清高原气候变化研究的前沿科学问题,可为“一带一路”倡议顺利实施提供科学依据。     

National vulnerability to extreme climatic events: the cases of electricity disruption in China and Japan

Extreme climatic events are likely to adversely affect many countries throughout the world, but the degrees among countries may be different. China and Japan are the countries with high incidences of extreme weather/disaster, both facing with the urgent task of addressing climate change. This study seeks to quantitatively compare the impacts of extreme climatic events on socioeconomic systems (defined as vulnerability) of the two countries by simulating the consequences of hypothetical same degree of electricity disruption along with extreme events. To do that, two computable general equilibrium models are constructed, by using which three-stage scenarios are simulated for China and Japan, respectively. The results reveal that China and Japan have unequal socioeconomic vulnerabilities to extreme events. (1) Negative impact of the same degree of power outages is bigger on China’s socioeconomic system than on that of Japan, and this difference is more obvious in the very short-run scenario. (2) The decline of China’s GDP, total output, and employment levels is 2–3 times higher than that of Japan, while the difference of the resident welfare levels is sharper, which of China drops 3–5 times of Japan. (3) Structural factors are the main reason for vulnerability differences between China and Japan, including the differences of expenditure structure, factor input structure for production of life requirement sectors, material and energy dependence for the production of industrial sectors, and usage structure of services outputs. Based on these findings, some policy implications and recommendations for fairness issues on climate change adaptation are proposed.     

公元1000—2000年中国北方地区极端干旱事件序列重建与分析

利用历史文献记录重建了公元1000—2000年中国北方地区极端干旱事件序列,在此基础上分析极端干旱事件的发生特征与规律。研究得出以下结论:(1)极端干旱事件在公元1000—2000年中存在200年左右的周期波动。在15世纪中期、17世纪初期和18世纪末期存在3次极端干旱事件高发期。(2)极端干旱事件的变动与中国东部地区干湿变化相一致,在偏干的时期极端干旱事件发生次数上升,在偏湿时则下降。(3)在中世纪暖期和现代暖期,温度愈高,极端干旱事件偏多;而在小冰期,则温度偏低的时期极端干旱事件多发。(4)西风带影响下的非季风区,干湿变化与极端干旱事件的关系与华北季风区相反,这可能与所谓的“丝绸之路遥相关”和NAO(NorthAtlanticOscillation,北大西洋涛动)的影响有关。     

明清时期中国东部高温事件年表重建和分析*

气候变化的背景下,极端暖事件的频率有增加的趋势。通过“语义差异法”识别了明清时期的高温事件,对其高温程度进行分级,建立了1350—1910年中国东部的高温事件年表,并对高温事件的发生时间、年代际特征进行了分析。结果表明: 明清时期有41个年份记录了高温事件,36个年份出现极端高温事件;高温事件发生频率和强度存在一定的阶段性变化,这种阶段性变化与北半球及中国气温的冷暖阶段变化有一定对应,与极端冷事件频率基本呈反相变化,1700—1749年和1800—1859年是明清时期极端高温事件发生频率最高且强度最大的2个时段,分别对应小冰期中期1710—1760年较温暖的时期和小冰期末期,16世纪末至17世纪是小冰期中最寒冷的一个阶段,极端高温事件相对不频繁,极端冷事件则发生频繁;高温事件还具有连年或隔年再发的特点。尝试利用现代器测资料和站点相关的计算方法对高温事件记录点所可能反映的地理范围进行了探讨,长江下游地区和华北平原的案例分析表明,历史时期记录有限,但区域的单点高温记录可能反映了范围比较广的极端高温事件。     

Trends in Blizzards at Selected Locations on the Canadian Prairies

Climate Change is anticipatedto result in alterations in cyclone activity over the northern hemisphere. Cyclones in their passage across the open prairie of western Canada spawn one of the more extreme weather events that occur in that part of the country; blizzards. Numerous studies of individual blizzards are available. The objective of this study of blizzards is to identify trends in their seasonal occurrence, in seasonal blizzard weather element extremes, and discuss the results in the context of climate change. Criteria used in western Canada to define a blizzard event during the period of study were applied to the archive of hourly weather data for locations within the Prairie Ecozone. Blizzard events were extracted for the period 1953–1997 and analyzed for trends in seasonal occurrence. Results of this analysis are presented which illustrate a significant downward trend for weather observing locations in the more westerly part of the prairies. This trend is consistent with results found by others that indicate a decrease in cyclone frequency over western Canada. No significant trend was found in the more central and eastern locations. No significant trend was evident in seasonal extremes of blizzard weather elements at most locations.     

中国极端降水事件的频数和强度特征

使用1951-2004年中国738个测站逐日降水资料,采用百分位的方法定义极端降水事件的阈值,分析了不同持续时间的极端降水事件的时空分布及变化趋势特征。结果表明,极端降水事件多发于35°N以南,特别是在长江中下游和江南地区以及高原东南部,且在这些地区极端降水事件持续时间也较长。季节分布上,主要出现在夏季,以低持续性事件为主。在中国东部地区,持续时间越长的极端降水其强度往往越强。趋势分析表明,全国持续1d极端事件的相对频数具有上升趋势而平均强度具有下降趋势,其空间上均表现为全国大部分上升、华北和西南等地下降的趋势。持续2d以上极端事件在长江中下游流域、江南地区和高原东部等地区有显著增多和增强的趋势,而在华北和西南地区有减少和减弱趋势,但全国平均的趋势不显著。     

