“三江源”气候变化及其对湿地影响的研究综述

三江源地区位于我国青藏高原腹地,该地区的湿地分布和生态环境变化受到长期的气候变化的深刻影响。有关研究结果表明,近40年来,三江源地区平均气温呈上升趋势,同时降水量逐年减少,冰川、雪山逐年萎缩,直接影响“三江源”地区的湖泊和湿地的水源补给,出现了草场退化、湖泊萎缩、河流流量减少、土壤沙化和水土流失等生态环境问题。在综述三江源地区近几十年来气候变化、湿地变化及其相互影响的研究成果的基础上,提出气候变化对三江源地区湿地影响定量化研究的主要思路和技术建议。     

四平地区近50年气候变化特征分析

本文利用四平地区5个地面气象观测站1961—2010年气温、降水、蒸发等气象观测资料。运用线性倾向估计、M—K突变检验等方法对四平地区近50年来的气候变化的主要特征进行了分析。结果表明：四平地区年平均气温正以0．38℃／lOa的速度增加,且以冬季增暖最为明显,年平均气温在1987年开始发生突变;四平地区年降水量呈稍有减少的趋势;年平均蒸发量呈逐渐减少的趋势,减少的速率为39．2mm／10a;影响四平地区蒸发量变化的主要气候因子是平均风速、日照和降水。     

内蒙古典型草原区近40年气候变化及其对土壤水分的影响

分析气候变化对草原区土壤水分的影响对了解草原退化原因、恢复草原生态环境有重要的指导意义。根据近40年气象资料和近20年的土壤水分观测资料,利用线性趋势等数理统计方法,分析了内蒙古典型草原区气候变化趋势和对土壤水分变化的影响,得出内蒙古典型草原区近40年气候变化趋势与全球气候变化规律相似;影响土壤湿度的气象因子主要是降水和蒸发,温度通过影响蒸发而间接影响土壤湿度,蒸降差是分析气候变化对土壤水分影响的直观指标。气候变暖导致蒸发加剧,在降水增加不明显的条件下,加速了土壤干旱化程度。     

三江源区湿地变化对区域气候影响的数值模拟分析

利用区域气候模式(RegCM3)敏感性数值试验模拟"三江源"地区湿地变化对区域气候的影响。依据2000年美国EOS/MODIS遥感数据解译结果以及1990年1∶100万青海省土地利用2种资料中三江源区湿地资源的分布状况,敏感性数值试验采用R1、R2两种湿地覆盖情景,分别代表三江源地区湿地资源较广布和湿地面积锐减后的两种情景,对三江源地区的降水和气温进行了长达15年的积分试验。结果表明,湿地减少对三江源区气温和降水的总体效应是使降水减少、气温升高。区域空间分布的分析表明:年降水量减少幅度较大的区域位于三江源区西部,15年平均减少40～90mm左右;年平均气温升高幅度最大的区域位于三江源区西北部,15年平均升高0.4℃以上。15年积分结果的时间序列分析结果表明:湿地减少后三江源区的增温效应会随着时间进程缓慢扩大,但降水在模拟的后6年不再有明显差异。     

三江源地区近50年降水变化分析

利用西北及三江源(黄河、金沙江及澜沧江)地区122个气象观测台站1956—2004年近50年的逐日降水量及月总降水量资料,分析了三江源地区降水变化特征。结果表明:近50年来三江源地区的年降水量呈减少趋势,减少幅度为6.73mm/10a;降水日数的趋势变化呈较为明显的减少趋势,递减率为2.7d/10a;平均降水强度总体呈弱的增强趋势,增强速率平均为0.20mm/d/10a,增强幅度比中国西北地区平均水平强;从4~9月最长无降水日数趋于增长反映出西北地区干旱化的趋势。     

局地性气候变化对青海省海北地区草地地上生物量及草地生态环境的影响

本文利用海北地区近40a的气温、降水资料和近年来的草地生物量资料,分析了海北地区气温、降水变化特征以及其变化对草地生物量和草地生态环境的影响。结果表明：海北地区的气温增暖趋势90年代最为明显,各地气温变化的倾向率均为正;降水量的递增在80年代为最大,90年代有所回落,年降水量变化趋势是海晏、门源和刚察逐渐减少,祁连全境逐渐增多;气候变化对草地生物量的影响气温大于降水,对生态环境的影响,气温影响亦较大,降水量对生态环境的影响主要表现在降水量的年际波动和年内各季节分布的差异上。     

