珠江流域1961-2007年气候变化及2011-2060年预估分析

 根据珠江流域1961-2007年气温、降水量观测资料和ECHAM5/MPI-OM模式2011-2060年预估结果,分析了流域过去47 a的气温和降水量变化,并预估未来50 a变化趋势。结果表明,在全球变暖的背景下,过去47 a温度呈上升趋势,约升高1.8℃。冬季增温最明显,夏季最弱。未来50 a流域温度仍呈上升趋势,A1B情景下升幅约1.9℃,并且年际变化增强。A2和B1两种排放情景下秋季升温最显著,冬季最弱,A1B排放情景与此相反。过去47 a秋季降水量呈减少趋势;春、夏、冬季和年降水量均呈增加趋势。未来50 a降水总体呈增加趋势,A1B排放情景降水增加最多,约为230 mm。A2、A1B和B1情景下降水季节分配未发生显著变化。年降水和冬季降水的年际变率增强,秋季减弱。     

IPCC AR4多模式对海河流域气候模拟能力的评估及预估

根据海河流域1961-2010年气象观测资料,检验IPCC AR4中全球气候模式和多模式集合的模拟能力,并预估未来2011-2050年气候变化的可能趋势,结果表明:全球气候模式以及多模式集合对海河流域都具有一定的模拟能力,其中MIUB_ECHO_G模式和多模式集合具有相对较好的模拟能力.海河流域气温和降水未来情景预估表明:气温整体呈现增加趋势,尤其是A1B情景下各模式的年升温率均高于全国水平;未来降水也呈现增加趋势,在A1B和B1情景下,各模式都为夏季降水增加显著.A2情景下,春季时各模式降水均增加显著,A1B情景下,MIUB_ECHO_G模式模拟在2013年出现突变,降水量出现显著增长,A2情景下,MIUB_ECHO_G模式和多模式集合模拟的降水量则是在2031年和2001年出现突变,出现显著增长.     

2050年前南水北调中线工程水源区地表径流的变化趋势

以南水北调中线工程水源区为研究流域,采用线性回归法、Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了1961—2000年的水文气象要素变化特征;基于数字高程模型、土地利用和土壤类型等资料,研究了SWAT模型在研究流域的适用性;根据IPCC第四次评估报告多模式结果,分析了IPCC SRES A2和A1B情景下2011—2050年的降水、气温、径流的响应过程。结果表明：1961—2000年南水北调中线工程水源区降水量无显著变化趋势,气温呈缓慢上升趋势,径流量呈缓慢减少趋势。与基准期（1961—1990年）相比,未来40年A2和A1B两种气候情景下水源区降水量、气温和径流量都呈现出增加趋势,A2情景下增加趋势明显,但径流量增幅小于降水量的增幅,这可能与蒸发量的增加有关。未来气候变化对南水北调中线工程水源区径流变化影响不大,总体有利于南水北调中线工程的调水。     

鄱阳湖生态经济区气候变化事实与预估

利用1961--2010年江西省26个气象站逐日气温和降水资料,研究分析鄱阳湖生态经济区历史气候变化事实;基于“中国地区气候变化预估数据集”（Version3．0）2014--2100年数据,预估未来不同RCP情景下区域气温和降水变化。结果表明,鄱阳湖生态经济区气温呈现显著上升趋势,升温趋势高于江西全省;降水强度呈增强趋势。未来气温依然呈现为上升趋势,如果从现在开始及时有效地采取应对措施,气温的上升趋势将在2040年后得到缓解。如果长时间存在高能源需求及高温室气体排放,则未来降水年际变化更大,极端降水事件发生将更为频繁。     