太阳活动驱动气候变化空间天气机制研究进展

大量研究表明，从数小时到十年、百年时间尺度上的天气、气候变化受太阳活动影响显著。近年来，全球云量、北大西洋冬季气旋等气候、气象要素与银河宇宙射线通量变化、太阳能量粒子事件等空间天气事件显著的统计相关被陆续发现。在此基础上，提出太阳活动驱动气候变化空间天气机制，其基本观点是：空间天气事件通过改变云物理特性影响气象、气候，其核心是：太阳活动造成的空间天气事件与云微物理过程的联系，目前空间天气理论分化为离子诱导成核机制和全球大气电路—静电云微物理机制（简称Tinsley机制）。主要回顾和总结了近年来空间天气机制研究的发展，包括观测与理论，取得的成果，并对其未来的发展提出展望。      

Delineating mineralized phases based on lithogeochemical data using multifractal model in Touzlar epithermal Au–Ag (Cu) deposit,NW Iran

The aim of this study is to delineate and separate mineralization phases based on surface lithogeochemical Au, Ag, As and Cu data, using the Concentration–Area (C–A) fractal method in the Touzlar epithermal Au–Ag (Cu) deposit, NW Iran. Four mineralization phases delineated by multifractal modeling for these elements are correlated with the findings of mineralization phases from geological studies. The extreme phase of Au mineralization is higher than 3.38 ppm, which is correlated with the main sulfidation phase, whereas Ag extreme phase (higher than 52.48 ppm) is associated with silicic veins and veinlets. The resulting multifractal modeling illustrates that Au and Ag have two different mineralization trends in this area. Extreme (higher than 398.1 ppm) and high mineralization phases of Cu from the C–A method correlate with hydrothermal breccias and main sulfidation stage in the deposit, respectively. Different stages of Au mineralization have relationships with As enrichment, especially in high and extreme (higher than 7.9%) phases. The obtained results were compared with fault distribution patterns, showing a positive correlation between mineralization phases and the faults present in the deposit. Moreover, mineralization phases of these elements demonstrate a good correlation with silicification and silicic veins and veinlets.     

二叠纪-三叠纪之交生物大灭绝与残存

当今人类正在面临大气二氧化碳浓度升高、全球变暖、海洋酸化等一系列气候环境问题,有科学家提出这可能导致第6次生物大灭绝.类似的灾难事件在地质历史上多次发生,因此以史为鉴、以古示今才能更好地认识、应对和解决这些问题.显生宙最大的一次生物灭绝事件发生在2.52亿年前的二叠纪-三叠纪之交,超过90%的海洋物种永久消失.此次生物灭绝的过程和原因一直是科学家关注和致力解决的关键科学问题之一.近年来的研究表明当前人类面临的这些极端的气候环境事件在2.52亿年前也都有发生,而且更为严重.本文重点围绕近年来有关二叠纪-三叠纪之交的生物和环境事件研究进展,结合化石和环境指标的地质记录以及生物与环境之间的相互作用关系,总结生物灭绝的过程和形式及相关环境因子的贡献,并探讨残存生物能够躲过这次灾难事件得以延续和发展的内在机制和外界原因.      

额尔齐斯河流域上游地区近50 a来气温和降水变化的DFA分析

为查明新疆境内额尔齐斯河流域年及季节性气温和降水变化规律,并对未来的可能变化趋势做出预测,基于去趋势波动分析法（DFA）对流域近50 a来的气温、降水序列的平均值和极端值进行分析. 研究表明,年降水及春、夏的降水序列有较好的长程相关性,在较长时间尺度内均有继续保持原有趋势的可能,即年降水继续增加,春、夏降水维持稳定;秋、冬季降水则呈现弱持续性和强随机性,在短时间尺度上保持现状,长时间尺度上则存在改变的可能. 年均温及夏、秋、冬温也将继续保持升温的趋势,春季长时间尺度上存在改变的可能. 流域内温度和降水都将保持增长的趋势,而且温度的持续上升相对降水具有更高的可能性. 由DFA方法确定的极端阈值及相应极值序列显示：20世纪80年代以来,极端高温和极端降水事件开始增多,且量值增大,准周期变短,但极端高值并没有显著提高;极端低温事件的发生次数减少显著,平均值增大,同时低温极值增高明显,冬季气温对全球变化的响应更为敏感.     

海洋生物地球化学模式研究进展

海洋生物地球化学模式是定量认识物质的海洋生物地球化学循环、理解其控制机制以及预测体系变动的重要手段。20世纪90年代以来,该研究领域的进展主要体现在海洋生物地球化学循环的物理输送和生态动力学过程以及年际、年代际变动的模拟3个方面。物理过程模拟方面的进展,集中在寡营养海区上层海水营养盐的供应机制问题上,在经典的上升流、垂直扩散之外,提出涡旋可能构成一种重要的物理输入过程。而生态动力学过程的模拟方面,90年代前期考虑食物网基本结构,由浮游植物、浮游动物和细菌三大类群构成生物状态变量,氮和磷营养盐以及颗粒碎屑构成其他状态变量;90年代后期,开始引入铁和硅的限制问题,考虑不同浮游植物和浮游动物群落结构的影响,特别是浮游植物粒级结构变化的预测可能是未来该领域力图解决的一个技术问题。年际变化的模拟,多围绕ENSO事件对初级生产的影响及其机制问题展开;年代际和地质年代尺度的体系变动问题仍存在争论,相对缺乏有效的数值模拟研究。该研究领域未来应加强生物—化学过程的函数表达、物理模式、中尺度过程、边界交换以及资料获取技术等方面的研究,以应对目前面临的诸多问题与挑战。