大气环流模式（GCMs）在东南诸河流域的适用性评价

采用秩评分方法,选取NCEP再分析资料作为“实测”依据,以10个统计特征值为基础,评估了21个GCMs对东南诸河流域17个气候要素的模拟效果．结果显示：气候变量表现出不同的统计特征,GCMs对不同气候变量的模拟效果并不一致．与地面气象站点实测值对比,CSIRO：MK30、GFDL：CM21、GFDL：CM20、INM：CM30对降水和地面气温的模拟效果相对较好;流域高空气候要素的模拟效果更佳的模式有CGCM2．3．2、GISS：EH、BCCR：BCM20、GFDL：CM20对;综合所有气候变量,BCCR：BCM20、GFDL：CM20、CGCM2．3．2、GISS：EH的表现更优．优选出的GCMs可以为东南诸河流域气候变化的进一步研究提供科学依据．     

IPCC AR5全球气候模式对1996-2005年中国气温模拟精度评价

本文利用中国660个站点逐日地面温度资料,评估了参与政府间气候变化专门委员会第五次报告(IPCC AR5)的9个全球气候模式(Global Climate Models, GCMs)及多模式集合(Multi-Model Ensemble, MME)对中国地区气温的模拟精度。结果表明：9个IPCC AR5全球气候模式和MME模拟的中国地区1996-2005年日平均气温与气象站点观测值的相关系数都大于0.86,表明相关性较好;气候模式模拟的中国东南部地区1996-2005年日平均气温的模拟精度较高,模拟值的偏差、平均相对误差、平均绝对误差和均方根误差都比较小;而西部地区的模拟效果较差,模拟精度较低。综合考虑模式模拟值与站点观测值的相关系数、偏差、平均相对误差、平均绝对误差和均方根误差发现,MME在中国地区的气温模拟精度优于大部分单个模式。     

全球平均气温未来情景的降尺度分析

如何提高全球气候模拟数据的分辨率,以满足全球、区域乃至局地陆地生态系统全球变化响应的定量分析,是当今全球气候变化研究的核心内容之一。在全球尺度上,本文利用全球气象观测站点的气候数据和DEM 数据,对全球年平均气温与纬度和海拔高程之间相关性进行回归分析,建立全球气候降尺度空间模拟的统计转移函数,并与高精度曲面建模(HASM)方法进行集成,从而实现IPCC GCM HadCM3 的模拟数据从3.75° × 2.5°到 0.125° × 0.125°的降尺度处理。研究结果表明,在3 种气候情景的T1-T4 时段内,格陵兰岛平均气温在0℃以下的区域和南极洲平均气温在-35℃以下的区域均呈逐渐缩减趋势,赤道至南北回归线之间的平均气温大于40℃以上的区域呈逐渐增加趋势。其中,A1Fi 情景的平均气温上升速度最快,A2 情景次之,B2 情景的平均气温上升速度最慢。构建降尺度方法有效地将IPCC GCMs的粗分辨率的气候情景数据降尺度转换成高分辨率的气候数据,并克服和弥补了目前IPCC GCMs的模拟数据因分辨率低而不能对区域乃至局地气候变化的细节及趋势进行刻画的缺陷。     

气候变化对中国农业生产的影响

根据1958～1997年中国310个气象站的月平均最高、最低气温,月平均降水量,日照时数等气象参数分析了中国气候的背景特征.用3个大气环流模型,即HadCM2、CGCM1、ECHAM4来模拟未来中国气候变化的情景.同时,建立未来气候变化的6种方案.最后,根据3个GCMs模拟的结果,利用国际应用系统分析研究所(IIASA)发展并改进的农业生态地带模型(AEZ)评估气候变化对中国农业生产的影响.评估主要集中于气候变化对不同区域复种指数、可耕种土地面积、潜在粮食产量及其土地生产潜力的影响.     