20世纪60~90年代辽东地区气候年代际变化特征分析

利用1961～2000年辽东地区13个观测台站的逐月降水和气温资料,分析了辽东地区降水和气温的年代际变化。并利用高桥公式计算出辽东地区的蒸发量,得出了该地区蒸发量和降水蒸发差的年代际变化特征;同时利用干燥度指标研究了辽东地区气候干旱对气候变暖的响应。结果表明:近40 a来辽东地区气候变化呈暖干变化趋势,即气温升高、降水减少,尤其以20世纪90年代变化最为明显。     

河北省干旱化初探

利用水文气象等环境资料,分析近50年来河北省干旱化特点及发展趋势。结果表明,该省气温显著升高,降水持续减少,湖淀干涸,湿地严重萎缩,河道断流,人海水量急剧减少,地下水环境由丰水区变成了特大超采区,草场面积减少,土地沙化面积扩大,区域环境干旱化形势非常严峻。气候变化和超负荷的水资源开发利用可能是河北地区干旱化的两个主要原因。     

豫北地区气温、降水变化的时空分布特征

利用中国国家级地面气象站均一化数据集中1971—2010年豫北地区28个测站的温度、降水资料,基于GIS技术对该地区温度和降水变化的时空分布特征进行研究。结果表明:豫北地区气温整体呈升高的趋势,其中冬春季节升温明显。气温变率空间分布表现为北中部增温明显,东部和西部增温幅度较小。降水变化各季节差异较大,春季降水整体呈现增加趋势,其他季节各地降水增减不一;空间变化分布特征为太行山沿线西部山区降水减少趋势明显,东部地区降水略有增加趋势。从整体变化情况来看,豫北地区的气候变化区域间差异加大,局地性变化趋向不稳定。文中用温度与降水的趋势比来分析豫北地区的干旱化发生趋势,结果发现太行山沿线干旱化趋势明显,沿黄河区域干旱化趋势较低,太行山脉和黄河是导致豫北地区气候变化区域性分布的主要地形因子。     

青藏高原三江源地区近60a气候与极端气候变化特征分析

青藏高原三江源地区正在面临着以"变暖变湿"为主的气候变化，是气候变化的显著区与敏感区。基于中国气象局位于三江源地区20个地面台站的气温、降水数据以及HadCRUT4（Climatic Research Unit land-surface air temperature-4 dataset and the Hadley Centre sea-surface temperature dataset，Hadley Centre，UK）气温、PREC（Precipitation Reconstruction，National Oceanic and Atmospheric Administration，USA）降水资料，从气候要素空间格局、极端气候指标以及区域-全球平均多年变化对比等3个方面系统总结了三江源地区1961-2019年气候和极端气候变化的特征。结果显示，三江源区域在过去近60 a里平均增暖速率为0.37℃/（10 a），是全球平均水平（0.16℃/（10 a））的2倍以上，同时大幅高于全球同纬度（0.19℃/（10 a））及中国区域（0.28℃/（10 a））。在全球变暖背景下，三江源地区大部分极端气候指标上升，其中以夜间最低气温的上升（0.55℃/（10 a））最为显著，且极端高温事件的出现频率上升，区域日温差减小、气温变化极端性增强。三江源近60 a温湿气候态的空间格局为沿西北-东南方向的正温湿梯度，其变化趋势存在自西向东速率上升的暖湿化空间分异特征。本文的研究结论进一步揭示了三江源地区近60 a气候变化与极端气候的时空格局，为三江源地区气候系统和生态系统的脆弱性研究以及未来气候变化预估提供了科学依据，同时也为气候变化敏感的高寒地区对全球变暖的响应研究提供了对比案例。     

河西走廊东部气候变化及资源利用对策

运用统计学方法对河西走廊东部1961～2000年日照、气温、降水、蒸发等气候资料进行统计分析得出：40年来，气温呈持续升高趋势，进入20世纪90年代升温加速，冬季升温最为显著，春、秋季次之，夏季升温幅度最小。日照、降水呈增加趋势，蒸发呈减少趋势，但增减幅度均不大。同时分析了气候变化对河西走廊东部生态、农业的影响。提出了提高气候资源利用率的途径。     

