21世纪西北太平洋台风变化预估

对近年多个气候模式考虑不同的人类排放情景作了总结,并对21世纪西北太平洋台风变化作了预估。研究表明,集成多个气候模式考虑人类排放情景,预估到21世纪后期,西北太平洋年总编号台风数可能减少,但强台风数及其降水和风速可能增强。需要强调的是,台风的长期预估是极其困难的,存在极大的不确定性,有待作更深入的研究。     

人类活动对20世纪中国西北地区气候变化影响检测和21世纪预测

使用各国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第一工作组(WG1)2001年科学评估报告中给出的7个全球气候系统模式(CCC、CCSR、CSIRO、DKRZ、GFDL、HADL、NCAR),对20世纪中国西北地区气候变化作检测表明,从观测计算得到的近百年中国西北地区气候变暖0.75℃和近50年气候变暖0.88℃,很可能与人类活动造成大气中温室气体浓度增加以及硫化物气溶胶增加有联系.所有模式的控制试验没有表现出明显的增暖趋势,但是,根据20世纪的排放,所有模式模拟出温室气体增加或温室气体与硫化物气溶胶增加,造成西北地区变暖平均为0.34～1.57℃/100 a和0.90～1.86℃/50 a.所有模式对21世纪中国西北地区气候变化的计算表明,21世纪由于人类活动排放温室气体增加,以及温室气体和硫化物气溶胶增加,西北地区气温将可能平均升高2.79～4.50℃/100a.对21世纪未来降水变化的分析表明,由于温室气体增加,以及由于温室气体和硫化物气溶胶增加,未来西北地区降水将可能增加48～60 mm/100a.由于全球气候模式在模拟区域尺度气候变化上存在较大的不确定性,以及人类活动排放的多样性,因此,对未来的预测展望存在不确定性.     

未来20年中国气温变化预估

利用大约40余个气候模式和模式集合,考虑多种人类排放情景,预估到2025年前相对于1961－1990年中国的气温变化。只考虑未来人类排放增加多模式集成预估结果表明,中国年平均气温自2006到2025年的20 a期间将继续变暖0.55 ℃,至2010年年平均气温平均变暖大约为1.08 ℃（平均变暖范围为 0.73-1.54 ℃）,至2020年年平均变暖约为1.43 ℃（平均变暖范围为1.10-2.09 ℃）,至2025年平均变暖约为1.39 ℃（平均变暖范围为0.94-2.19 ℃）。 对1990－2005年已经出现观测事实的近16 a气候模式预估结果进行检验表明,多模式考虑多种排放情景集成,一致预估出这16 a的明显变暖趋势,但是变暖幅度略低于实际观测值。经检测证实,对2006－2025年中国气温的预估具有一定的可信度。需要指出的是,目前的预估没有考虑未来的自然变化,只考虑人类排放继续增加的影响。     

全球气候模式对未来中国风速变化预估

利用世界气候研究计划之第三次耦合模式比较计划 (WCRP/CMIP3) 提供的, 参加IPCC AR4的19个气候模式和国家气候中心为IPCC第五次报告研发的新一代气候模式 (BCC_CSM1.0.1) 及模式集成, 考虑高排放 (A2)、 中等排放 (A1B) 和低排放 (B1) 三种人类排放情景, 预估21世纪中国近地层 (离地10 m) 风速变化。预估结果表明: (1) 21世纪全国平均的年平均风速呈微弱的减小趋势, 且随着预估情景人类排放的增加, 中国年平均风速减小趋势越显著。 (2) 冬季 (夏季) 全国平均风速呈减小 (增大) 趋势, 人类排放量越多, 冬季 (夏季) 风速减小 (增加) 程度越大。21世纪我国风速夏季 (冬季) 增大 (减小) 与全球变暖的背景下未来亚洲夏季风 (冬季风) 增强 (减弱) 有一定关系。 (3) 与20世纪末期 (1980～1999年) 相比, 21世纪初期 (2011～2030年) 中国区域年平均风速A2情景下略偏小, A1B和B1情景下年平均风速无明显变化; 21世纪中期 (2046～2065年) 和后期 (2080～2099年), 三种排放情景下中国年平均风速均比20世纪末期风速小。 (4) 21世纪初期、 中期和后期均表现为冬季 (夏季) 平均风速比20世纪末期冬季 (夏季) 平均小 (大)。 (5) 夏季中国中北部和东北地区风速偏大, 其余地区风速无明显变化或略偏小; 冬季除了东北北部和西藏东南部外, 中国大部地区风速偏小。绝大部分地区超过50%模式一致地预估上述风速变化形式, 具有一定的可信度。     

