气候变化下中国未来综合环境风险区划研究

综合环境风险区划是变化环境下开展综合防灾减灾工作的基础,对于综合风险防范措施的制定具有指导意义。以农业、生态和人群3个系统为主要受灾体,从作物产量、生态系统变迁、高温热浪对人群的影响3个方面综合评估了4种典型浓度路径（Representative Concentration Pathways）RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下21世纪末期（2071~2099年）的中国综合环境风险,并以RCP8.5情景为例编制了未来综合环境风险区划。结果表明,该时期中国综合环境风险主要出现在黄淮海地区、华南部分地区和青藏高原部分地区。综合环境风险区划共分为6个一级区和43个二级区;一级区分别为西北低风险区、东北生态较低风险区、青藏高原生态中度风险区、晋陕生态-农业中度风险区、华南农业高风险区、黄淮海农业-热浪高风险区。     

21世纪中国温湿复合型热事件及其人口暴露度预估

本研究采用湿黑球温度这一反映温度-湿度协同效应的指标,以区域气候模式预估试验和人口预估数据集为基础,对21世纪典型气候-社会经济情景下中国各等级温湿复合型热事件及其人口暴露度的变化进行了高分辨率预估。结果表明在SSP3-8.5（区域竞争路径）情景下全国总人口数量变化不大,但极端热事件的人口暴露度将大幅增加至基准时段的约3～5倍;在SSP1-2.6（可持续发展路径）情景下全国总人口数量明显下降,各等级高温日数在21世纪末期的增幅仅为SSP3-8.5情景下的约1/5,但极端热事件的人口暴露度仍将有所增加。人口暴露度的变化由气候变化因素主导,而人口变化相关的因素贡献较小。华南沿海地区是全国极端热事件增加最突出的区域。     

综合湿度和温度影响的中国未来热浪预估

地面空气湿度直接影响人体驱散热负荷的效率,持续高温高湿天气将会严重影响人体健康。基于综合考虑温度和湿度协同作用的热胁迫指数——湿球黑球温度(WBGT)指数定义热浪,利用参考时期(1986—2005年)中国824个气象站点逐日平均气温和逐日相对湿度资料以及CMIP5多模式相应模拟数据,论文定量描述了未来时期(2076—2095年)不同排放情景下(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)中国大陆地区可能遭遇的热浪事件的空间分布特征及其变化。研究结果表明：① 最有效的减排情景(RCP2.6)和高排放情景(RCP8.5)下中国大陆地区的平均热浪日数分别是参考时期的3.4倍和6.6倍,平均热浪强度(一年内所有热浪事件中日平均WBGT指数的最大值)也相对升高了1.6 ℃和4.9 ℃,未来时期RCP8.5情景下中国东部和南部地区的最高年均热浪强度甚至将达到40 ℃;② 虽然青藏高原地区的热浪强度等级低,但是未来时期热浪日数的增加幅度较为显著;③ 华南、长江中下游以及少数西南地区是综合考虑气温和湿度协同作用对人体热舒适的影响下,未来时期可能发生热浪最严重的地区,如果不考虑湿度要素的影响,那么将极有可能低估热浪在中国华南和东部等湿度较高地区的强度和影响。     

RCPs情景下未来青海高原气候变化趋势预估

利用 CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)耦合模式结果对 RCPs(Representative Concentration Pathways)情景下的青海高原气温、降水变化趋势及极端气候事件2011-2100年演变特征进行了预估。结果表明:在21世纪,青海高原年平均气温显著升高,RCP2.6、RCP4.5 和 RCP8.5排放情景下增温速率分别为0.06 ℃/10a、0.24 ℃/10a和0.61 ℃/10a。年降水量将明显增加,幅度1.4～7.0 mm/10a。青海高原21世纪与气温、降水有关的事件都有趋于极端化的趋势,极端冷指标下降,极端暖指标均明显上升。极端降水频次增加,强度加重,且变化幅度与排放强度成正比。     

中国北方干湿过渡区生态系统生产力的气候变化风险评估

气候变化风险是人类社会发展面临的严峻挑战,评估识别对气候波动响应敏感且复杂的干湿过渡区生态系统所面临的气候变化风险是一个重要科学问题,对区域气候治理和风险管理具有科学意义。本文利用参与耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）的多气候模式多情景数据,通过改进和验证Lund-Potsdam-Jena（LPJ）动态全球植被模型,辨识未来不同时段生态系统生产力的气候变化风险等级及其时空分布,明晰气候因子对净初级生产力（NPP）风险的作用特征。结果表明：未来中远期干湿过渡区生态系统生产力面临的气候变化风险面积将可能扩大,风险等级将可能提升,高排放情景下的风险更加严重,主要表现为NPP距平为负,且仍有继续下降的趋势。尤其是典型浓度路径（RCP8.5）情景下,81.85%的地区将可能面临气候变化风险,54.71%将达到高风险。2071—2099年,RCP8.5高风险区的NPP距平将达到(-96.00±46.95) gC m^-2 a^-1,NPP变化速率将达到(-3.56±3.40) gC m^-2 a^-1。干湿过渡区东部平原和内蒙古东部草原区预估将可能成为风险主要集中区域,这些地区未来的植被生长将可能受到气候变化的不利影响,增温加剧和干旱程度加重可能是未来气候变化风险的重要驱动因素。     