环青海湖地区气候变化及其对荒漠化的影响

对环青海湖地区1976年以来的气温、降水、蒸发等气候要素的气候变化趋势及突变现象进行了分析和检验。结果表明：年平均气温及春、夏、秋、冬四季气温均呈上升趋势，其中以秋、冬两季最为明显；年平均降水量及春、夏、冬季降水自90年代后出现减少趋势，秋季降水始终呈减少趋势，且线性变率达－7.28mm/10a；各季及年蒸发量呈增大趋势，其中年、夏季蒸发量的线性变率分别为11.7、9.39mm/a。各季及年气温出现过一次明显的增暖现象；降水虽然出现过一次明显的增加和减少，但增加出现在80年代，而减少则出现在90年代；同样，蒸发也出现过一次明显的增大和减小现象，只是减少出现在80年代，而增大而出现在90年代。这种气候趋势和突变现象的发生，加剧了环青海湖地区荒漠化的蔓延，致使草地退化、河流流量减少、湖泊水位下降，生态环境受到严重影响。     

Response of hydrological cycle to recent climate changes in the Tibetan Plateau

The Tibetan Plateau (TP) surfaces have been experiencing an overall rapid warming and wetting while wind speed and solar radiation have been declining in the last three decades. This study investigated how climate changes influenced the hydrological cycle on the TP during 1984??2006. To facilitate the analysis, a land surface model was used to simulate surface water budget at all CMA (China Meteorological Administration) stations on the TP. The simulated results were first validated against observed ground temperature and observation-derived heat flux on the western TP and observed discharge trends on the eastern TP. The response of evaporation and runoff to the climate changes was then analyzed. Major finding are as follows. (1) Surface water balance has been changed in recent decades. Observed precipitation shows insignificant increasing trends in central TP and decreasing trends along the TP periphery while evaporation shows overall increasing trends, leading to decreased discharge at major TP water resource areas (semi-humid and humid zones in the eastern and southern TP). (2) At the annual scale, evaporation is water-limited in dry areas and energy-limited (radiation and air temperature) in wet areas; these constraints can be interpreted by the Budyko-curve. Evaporation in autumns and winters was strongly controlled by soil water storage in summers, weakening the dependence of evaporation on precipitation at seasonal scales. (3) There is a complementary effect between the simulated actual evaporation and potential evaporation, but this complementary relationship may deviate from Bouchet??s hypothesis when vapor pressure deficit (or air temperature) is too low, which suppresses the power of vapor transfer.     

不同气候情景下华北平原蒸发与径流时空变化分析

基于中国气象局国家气候中心生成的IPCC第四次评估报告中23种气候模式的情景集成数据,采用Schreiber公式和Thornthwaite方法计算实际蒸发和径流,分析了2001-2060年SRES A1B、A2和 B1这3种情景下,华北平原气温、降水、蒸发与径流的时空变化。结果表明：未来华北平原气温呈升高趋势,且冬半年升温幅度大于夏半年;降水亦呈增加趋势,而冬半年降水增加幅度小于夏半年;与此相应,华北平原蒸发和年径流呈增加趋势,增幅和空间差异随时间推移而增大,到2041-2060年蒸发将上升7.1%～9.4%,径流将增加8.7%～10.7%。     

气候变化对滦河流域水资源影响的水文模式模拟（Ⅱ）: 模拟结果分析

利用PRMS水文模式系统 ,模拟研究了气候变化对滦河流域丰、枯水年不同季节水资源的影响。结果表明 ,滦河流域蒸发量主要受气温变化的影响 ,受降水量变化的影响相对较小 ;且湿润季节变化绝对值较大 ,干旱季节变化百分率较大。而地表径流量、次地表径流量、地下径流量及河川径流量主要受降水量变化的影响 ,受气温变化的影响相对较小。湿润季节对气候变化的敏感性较高 ,干旱季节敏感性较低。     

Statistical downscaling of daily mean temperature, pan evaporation and precipitation for climate change scenarios in Haihe River, China