中国北方农牧交错带气候变化特征及未来趋势

利用1951—2006年中国台站日平均观测资料对北方农牧带过去56a气候变化特征进行了分析,指出该农牧带年降水量具有明显的年际和年代际变化特征,近10a来呈明显的下降趋势;年平均气温在20世纪90年代前期变化幅度较小,1987年之后持续偏暖,与全球及中国温度变化趋势一致;降水和温度变化具有明显的季节和区域差异。在气候特征分析基础上,利用全球海气耦合模式嵌套区域气候模式在SRES A2排放情景下对未来30a（2001-2030年）的气候变化进行了预估,对照30a模式气候场（1961—1990年）,分析了未来30a北方农牧交错带降水和温度变化的可能趋势,结果表明,未来该区平均地面气温持续升高,升温幅度达0．3℃,温度日较差将明显减小;年降水量呈增加趋势,但增加幅度较小,且降水变化具有明显的季节和地域差异;未来黄河上游地区干旱的威胁仍十分严峻。     

南水北调东线工程流域未来气候变化预估

利用国家气候中心全球大气海洋环流模式(NCC／IAP T63),考虑IPCC SRES A2(高排放)和A1B(中等排放)两种人类排放情景,对2030年前南水北调东线工程流域气候变化进行了预估。结果表明,由于人类活动,未来30a东线区域将变暖,尤以1月(冬季)东线北部地区变暖最明显,其中A2情景,2010年1月变暖约5℃,2020年1月变暖约7℃。7月(夏季)东线南部变暖最小,其中,2010年为0.2℃,2020年为0.9℃。值得注意的是,人类活动对未来30a东线区域降水的影响不明显,A2情景可能略有增加趋势,A1B情景可能略有减少趋势。     

青藏高原未来30～50年A1B情景下气候变化预估

基于政府间气候变化委员会第四次评估报告(IPCC-AR4)所采用的20个气候模式在未来大气温室气体中等排放情景(A1B)下模拟结果的集合平均以及一个全球气候模式模拟输出驱动下的动力降尺度(downscaling)分析结果,对青藏高原地区未来30～50年的气候变化趋势进行了预估研究.结果表明,从2030-2049年相对于1980-1999年气候平均值的变化来看,青藏高原大部分地区年平均地面气温的升温幅度在1.4～2.2℃之间,高海拔地区的增温一般更为显著,西藏西部的冬季增暖将达到2.4℃以上.降水量的变化相对较小,青藏高原大部分地区和全年多数季节降水可能增加,但未来30～50年青藏高原地区降水率增量通常不超过5%.考虑到未来大气温室气体排放程度、多模式集合预估以及区域尺度气候模拟等多方面均可能存在不确定性,这里给出的青藏高原未来气候变化预估结果应适时检验和修正.     

全球升温1.5℃和2.0℃情景下澜沧江流域极端降水的变化特征

澜沧江是我国为数不多的跨境河流,流域内多发暴雨、洪水灾害,因此定量、科学地评估澜沧江流域未来全球升温情景下极端降水的变化特征,能够为澜沧江-湄公河沿线国家共同管理流域水资源和抵御自然灾害提供一定的科学指导。文中基于部门间影响模式比较计划（ISI-MIP）下5个全球气候模式降水数据,通过偏差校正增强其在澜沧江流域极端降水的模拟能力,使用降水强度、日最大降水量和强降水量等9个指标评价未来全球升温1.5℃和2.0℃下澜沧江流域极端降水的变化情况,并对结果的不确定性和可信度进行研究,得出以下主要结论：随着全球温度的升高,澜沧江流域年降水和极端降水均呈现增大趋势,其中极强降水量（R99p）升幅最大,升温1.5℃和2.0℃下升幅分别为37%和75%;相对于基准期,全球升温2.0℃下各极端降水指数增幅明显大于升温1.5℃,前者升幅甚至超出后者一倍;未来全球升温情景下,澜沧江流域湿季会变得更湿润,而干季则会更干燥;澜沧江流域降水集中程度会增大,使得流域内洪涝灾害发生的风险增大;ISI-MIP气候模式对澜沧江流域未来极端降水模拟存在较大不确定性,升温2.0℃较升温1.5℃情景下不确定性更大,但相对于基准期,前者极端降水增大的可信度更高。     