5个全球气候模式对中国东北地区地面温度的模拟与预估

利用5个全球气候模式和中国东北地区162个站点地面温度实测资料,评估全球气候模式和多模式集合平均对中国东北地区地面温度的模拟能力,并对SRES B1、A1B和A2排放情景下,中国东北地区未来地面温度变化进行预估。结果表明：全球气候模式能够较好地再现了东北地区地面温度的年变化和空间分布特征,但存在系统性冷偏差,模式对夏季地面温度模拟偏低1.16 ℃,优于冬季。预估结果表明,3种排放情景下21世纪中期和末期东北地区地面温度均将升高,末期增幅高于中期,冬季增幅高于其他季节, SRES A2排放情景下增幅最大,B1排放情景下最小;增温幅度自南向北逐渐增大,增温最显著地区位于黑龙江小兴安岭;21世纪末期3种情景下中国东北地区年平均地面温度将分别升高2.39 ℃(SRES B1)、3.62 ℃(SRES A1B)和4.43 ℃(SRES A2)。     

5个IPCC AR4全球气候模式对东北三省降水模拟与预估

利用IPCC AR4中5个全球气候模式数据集和中国东北三省162个站降水实测资料,评估5个全球气候模式和多模式集合平均对中国东北三省降水的模拟能力,并对SRES B1、A1B和A2三种排放情景东北三省未来降水变化进行预估。结果表明：全球气候模式能较好再现东北三省降水的月变化,但存在系统性湿偏差;多模式集合平均能较好模拟东北三省年降水量的空间分布,但模拟中心偏北,强度略强,模式对东北三省夏季降水的模拟效果优于冬季降水;预估结果表明,三种排放情景下21世纪中前期和末期东北三省降水均将增多,21世纪末期增幅高于21世纪中前期,冬季增幅高于其他季节;就排放情景而言,SRES A1B和A2排放情景增幅相当,高于B1排放情景增幅;不同排放情景东北三省降水量增率分布呈较一致变化,A2排放情景下,增幅最显著的辽宁环渤海地区年降水量在21世纪中前期将增加7%以上,21世纪末期将增加16%。     

未来气候变化情景下长江上游年径流量变化趋势研究

依据政府间气候变化委员会(IPCC)第五次评估报告(AR5)未来不同排放情景(RCPs)下的多模式(CMIP5)气温和降水预估结果,构建基于气温和降水的未来径流量预估模型,并以宜昌站为例分析了不同模式不同排放情景下未来80年(2020～2099年)长江上游年径流量的变化趋势。多模式集合平均预估结果表明:在99%的置信水平下,未来80年长江上游年径流量在RCP2.6排放情景下呈不显著增加趋势,在RCP4.5排放情景下呈不显著减小趋势,而在RCP8.5排放情景下则呈显著减小趋势;在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5排放情景下未来80年长江上游年径流量预估均值相对于1961～2000年分别减少6.42%、10.99%和13.25%;同时,未来80年长江上游年径流量变化具有一定的年代际特征,在RCP2.6和RCP4.5排放情景下21世纪初期偏多、中期偏少而后期变化并不明显,在RCP8.5排放情景下则是21世纪中期以前偏多而中期以后明显偏少。本研究方法可为未来气候变化情景预估分析提供技术参考,本研究成果可供气候变化背景下长江上游乃至长江流域水资源开发利用及对策分析提供决策依据。      