A statistical downscaling method (SDSM) was evaluated by simultaneously downscaling air temperature, evaporation, and precipitation in Haihe River basin, China. The data used for evaluation were large-scale atmospheric data encompassing daily NCEP/NCAR reanalysis data and the daily mean climate model results for scenarios A2 and B2 of the HadCM3 model. Selected as climate variables for downscaling were measured daily mean air temperature, pan evaporation, and precipitation data (1961–2000) from 11 weather stations in the Haihe River basin. The results obtained from SDSM showed that: (1) the pattern of change in and numerical values of the climate variables can be reasonably simulated, with the coefficients of determination between observed and downscaled mean temperature, pan evaporation, and precipitation being 99%, 93%, and 73%, respectively; (2) systematic errors existed in simulating extreme events, but the results were acceptable for practical applications; and (3) the mean air temperature would increase by about 0.7°C during 2011~2040; the total annual precipitation would decrease by about 7% in A2 scenario but increase by about 4% in B2 scenario; and there were no apparent changes in pan evaporation. It was concluded that in the next 30 years, climate would be warmer and drier, extreme events could be more intense, and autumn might be the most distinct season among all the changes.     

The role of surface energy balance complexity in land surface models' sensitivity to increasing carbon dioxide

Global simulations with the Bureau of Meteorology Research Centre climate model coupled to the CHAmeleon Surface Model (CHASM) are used to explore the sensitivity of simulated changes in evaporation, precipitation, air temperature and soil moisture resulting from a doubling of carbon dioxide in the atmosphere. Five simulations, using prescribed sea surface temperatures, are conducted which are identical except in the level of complexity used to represent the surface energy balance. The simulation of air temperature, precipitation, evaporation and soil moisture at 1 2 CO₂ and at 2 2 CO₂ are generally sensitive at statistically significant levels to the complexity of the surface energy balance representation (i.e. the level of complexity used to represent these processes affects the simulated climate). However, changes in mean quantities, resulting from a doubling of atmospheric CO₂, are generally insensitive to the surface energy balance complexity. Conversely, changes in the spatial and temporal variance of evaporation and soil moisture are sensitive to the surface energy balance complexity. The addition of explicit canopy interception to the simplest model examined here enables that model to capture the change in the variance of evaporation simulated by the more complex models. In order to simulate changes in the variability of soil moisture, an explicit parameterization of bare soil evaporation is required. Overall, our results increase confidence that the simulation by climate models of the mean impact of increasing CO₂ on climate are reliable. Changes in the variability resulting from increased CO₂ on air temperature, precipitation or evaporation are also likely to be reliable since climate models typically use sufficiently complex land surface schemes. However, if the impact of increased CO₂ on soil moisture is required, then a more complex surface energy balance representation may be needed in order to capture changes in variability. Overall, our results imply that the level of complexity used by most climate models to represent the surface energy balance is appropriate and does not contribute significant uncertainty in the simulation of changes resulting from increasing CO₂. Our results only relate to surface energy balance complexity, and major uncertainties remain in how to model the surface hydrology and changes in the physiology, structural characteristics and distribution of vegetation. Future developments of land surface models should therefore focus on improving the representation of these processes.     

长江源区近44年气候变化的若干统计分析

利用长江源区5个气象站44年的气温、降水量资料以及其中2个探空站500hPa露点资料,分析了该地区气候变化趋势、突变等情况。结果表明：近44年来长江源区气温普遍升高,冬季升温幅度较大,夏季增温趋势明显,进入21世纪后,长江源区春季平均气温在降低,夏、秋季平均气温增高较趋缓,而冬季增温加剧的趋势十分明显;年、夏季降水量变化呈微弱减少趋势,而冬、春和秋季降水量呈现出增加趋势,其中春季增幅较大,冬季增湿趋势明显;长江源区年平均气温在20世纪60年代末70年代初就显现出波动回升的趋势,在1986年前后发生了由冷到暖的突变,冬、春季降水量均在20世纪70年代和80年代出现了由少向多的突变。长江源区气候在波动性变暖变干过程中,自1986年起出现了气候转向暖湿的信号,其主要原因在于全球变暖并由此引起的海洋蒸发和陆地蒸散加强,地气水分循环加快,空中水汽输送加强。