SWH双源蒸散模型模拟效果验证及不确定性分析

SWH模型是在经典Shuttleworth-Wallace双源蒸散模型的基础上发展起来的蒸散模型。过去的研究结果表明在站点尺度上SWH模型表现出较高模拟精度,但有关模型对主要参数及驱动变量的敏感性以及模型模拟的不确定性来源等缺乏深入理解与认识。本文通过与51个陆地生态系统站点多年的蒸散观测数据对比,在季尺度、年尺度上验证了全国范围内SWH模型的模拟效果,并分析了关键参数和驱动变量对模型不确定性的贡献大小。结果表明：SWH模型在区域尺度上取得了较好的模拟效果,模拟蒸散与实测值R²均在0.75以上。模型各参数中,冠层导度估算涉及的两个参数对蒸散模拟不确定性影响较大;驱动数据中,归一化植被指数对蒸散模拟不确定性影响较大。尽管部分数据（如降水）因插补存在较大的误差,但总体上气候驱动数据对蒸散模拟的不确定性的贡献仍低于NDVI。     

中国天气发生器的降水模拟

天气发生器是气候影响评价研究的重要工具,在气候变化、地球生态系统及极端气候事件发生的风险分析等方面有着广泛的应用。为了建立一个适用于中国广大地区的天气发生器,需要对各种模拟模型及其参数的估计进行深入的研究。其中降水的模拟及其参数的估计是关键,因为气温、辐射等其他气候要素的模拟依赖于降水的发生。本文重点介绍了常用的随机降水模拟模型：两状态一阶马尔科夫链和两参数GAMMA分布。根据中国672个气象站点1961~2000年的逐日降水资料,计算了降水转移概率P (WD)、P (WW) 及GAMMA分布参数ALPHA和BETA,并分析了4个参数在中国各地的空间分布特征与不同地区各参数的季节分布特征。最后根据各地不同月份计算的四个降水模拟参数对中国各地的逐日降水进行模拟,并利用1971~2000年的实测数据对30年模拟结果在统计意义上进行了检验,模拟结果较好。     

SRM融雪径流模型在长江源区冬克玛底河流域的应用

冬克玛底河流域作为青藏高原腹地长江源区典型代表性高寒山区流域,有较大面积的冰川、积雪存在。本文以冬克玛底河流域2005年5~10月的实测水文、气象资料为基础,运用SRM融雪径流模型对不同分带数对融雪径流模拟效果的影响和不同测站气温分别作为气温驱动变量对融雪径流模拟效果的影响分别进行了模拟试验。结果表明：不同分带会对SRM模型融雪径流量模拟产生一定的影响;而不同的气温作为驱动变量对模拟的效果影响很大,这表明SRM模型对气温驱动变量非常敏感。同样根据流域内径流与气温降水的相关分析看到日径流量与气温相关性较好,线性相关系数最好达到0.72,而径流与降水线性相关系数为0.20。根据以上模拟实验和相关分析选择合适的分带和具有代表性的站点气温,SRM模型模拟的两个优度指标最好可达到Nash-Sutcliffe 系数 (R2) = 0.83和体积差 (Dv) = 0.95%。 考虑到SRM 模型对气温的敏感性,利用最终选择的模拟方案并结合气温升高1 ^oC气候情景假设来考虑气温、降水和径流之间的关系。模拟结果表明：气温升高1 ^oC后,(1) 模拟时期内的径流总量由原来模拟的25.5 × 10⁶ m³增加到33 × 10⁶ m³;(2) 冰川物质平衡线从原来的 5600上升到5750米,冰川消融区从5.8 km²增大到13.5 km²,冰川消融量增加,对径流量的贡献明显增大。(3) 气温的升高加速积雪融化并改变降水形态是径流在5~6月变大的主导因素。7~10月份的径流变大则主要是由于冰川消融。     

气候时空数据的样条插值与应用

该文论述了根据1951——2000年中国逐月温度和降水量数据采用样条函数插值实现气候时空数据数字化和可视化扩展的过程。对来自气象站的逐月气候数据利用样条函数插值拟合气候空间曲面，在DEM支持下建立气候变量的空间栅格数据文件，用于GIS对气候变量的查询、成图和二次开发。结果表明插值效果因样本数量、样本空间分布和不同的气候变量会有所不同，较多的样本数量有助于插值质量的提高。由栅格数据文件转换而成的逐月气候图形格式文件可以通过Java编程的浏览器实现气候时空动态变化的直观表达，从而使历史气候数据得到有效扩展、集成和应用。     