RCPs情景下中国21世纪气候变化预估及不确定性分析

利用CMIP5提供的26个全球气候系统模式的集合模拟结果,预估新代表性浓度路径情景下,中国区域21世纪温度和降水的变化,并采用泰勒图和模式离差法对多模式预估结果进行不确定性分析。预估结果显示到21世纪末期(2081—2100年),三种浓度路径情景(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)下中国年均温增幅分别为1.87 ℃、2.88 ℃、5.51 ℃;年降水的增幅分别为0.124 mm/d、0.214 mm/d、0.323 mm/d。21世纪中国增温增湿的主要贡献区为青藏高原和东北地区。不确定性分析结果表明,大多数CMIP5模式对21世纪中国区域温度的预估有着较好的一致性,而对降水预估的差异性相对较大。集合模式离差分析结果表明,中国80%以上区域的温度预估结果信号大于噪音,而降水预估的有意义信号区域不足20%,CMIP5集合模式对温度变化预测结果的可信度较高,而对降水变化的预测结果则存在很大的不确定性。     

CMIP5和CMIP3对未来中国近地层风速变化的预估

利用世界气候研究计划的第五阶段模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,CMIP5)提供的参加政府间气候变化专门委员会第五次评估报告(The Fifth Assessment Report of Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC AR5)的23个全球气候模式和第三阶段模式比较计划/第四次评估报告CMIP3/AR4的19个全球气候模式,考虑高排放典型浓度路径RCP 8.5(Representative Concentration Pathway 8.5)和排放情景特别策划SRES A2(Special Report on Emission Scenarios A2)、中等排放(RCP 4.5和SRES A1B)和低排放(RCP 2.6和SRES B1)各3种温室气体排放情景,预估21世纪中国近地层(距地面10 m)风速变化。结果表明:21世纪中国区域近地层年平均风速呈减小的趋势,随着温室气体排放浓度的增加,年平均风速减小趋势的程度依次显著,模式预估风速减小趋势的一致性也依次增加。CMIP5和CMIP3模式的预估结果均表明21世纪中国西部地区(N和SW区)年平均风速呈减小的趋势,东部地区(NE和SE区)年平均风速呈增加的变化趋势。与21世纪前期(2006—2015年)相比,21世纪后期(2090—2099年)中国西部、华北北部至东北南部地区风速偏小,东北北部、华北南部至华南大部地区风速偏大。温室气体排放浓度越大,21世纪后期中国冬季(夏季)风速偏小(偏大)于21世纪前期的范围越大,偏小(偏大)程度越明显。     

气候变化对长江上游径流影响预估

利用第五次国际耦合模式比较计划(CMIP5)中5个气候模式在3种典型浓度路径(RCPs)下的预估结果驱动SWAT水文模型,预估了21世纪气候变化对长江上游年径流量、季节分配以及极端径流的影响。结果表明：预估的长江上游平均气温呈显著上升趋势,21世纪末较当前(1986—2005年)升高1.5~5.5℃,降水总体呈增加趋势,在21世纪30年代后高于当前气候平均值,21世纪末相对于当前增加5%~15%。流域内气候变化存在明显空间差异,金沙江和岷沱江流域气温升高和降水增加幅度均大于流域平均值。预估的长江上游年径流量及各月平均径流均有增加趋势,在21世纪30年代后高于当前多年平均值,21世纪中期增加4%~8%,21世纪末增加10%~15%。预估的径流年内分布的均匀性有所增加,但年际变化明显增大,极端旱涝事件的频率和强度明显增加。预估的各子流域径流变化对气候变化的响应也存在差异,金沙江和岷沱江流域年径流量、年际变化和年内分布变化小,对气候变化的响应表现为低敏感;嘉陵江流域、乌江流域和长江上游干流径流增加幅度大,同时极端丰枯出现的频率和程度增加显著,是气候变化响应的敏感区域。     