CMIP5多模式集合对南亚大河气候变化模拟评估及未来情景预估

利用英国东英格利亚大学CRU(Climatic Research Unit)逐月气温、日本高分辨率亚洲陆地降水数据集APHRODITE(Asian Precipitation-Highly-Resolved Observational Data IntegrationTowards Evaluation)逐日降水资料以及耦合模式比较计划CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project phase 5)多模式集合逐月气温、降水格点数据,评估了CMIP5多模式集合对包括印度河、恒河、湄公河、萨尔温江、伊洛瓦底江和布拉马普特拉河全区域(简称南亚大河流域)气候变化的模拟能力,并对流域2016—2035、2046—2065和2081—2100年气候变化可能趋势进行了预估。结果表明:CMIP5多模式集合对流域年平均气温的时间变化和空间分布特征有较强的模拟能力,时间空间相关系数都达到0.01的显著性水平,尤其对夏季气温的模拟要优于其他季节;对降水而言,模式对其也有较好的模拟能力,尤其是降水的季节性波动。预估结果表明:RCP2.6、4.5、8.5情景下,相对于基准期(1986—2005年),21世纪前期(2016—2035年)、中期(2046—2065年)和末期(2081—2100年)全流域年平均气温都有上升,且上升增幅随排放情景增大而增大,流域高海拔地区增幅较大;降水除21世纪前期RCP4.5、8.5情景下的增长趋势较小外,全流域年降水量都将增大;未来上述三段时期夏季持续升温将引起北部高海拔地区冰川的进一步消融;春季降水未来将持续增加,对全区水资源的贡献将增加;流域冬季降水的少量增加有助冰川累积和高海拔地区水资源的增加;三段时期夏季降水都有增长,洪涝发生的风险加大,极端降水事件可能增多。     

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。      

黑龙江省未来41年气候变化趋势与突变分析

选用由英国Hadley中心区域气候模式系统PRECIS构建的基准时段（1961—1990年）和未来时段（2010--2050年）A2、B2情景气候数据,应用线性倾向估算法、累积距平及Mann—Kendall法对排放情景特别报告（SRES）中A2和B2情景下黑龙江省2010--2050年的平均气温、平均最高最低气温、降水量的变化趋势和突变进行了分析。结果表明：相对于基准气候（1961--1990年）,未来41a平均气温表现出明显的上升趋势,A2、B2情景下年均气温分别升高1．63℃和1．94℃,突变分别发生在2031年和2033年;相对于基准气候,A2、B2情景下未来41a降水量分别增加5．3％和1．1％,降水量变化趋势不同,A2情景下为4．03mm／10a,B2情景下为5．94mm／10a,但趋势均不显著,且没有突变发生。总体上,黑龙江省未来41a的气候为向暖湿变化的趋势。     

2050年前长江流域极端降水预估

Daily maximum rainfall(R1D)was higher in the Jialing River basin,the Taihu Lake area and the mid-lower main stream section of the Yangtze River basin in the 1990s,and there was a good relationship between ECHAM5/MPI-OM model simulation and the observed data about extreme precipitation(R1D).Under the IPCC SRES A2,A1B,and B1 scenarios,R1Ds are all projected to be in increasing trends in the upper Yangtze River basin during 2001-2050,and R1D shows a more significant increasing tendency under the A2 scenario when compared with the A1B scenario before 2020.With respect to the middle and lower Yangtze River basin,an increasing tendency is projected before 2025,and since then the increasing tendency will become insignificant.There might be more floods to the south of the Yangtze River and more droughts to the north in the next decades.     

Projection of Future Precipitation Extremes Change (2001-2050) in the Yangtze River Basin

 Daily maximum rainfall (R1D) was higher in the Jialing River basin, the Taihu Lake area and the mid-lower main stream section of the Yangtze River basin in the 1990s, and there was a good relationship between ECHAM5/MPI-OM model simulation and the observed data about extreme precipitation (R1D). Under the IPCC SRES A2, A1B, and B1 scenarios, R1Ds are all projected to be in increasing trends in the upper Yangtze River basin during 2001-2050, and R1D shows a more significant increasing tendency under the A2 scenario when compared with the A1B scenario before 2020. With respect to the middle and lower Yangtze River basin, an increasing tendency is projected before 2025, and since then the increasing tendency will become insignificant. There might be more floods to the south of the Yangtze River and more droughts to the north in the next decades.     