基于径流对气候变化敏感性指标的多源数据质量评估

准确评估径流对气候变化的敏感性对水资源管理至关重要。多源气象水文数据集已被广泛应用于径流对气候变化敏感性的分析中,但目前尚无研究从径流敏感性的角度评价不同数据集。基于中国6个不同气候条件流域的实测气象水文资料,本文计算了径流对降水和潜在蒸散发变化的敏感性,并以此为基准评估4类数据集GLDAS、ISIMIP2a、ISIMIP2b、CMIP6 共45套子数据集的径流敏感性模拟效果。结果表明：GLDAS数据集模拟精度较低,CMIP6、ISIMIP2a、ISIMIP2b数据集模拟精度差异较小;3套子数据集ISIMIP2a中的CLM4.0、CMIP6中的UKESM1-0-LL、MIROC6在6个流域均具有较好的径流敏感性模拟效果,可适用于不同气候条件下的径流敏感性模拟与演化趋势分析。本文研究结果可为气候变化影响下中国稀缺资料流域的径流和水资源变化预估提供参考。     

基于Budyko模型的巴音布鲁克山区暖季人工增水作业效果分析

降水量作为人工增水效果分析常用指标，受地理、经济、技术等影响，往往可研究分析的代表性数据站点数量较少，一定程度上对区域性效果检验精度造成影响。为此，基于1973—2018年的5—9月巴音布鲁克气象站逐日气象资料和开都河上游大山口水文站逐月径流量资料，利用Budyko模型构建径流模拟方程，并运用序列试验检验、不成对秩和检验以及t检验等统计方法，以降水量、径流量等作为指标，探讨该区域暖季不同统计指标对人工增水作业效果检验的差异性。结果表明：(1)基于Budyko模型得出的径流量与降水量不但相关性极高(R2=0.9971,P<0.001)，而且速率与趋势变化一致，表明模拟径流量不仅能准确反映降水量变化趋势，还能代表降水对径流的影响量。(2)将实测径流量、模拟径流量和降水量作为统计变量，利用不对称秩和检验及t检验，分析得出人工增水作业后，降水量与径流量增加显著(P<0.02)。(3)降水量作为统计指标检验功效最好，人工增水作业开展后只需增值11.59%就能显著检验出效果，而模拟径流量相比实测径流量的检验功效值低3.72%，说明检验功效有提升。(4)选取统计显著性水平90%的置信区间...     

生态系统模型中物候的参数化方法研究进展

物候和叶面积指数的季节动态在落叶林中是决定生态系统净生产力的关键因素。尽管物 候对能量和CO2 通量的影响可以简单地通过描述发芽和落叶的时间以及叶面积指数的季节动态 来表示, 但是由于对驱动物候的物理过程缺乏全面正确的理解, 在陆地生态系统模型中物候就成 为最难以参数化的一个过程。目前, 在陆地生态系统模型中描述物候主要有两种不同的方法: 一 种是基于气候变量( 主要是温度或积温) 的经验方法, 即是通过建立物候不同阶段与气候变量的 经验关系来预测关键物候事件发生的时间。另一种方法是基于碳吸收的物候参数化方案, 物候的 任何阶段都和当前的碳平衡相联系。在生态系统模型中, 基于碳吸收的物候参数化方法可以大大 降低物候模拟的经验性, 提高模型的适用性和模拟精度, 比基于气候变量的经验模型更适于模拟 未来气候变化影响。未来随着生理和分子水平上, 对控制物候和LAI 动态过程机理的揭示, 建立 基于过程的物候参数化方案和LAI 动态模拟模型就成为生态系统模型或气候模型的发展方向。     