21世纪重庆最大连续5d降水的预估分析

 利用用于IPCC第四次评估报告的全球气候模式产品,验证其对重庆地区最大连续5 d降水（R5d）的模拟能力的基础上,对模拟能力较好的模式进行组合,预估温室气体排放高（A2）、中（A1B)、低（B1）3种情景下未来21世纪重庆地区R5d的变化。与目前（1980-1999年）气候相比,不同情景下21世纪重庆地区R5d均可能增加,尤其是21世纪后期相比21世纪前、中期增加更为显著。     

中国20年一遇气温和降水极值变化的高分辨率模拟

基于25 km高分辨率区域气候模式（RegCM3）嵌套MIROC3.2_hires全球气候模式结果,进行IPCC SRES A1B情景下21世纪气候变化的模拟,分析中国区域未来气温和降水极值重现期的变化。首先检验模式对当代（1981-2000年）极端事件重现期的模拟能力,结果表明,模式能够较好地再现中国地区20年一遇极端事件的基本分布型,但所模拟的数值与观测相比还有一定偏差,特别是在极端降水方面。21世纪中期（2041-2060年）和末期（2081-2100年）20年一遇的高温极值在整个区域内均将升高,东北地区增幅最大;低温极值将增大,中心位于内蒙古、新疆及青藏高原南麓;降水极值也将普遍增大。气温和降水极值在21世纪末期的增加幅度均比中期要大。在未来全球变暖背景下,中国地区极端高温事件将明显增多,面积增大;极端低温事件将大幅度减少,面积减少;强降水事件也将增多,面积不断扩大。     

Projections of annual mean air temperature and precipitation over the globe and in China during the 21st century by the BCC Climate System Model BCC_CSM1.0

Evaluating the projection capability of climate models is an important task in climate model development and climate change studies. The projection capability of the Beijing Climate Center (BCC) Climate System Model BCC CSM1.0 is analyzed in this study. We focus on evaluating the projected annual mean air temperature and precipitation during the 21st century under three emission scenarios (Special Report on Emission Scenarios (SRES) B1, A1B, and A2) of the BCC CSM1.0 model, along with comparisons with 22 CMIP3 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 3) climate models. Air temperature averaged both globally and within China is projected to increase continuously throughout the 21st century, while precipitation increases intermittently under each of the three emission scenarios, with some specific temporal and spatial characteristics. The changes in globally-averaged and China-averaged air temperature and precipitation simulated by the BCC CSM1.0 model are within the range of CMIP3 model results. On average, the changes of precipitation and temperature are more pronounced over China than over the globe, which is also in agreement with the CMIP3 models. The projection capability of the BCC CSM1.0 model is comparable to that of other climate system models. Furthermore, the results reveal that the climate change response to greenhouse gas emissions is stronger over China than in the global mean, which implies that China may be particularly sensitive to climate change in the 21st century.     

Projections of Annual Mean Air Temperature and Precipitation over the Globe and in China During the 21st Century bythe BCC Climate System Model BCC_CSM1.0

Evaluating the projection capability of climate models is an important task in climate model development and climate change studies. The projection capability of the Beijing Climate Center (BCC) Climate System Model BCC_CSM1.0 is analyzed in this study. We focus on evaluating the projected annual mean air temperature and precipitation during the 21st century under three emission scenarios (Special Report on Emission Scenarios (SRES) B1, A1B, and A2) of the BCC_CSM1.0 model, along with comparisons with 22 CMIP3 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 3) climate models. Air temperature averaged both globally and within China is projected to increase continuously throughout the 21st century, while precipitation increases intermittently under each of the three emission scenarios, with some specific temporal and spatial characteristics. The changes in globally-averaged and China-averaged air temperature and precipitation simulated by the BCC_CSM1.0 model are within the range of CMIP3 model results. On average, the changes of precipitation and temperature are more pronounced over China than over the globe, which is also in agreement with the CMIP3 models. The projection capability of the BCC_CSM1.0 model is comparable to that of other climate system models. Furthermore, the results reveal that the climate change response to greenhouse gas emissions is stronger over China than in the global mean, which implies that China may be particularly sensitive to climate change in the 21st century.     