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)。     

Historical and potential changes of precipitation and temperature of Alberta subjected to climate change impact: 1900–2100

We investigated changes to precipitation and temperature of Alberta for historical and future periods. First, the Mann-Kendall test and Sen’s slope were used to test for historical trends and trend magnitudes from the climate data of Alberta, respectively. Second, the Special Report on Emissions Scenarios (SRES) (A1B, A2, and B1) of CMIP3 (Phase 3 of Coupled Model Intercomparison Project), projected by seven general circulation models (GCM) of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) for three 30 years periods (2020s, 2050s, and 2080s), were used to evaluate the potential impact of climate change on precipitation and temperature of Alberta. Third, trends of projected precipitation and temperature were investigated, and differences between historical versus projected trends were estimated. Using the 50-km resolution dataset from CANGRD (Canadian Grid Climate Data), we found that Alberta had become warmer and somewhat drier for the past 112 years (1900–2011), especially in central and southern Alberta. For observed precipitation, upward trends mainly occurred in northern Alberta and at the leeward side of Canadian Rocky Mountains. However, only about 13 to 22 % of observed precipitation showed statistically significant increasing trends at 5 % significant level. Most observed temperature showed significant increasing trends, up to 0.05 °C/year in DJF (December, January, and February) in northern Alberta. GCMs’ SRES projections indicated that seasonal precipitation of Alberta could change from ?25 to 36 %, while the temperature would increase from 2020s to 2080s, with the largest increase (6.8 °C) in DJF. In all 21 GCM-SRES cases considered, precipitation in both DJF and MAM (March, April, and May) is projected to increase, while temperature is consistently projected to increase in all seasons, which generally agree with the trends of historical precipitation and temperature. The SRES A1B scenario of CCSM3 might project more realistic future climate for Alberta, where its water resources can become more critical in the future as its streamflow is projected to decrease continually in the future.     

全球气候模式对中国降水分布时空特征的评估和预估

使用观测和多模式集合平均的降水资料,评估全球气候模式对中国降水时空分布特征的模拟能力,并给出21世纪的预估。结果表明：全球气候模式在一定程度上能够再现中国地区降水的分布型,也能模拟出降水的区域性差异。对年降水10年、20年尺度上的周期变化模拟效果较好。21世纪SRES A1B情景下中国年及夏季降水主要模态以全国一致型为主,2045年前后由少雨型转为多雨型;冬季降水为少雨型与多雨型交替出现。     

基于全球气候系统模式结果的重庆21世纪气候变化预估分析

利用政府间气候变化委员会（IPCC）第4次评估报告提供的13个新一代气候系统模式的模拟结果,分析了不同情景下（高排放SRESA2、中等排放SRESA1B和低排放SRESB1）重庆地区21世纪的气候变化。结果表明：21世纪重庆气候总体有显著变暖、变湿趋势,年平均气温变暖趋势为每100年2．3～4．2℃,年降水增加趋势为每100年5．9％～8．8％。冬季变暖最明显,春季降水增加较显著、秋季减少较明显。在A2、A1B和B1情景下,21世纪后期气温分别比常年偏高3．68、3．28、2．26℃,年降水分别比常年偏多5．24％、5．77％和3．43％。     

2050年前长江流域极端降水预估

20世纪90年代长江流域日最大降水增加主要出现在长江以南地区和金沙江流域,ECHAM5/MPI-OM模型也大致模拟出了这种趋势。在IPCC给出的3种不同的排放情景下,2000-2050年长江上游日最大降水均有上升趋势,2020年前A2情景下日最大降水最大,A1B最小;长江中下游日最大降水在2025年之前均有明显上升趋势,之后略有下降,波动较大。长江流域未来日最大降水增多的区域可能主要出现在长江以南地区,而极端降水减少的区域可能出现在长江以北地区。