利用10a尺度上的虫旱灾异年频数(L∪D)重建陕西过去450a气候干湿变化初步研究

陕西地区关于历史灾害的文献记录相当丰富,利用它们比较完整的统计了陕西过去450a(1501～1950A．D．)的虫、旱灾年记录。通过分析比较,选取10a尺度上的历史虫旱灾异年频数(LUD)对陕西过去450a气候干湿变化做了重建：阶段I：1501～1550A．D．．气候偏干;阶段Ⅱ：1551～1630A．D．．气候偏湿;阶段Ⅲ：1631～1710A．D．,气候偏干;阶段Ⅳ：1711～1800A．D．,气候偏湿;阶段Ⅴ：1801～1950A．D．．气候偏干。此外,在阶段Ⅴ还有一次明显的短气候震动,即出现1825～1840A．D．的气候偏湿时段,这可能与此前印尼火山爆发有关。重建结果与陕西区内外的冰芯、树轮等代用资料的良好对比表明：(10a尺度上的)历史虫旱灾异年频数是研究陕西历史气候干湿变化的一种合理可靠、客观有效的气候重建代用指标。     

IPCC AR4气候多模式对云南特征气温变化的模拟预估——滇西南区案例分析(1960-2050年)(英文)

本文针对云南地区,以滇西南区为案例,利用研究区20个气象观测站点实测逐日平均气温分析了1961-2007年各特征气温(年均气温、干季平均气温、以及湿季平均气温)的变化趋势特征;并采用IPCC AR4气候模式集成的21世纪气候变化模拟试验的预估结果,针对滇西南区各特征气温,分别就不同排放情景下的模拟结果在该区的适用性进行了详细验证和分析。主要结果如下:(1)1961-2007年间,研究区各特征气温变化表现出了非常显著的上升趋势,MK统计值均通过了95%的置信度检验。(2)标准化均方根误差和MK趋势验证的结果表明,基准期内特征气温(尤其是年均气温和干季气温)的模拟值距平变化与实测值的距平变化趋势特征非常相似,因此利用IPCC AR4气候模式的试验结果模拟研究区三种排放情景下各特征气温的变化趋势具有一定的可信度,且针对年均气温及干季平均气温的模拟效果要比湿季平均气温好。(3)未来40年内,该区各特征气温将明显上升,并且年均气温上升趋势比干季、湿季平均气温更为显著;不同排放情景下各特征气温将表现出不同的升温率:2020s期间SRESA2高排放情景下的特征气温升温率将小于SRESB1低排放情景,除此之外,各特征气温在SRESA1B中等排放情景下的升温率将最大,在SRESA2高排放情景下其次,在SRESB1低排放情景下将最小。文中对IPCC AR4气候模式在云南地区的适用性及其影响因素进行了进一步的探讨。     

大气主题的分学段“学习进阶”研究

本文选择与大气要素相关的学习表现作为"学习进阶"研究的变量。按照小学阶段、初中阶段、高中必修阶段、高中选择性必修阶段四个成就水平,对相应的学习表现进行整理,共整理出大气主题的29条学习表现,涉及36个学习表现动词,然后对学习表现动词逐项进行分类。之后,通过统计特征分析不同成就水平学习表现的进阶特征。最后,分析气候小主题与大气运动小主题学习的爬梯进阶模式和拼图进阶模式。     

CMIP3气候模式对北疆气候变化模拟评估及未来情景预估

利用北疆地区1961～2000年气温、降水观测数据和CMIP3(phase 3of the CoupledModel Inter-comparison Project)提供的20个海气耦合模式在该地区的模拟结果,评估了各气候模式对北疆地区降水、气温的模拟效果。结果表明:各气候模式对气温、降水模拟效果差异较大。从对气候平均态的模拟来看,有5个模式对降水的模拟相对较好,2个模式对气温的模拟相对较好;所有模式均能模拟出气温的年内变化特征,其中MPI_ECHAM5模式结果与观测数据结果最为接近;但各模式对降水的模拟效果均较差。在月尺度上,一些模式结果与降水观测数据呈负相关性,但对于月气温,大多数模式与其相关性较好,且各模式间月气温均方根误差变化幅度相对较小。综合来看,大部分气候模式在该地区模拟能力比中国东部地区要弱;气候模式的降水数据包括多模式集合数据还不适合用于未来北疆地区降水变化预估分析。最后,采用累计分布函数法(CDF_S)仅对北疆地区2011～2050年时段的气温进行偏差校正与预估分析,结果表明未来40年北疆地区气温在三种排放情景下均呈上升趋势。     