“一带一路”陆域地理格局与环境变化风险

“一带一路”建设是中国在新时期推动国际合作共赢的倡议,旨在打造绿色、健康、智力、和平丝绸之路,保障“一带一路”沿线各国人民共同发展。系统分析“一带一路”沿线国家环境特征、演化趋势与未来风险格局,是“一带一路”建设的科学基础。应用遥感监测、统计资料,探究“一带一路”陆域气候、地形、土壤、水文、植被环境要素空间分布特征和时空差异;依据经典综合自然区划的方法论,将“一带一路”陆域划分为中东欧寒冷湿润区、蒙俄寒冷干旱区、中亚西亚干旱区、东南亚温暖湿润区、巴基斯坦干旱区、孟印缅温暖湿润区、中国东部季风区、中国西北干旱区和青藏高原区等9个区域。结合模型模拟、情景预估等技术手段,将自然灾害损失评估方法论用于预估未来30年高温热浪、干旱和洪涝等突发性极端事件的灾害风险,以趋势—基线对比方法预估宏观生态系统、粮食生产等渐变事件的风险。结果显示,亚欧大陆西部将是暖干趋势;青藏高原两侧区域高温热浪高风险;中东欧寒冷湿润区东部干旱高风险;孟印缅温暖湿润区和中国东部季风区洪涝高风险;荒漠边缘区域为生态脆弱高风险区;中低纬区域为粮食减产高风险区。     

气候变化风险及其定量评估方法

风险评估是气候变化研究领域的核心课题之一,减缓和适应战略的理论需求推动下发展出许多定量评估方法,完成了大量的评估工作。然而,已有研究在气候变化的风险构成上从不同的角度去认识,且评估方法论在整体上缺乏对致险因子与承险体的集成分类。基于此,本文明晰气候变化风险构成,包括致险因子的危险性、承险体的暴露度与脆弱度及其相互关系,明晰了风险产生与变化逻辑。融合致险因子与承险体特征,将气候变化风险定量评估方法归纳为突发事件和渐变事件两类,并分别进行了理论阐述和案例剖析。最后,根据气候变化风险的研究现状和评估需求,从温升目标、脆弱性曲线、适应措施等方面提出未来展望。     

高温热浪暴露风险评价——以内蒙古包头市为例

高温热浪事件作为气候变暖带来的严重后果之一,其对社会经济和人群健康影响较大,已成为政府及学术界共同关注的焦点。以包头市为例,采用2001-2014 年气象和遥感数据,通过人口高温暴露风险评价模型,分析包头市高温热浪时空分布特征,并进行人口高温暴露风险评价。结果显示：（1）包头市高温热浪出现在2001、2005、2010 年和2011 年,尤其2010 年出现连续8 d 以上的高温热浪,极端最高温达到40.1 ℃,2005 年出现最高温40.4 ℃,2003、2004 年和2009 年温度较低,高温区分布在工业、住宅和商业区,林地、耕地、园地、公园及广场绿地和水域等地温度普遍较低。（2）人口高温暴露极高和高风险区处于东河区,中等风险区主要分布于昆都仑区和青山区住宅和商服用地,低风险区分布在青山、昆都仑和九原区工业和人口分布相对较少区,无风险区分布在城市绿地覆盖和水域等区域,低、中等风险区面积有所增长,高风险区逐渐转成中等风险区,极高风险区影响不大。     

气候与土地利用变化对汉江流域径流的影响

作为联结大气圈和地圈的纽带,水文循环同时承受气候变化和土地利用/覆被变化（LUCC）的双重影响,然而大多数的水文响应研究主要关注未来气候变化对径流的影响,忽略了未来LUCC的作用。因此,本文的研究目的是评估未来气候变化和LUCC对径流的共同影响。首先采用2种全球气候模式（BCC-CSM1.1和BNU-ESM）输出,基于DBC降尺度模型得到未来气候变化情景;然后,利用CA-Markov模型预测未来LUCC情景;最后,通过设置不同的气候和LUCC情景组合,采用SWAT模型模拟汉江流域的未来径流过程,定量评估气候变化和LUCC对径流的影响。结果表明：① 未来时期汉江流域的年降水量、日最高、最低气温相较于基准期（1966—2005年）,在RCP 4.5和RCP 8.5浓度路径下,分别增加4.0%、1.8 ℃、1.6 ℃和3.7%、2.5 ℃、2.3 ℃;② 2010—2050年间,流域内林地和建设用地的面积占比将分别增加2.8%和1.2%,而耕地和草地面积占比将分别减少1.5%和2.5%;③ 与单一气候变化或LUCC情景相比,气候变化和LUCC共同影响下的径流变化幅度最大,在RCP 4.5和RCP 8.5浓度路径下未来时期年平均径流分别增加5.10%、2.67%,且气候变化对径流的影响显著大于LUCC。本文的研究结果将有助于维护未来气候变化和LUCC共同影响下汉江流域的水资源规划与管理。     