中国地区IPCC A1B情景下21世纪中期气候变化的数值模拟试验

利用MM5V3区域气候模式单向嵌套ECHAM5全球环流模式的结果,对中国地区实际温室气体浓度下当代气候(1981—2000年)及IPCC A1B情景下21世纪中期气候(2041—2060年)分别进行了水平分辨率为50 km的模拟试验。首先检验全球和区域模式对当代气候的模拟情况,结果表明:区域模式对中国地区地面温度和降水空间分布的模拟能力优于全球模式;与实际观测相比,区域模式模拟的地面温度在中国大部分地区偏低,模拟的降水量偏多,降水位置偏北。IPCCA1B情景下中国地区21世纪中期气候变化的模式结果显示:各季节地面温度在全国范围内都将比当代升高1.2～3.9℃,且升温幅度具有北方大于南方、冬季大于夏季的时空分布特征;降水变化具有一定的区域性和季节性,秋季和冬季降水在全国大部分地区都将增加10%～30%,春季和夏季降水则呈现"北方减少、南方增多"的趋势,变化幅度在-10%～10%之间。21世纪中期地面温度和降水变化还具有一定的年际特征:地面温度在中国地区各子区域均表现为上升趋势,升温速率在0.7～0.9℃/10a之间,温度变率也比当代有所增大;降水在西北地区略呈下降趋势,在其它子区域均为上升,降水变率的变化具有区域性特征。     

Regional variability of climate change hot-spots in East Asia

The regional climate change index (RCCI) is employed to investigate hot-spots under 21st century global warming over East Asia. The RCCI is calculated on a 1-degree resolution grid from the ensemble of CMIP3 simulations for the B1, A1B, and A2 IPCC emission scenarios. The RCCI over East Asia exhibits marked sub-regional variability. Five sub-regional hot-spots are identified over the area of investigation: three in the northern regions (Northeast China, Mongolia, and Northwest China), one in eastern China, and one over the Tibetan Plateau. Contributions from different factors to the RCCI are discussed for the sub-regions. Analysis of the temporal evolution of the hot-spots throughout the 21st century shows different speeds of response time to global warming for the different sub-regions. Hot-spots firstly emerge in Northwest China and Mongolia. The Northeast China hot-spot becomes evident by the mid of the 21st century and it is the most prominent by the end of the century. While hot-spots are generally evident in all the 5 sub-regions for the A1B and A2 scenarios, only the Tibetan Plateau and Northwest China hot-spots emerge in the B1 scenario, which has the lowest greenhouse gas (GHG) concentrations. Our analysis indicates that sub-regional hot-spots show a rather complex spatial and temporal dependency on the GHG concentration and on the different factors contributing to the RCCI.     

北半球陆面过程对全球变暖响应特征的初步分析

利用NCAR气候系统模式CCSM3.0 IPCC AR420世纪气候（20C3M）和21世纪SRES A1B排放情景下的模拟结果,着重分析了未来北半球陆面情况对全球变暖的总体响应特征。对比分析模式对20世纪和21世纪SRES A1B情景下的模拟结果表明：北半球陆面的水、热过程在全球变暖背景下将发生显著的变化。伴随全球地面温度的持续升高,北半球陆面的净辐射通量、感热通量和潜热通量均表现出不同程度的上升趋势,其中潜热通量的增幅明显高于感热通量;伴随着全球变暖,地表的水循环也发生了明显的变化,具体表现为北半球降水持续增多,陆面蒸发明显增加,地表径流也呈现出总体增加的趋势,但土壤含水量则表现出减少的趋势。     

Climate Change Projections for the 21st Century by the NCC/IAP T63 Model with SRES Scenarios

1. IntroductionFor the latest 15 years, the climate change hasbeen paid more attention by the policy-makers, scien-tists, and the public. The global warming of 0.4-0.8°Cfor the 20th century has been measured by the instru-mental observations. The atmospheric concentrationof CO2 increased from 280 ppm for the period 1000-1750 to 368 ppm in the year 2000 with an increase of27%-35%. In the light of new evidence and taking intoaccount the remaining uncertainties, most of the ob-served warming o…