基于统计降尺度方法的陕西省月气温预测分析

从短期气候预测的实际出发,针对月尺度的气温分县预测,使用逐步回归和主成分分析（即经验正交函数）的统计降尺度方法,利用地面观测站的气温资料、美国国家环境预报中心和美国大气科学研究中心的大尺度气候变量（NCEP/NCAR）和国家气候中心月动力延伸预报模式资料（DERF）,对1982-2015年陕西省96个县区的1月和7月气温进行预测,建立统计降尺度模型,并采用交叉检验方法检验模型的预测效果,表明基于经验正交函数和逐步回归的统计降尺度方法在陕西省1月和7月气温的预测中是合理可用的。全省96个县区1月份预测值与观测值距平符号一致率大于60%达到了50个县区,7月份大于60%达到了60个县区。预测值可以较好的预测出气温变化趋势,但预测值变化幅度明显小于观测值。     

近50 a来黄河上游水循环要素变化分析

 根据水文、气象台站观测资料,分析了黄河上游有器测资料几十年来降水、温度、径流等水循环素的变化过程与特征。结果显示,温度近几十年来流域各个地方有着不同程度的上升,与全球变暖有着明显的对应关系;而随着气温的上升,蒸发和下渗呈增加的趋势。降水变化的区域性特征十分明显,降水量的增减随地理位置不同而差异较大。受主要产流区域降水减少,气温上升的影响,黄河上游产水量呈持续递减的态势。在上述分析基础上,利用全球气候模式(GCMs)与统计模式对未来流域降水和径流的可能变化进行了预测。结果表明,未来30 a里,随着温度将进一步上升,降水量将比目前有明显增加,黄河上游的径流量将随降水量的增加而进入一个相对丰水的时期。     

中全新世暖期与未来气候变暖情景下东亚夏季降水变化相似型分析

利用中全新世暖期和21世纪末期的多模式气候模拟资料,对这两个时期东亚地区夏季降水变化相似型进行分析。结果表明,东亚地区中全新世与21世纪末气候变暖情景下的夏季降水变化分布型存在一定的相似性,尤其反映在两个关键区上:青藏高原南部降水变化均出现增多,增幅达到1.5 mm/d以上;新疆西南部降水变化均出现减少,减少幅度达到0.1 mm/d以上,且中全新世降水模拟变化结果与地质气候记录定性吻合。因此东亚地区全新世暖期夏季降水变化在一定程度上可作为未来夏季降水变化的历史相似型。     

薄板光顺样条插值与中国气候空间模拟

利用720个气象台网的长期平均气象数据拟合具有三维地理空间的气候曲面,并与1km空间分辨率的数字高程模型相结合,对气候变量的规则栅格进行插值估计。对各月平均最低温度、平均最高温度和降水量的插值结果构成了基础数字气候空间,以满足地理信息系统的数据分析需求。插值过程提供的误差统计表明插值的温度误差普遍小于0.6度,降水误差范围在8%~15%,明显优于其它插值方法。样条法利用线性模型反映地形对气候的影响,并提供了简便的误差诊断程序,具有良好的实用性。     

基于空间插值分析的指标空间化及吉林省玉米种植区划研究

以吉林省为例,构建玉米种植区划指标体系,并利用空间插值技术和辅助信息对降水、土壤和玉米单产等指标的空间模拟进行重点研究。其中,将多元回归+残差内插相结合对气象站点观测的降水数据进行了空间模拟;将相关性较高的变量作为协因子,并结合土壤类型数据,利用Cokriging插值,获取了土壤属性空间模拟数据;利用耕地质量空间分布数据对玉米统计单产数据进行修正得到玉米单产空间模拟数据。然后,开展吉林省玉米种植适宜性评价和区划研究,将吉林省分为高度适宜区、中度适宜区、低度适宜区和不适宜区4个等级;并结合农业综合分区,得到13个不同的玉米种植区域。