气候变化对淮河流域水资源及极端洪水事件的影响

利用法国国家气象研究中心气候模型（Centre National de Recherches Météorologiques Climate Model, CNRM）典型代表性浓度路径（Representative Concentration Pathway, RCP）情景资料和可变下渗容量模型（Variable Infiltration Capacity Model,VIC）,分析了淮河流域未来气温、降水、水资源及可能洪水的变化趋势。结果表明,淮河流域未来气温将持续升高,RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下未来2021~2050年较基准期（1961~1990年）升幅分别约为1.13℃、1.10℃和1.35℃;流域降水可能呈现略微增加趋势,3种排放情景下2021~2050年降水较基准期将分别增加5.81%、8.26%和6.94%;VIC模型在淮河流域具有较好的适用性,能较好地模拟淮河流域的水文过程,在率定期和检验期,模型对王家坝站和蚌埠站模拟的水量相对误差都在5%以内,日径流过程的Nash-Sutcliffe模型效率系数（NSE）在0.70以上,月径流过程的NSE达到0.85以上。气候变化将导致淮河流域水文循环强度增加,流域水资源总体将可能呈增加趋势,王家坝站和蚌埠站断面洪水事件的发生可能性将增大。     

中国主要经济区的近期气候变化特征评估

论文在中国《第三次气候变化国家评估报告》基础上,根据2012年以来的最新研究成果和中国气候公报,综合评估了环渤海经济区、长江经济带、华南经济圈和东北经济区的近期气候变化特征。主要结论有：① 1961—2018年,环渤海经济区、长江经济带、华南经济圈和东北经济区的平均气温上升趋势分别达0.35 ℃/10 a、0.20 ℃/10 a、0.20 ℃/10 a和0.33 ℃/10 a;尽管在1998—2014年间这些区域均出现了增暖趋缓特征,但除东北经济区外,环渤海经济区、长江经济带和华南经济圈均在2014年之后突破了其前最暖年的年均气温记录。② 1961—2018年各经济区(圈、带)的降水趋势变化虽均低于1 mm/10 a,但其间年际和年代际波动显著;2012—2018年降水虽总体偏多,但时空差异较大,其中东北经济区2013年和长江经济带2016年降水为1961年以来最多,而辽宁2014年降水却为1961年以来最少。③ 2014—2018年,各经济区(圈、带)最高气温超历史极值或极端阈值(发生概率≤10%的分位值)的极端高温事件频发,同时环渤海和东北经济区的区域性跨季连旱和极端特大暴雨等事件的发生频率增多,长江经济带暴雨日数偏多,华南经济区受台风影响呈加重态势;长江经济带和东北经济区在增暖同时也出现了多次大范围的极端低温事件。     

气候变化背景下青冈分布变化及其对中国亚热带北界的指示意义

气候是影响植被类型和分布的关键因素,植被类型和分布格局也能反映气候的地域差异。随着气候变暖,全球气温和降水格局都将发生变化,植被类型和分布格局也将随之改变。而植物对气候变化的响应存在一定的滞后性,因此仅用气候指标研究亚热带北界及其移动具有一定的局限性。以青冈（Cyclobalanopsis glauca (Thunberg) Oersted）为研究对象,应用最大熵模型（Maxent）,研究了其对气候变化的响应并探讨了气候变化情景下青冈分布格局变化对中国亚热带北界移动的指示意义。结果表明：影响青冈分布的主导环境因子为年降水量、最冷季降水量、气温年变化范围和最冷月最低气温;随着气候变暖,青冈分布北界将向北移动,其分布质心亦向西北移动,预示着在气候变暖的背景下,到21世纪中叶中国亚热带北界将向北移动约1个纬度。     

陕北黄土高原红枣种植区水热资源变化及未来趋势预测

为了揭示陕北黄土高原红枣种植区水热资源变化特征,给当地红枣产业适应气候变化提供科学依据,利用陕北黄土高原红枣种植区8个气象站1971-2019年的气温、降水资料,及中等(RCP4.5)和高等(RCP8.5)排放气候情景下2021-2050年的气候变化预估数据,采用线性倾向估计、M-K检验、Morlet小波分析方法对气温、降水变化特征进行分析。结果显示:近49 a,红枣种植区年和生长季平均气温呈显著上升趋势,分别在1991年和1993年发生突变,存在44 a的周期变化。年和生长季降水量呈不显著增加趋势,存在31 a左右的周期变化,未发生突变。2021-2050年,RCP4.5、RCP8.5两种情景模式下,年和生长季平均气温呈上升趋势,RCP8.5排放情景下升温更显著,年平均气温在2027年发生了突变。两种排放情景下,年和生长季平均气温存在31 a左右的周期变化。年和生长季降水量在RCP4.5排放情景下呈不显著减少趋势,在RCP8.5排放情景下呈不显著增加趋势;降水量没有发生突变现象。RCP4.5情景下,年和生长季降水存在23~31 a周期变化;RCP8.5情景下存在7 a的变化周期。陕北红枣种植区应积极适应气候变化,调整种植布局,选择适宜的红枣品种,促进陕北红枣产业可持续健康发展。     

基于HadCM3模式的我国主要气候区划界线时空预测研究

气候区域分异规律及其时空演变研究是气候变化研究的核心内容之一。以1951-2014年中国气象数据和基于HadCM3模式的1950-2059年气象模拟数据为数据源来分析中国主要气候区划界线的时空变化趋势。结果表明：我国寒温带界线北移,且速度呈加快趋势;中温带和暖温带的北部界线向北移动,且东段界线的移动趋势较明显;亚热带北部界线已越过秦岭-淮河一线,且其东段北移趋势较明显;热带范围逐渐向北扩张。东北地区由湿润转干燥,达到干湿并存的状态;河西走廊、青藏高原和新疆地区总体上呈转湿趋势,虽北方半干旱区有部分区域转换为干旱区,但未出现明显的移动;华北平原等地区的湿润-半湿润界线和干湿区分界线均向西北方向移动;南方湿润区的干湿状况未发生显著变化。     

未来气候情景下我国北方地区干旱时空变化趋势

干旱是我国北方地区最为突出的环境问题。根据WCRP耦合模式输出的未来气候变化逐月资料,基于降水-蒸发力标准化干旱指数（SPEI）,分析了IPCC SRES A1B、A2和B1三种情景下,2011-2050年我国北方地区干旱状况的时空变化趋势。结果表明：中国北方地区未来40 a呈现干旱化倾向,其中轻度和中度季节性干旱发生频率降低,重度和极端季节性干旱发生频率增加,增温引起的地表蒸发增加是极端干旱频发的主要原因。A1B、B1和A2情景下,2040s整个北方地区极端干旱频率增加、强度增强、影响范围明显扩大。极端干旱的增加可能给农业生产带来风险,采取有效应对措施,将有利于区域农业的可持续发展。     

中国自然地理学中的气候变化研究前沿进展

气候学是自然地理学的重要组成部分;过去气候变化和当代气候增暖的影响与适应研究是中国自然地理学在气候变化领域的2个主要研究方向。本文综述了这2个研究方向的主要进展,包括：分别简述研究的意义、发展历程与主要科学问题;梳理总结中国过去气候变化重建与时空特征分析,历史时期气候变化的影响,全球增暖背景下中国气候区划变动特征,全球增暖对中国自然生态系统、水资源、农业等方面影响的区域差异,气候变化的综合风险区划等方面的前沿进展,特别是在各方面所取得的主要科学认识;以期为未来的深入研究,特别是编制相关领域和学科发展战略提供参考。     

城市化对极端高温事件影响研究进展

目前有关城市热岛效应的时空分布特征及其对气温变化趋势的影响已有大量研究,但对于极端高温—热岛效应相互作用、城市化对高温热胁迫及其健康后果的影响等研究还不够深入,在进行未来气候变化预估时也很少考虑城市的影响。在气候变化、中国城市化快速发展和人口老龄化的背景下,这将严重低估城市未来的变暖幅度以及城市极端高温的健康风险。随着近年来气候变暖所导致的高温热浪事件频发,城市化对极端高温事件的影响引起了广泛关注。本文对国内外陆续开展的城市热岛效应影响极端高温及其长期趋势的观测事实、城市极端高温数值模拟、城市高温期间超额死亡率的流行病学研究等方面所取得的成果进行了系统性的总结和评述。大部分观测和数值模拟研究都发现,城市热岛效应加剧了城市极端高温发生的范围和强度,增加了城市居民的高温健康风险,对城市极端高温的长期上升趋势也有重要贡献;流行病学研究表明,城市化引起的热岛效应对极端高温期间的死亡率有着重要影响。最后,对城市化影响极端高温未来的研究方向进行了探讨。