为IPCC第五次评估报告提供的全球气候模式预估

IPCC自1990年到2007年的4次评估报告都进行了未来气候变化预估,唱主角的一直是全球气候模式.从对未来气候变化的预估,到气候变化影响和对策评估研究,全球模式起了主导作用.因此,关注全球气候模式预估动态对第五次评估报告是非常重要的一个环节.     

IPCC第六次气候变化评估中的气候约束预估方法

得益于第五次评估报告（AR5）以来约束预估研究的迅速发展,观测约束成为政府间气候变化专门委员会（IPCC）第一工作组（WGI）第六次评估报告（AR6）提升对未来预估约束的证据链中的重要一环。IPCC第一工作组第六次评估报告首次利用包括根据历史模拟温度升高幅度得到的观测约束、多模式预估以及第六次评估报告中更新的气候敏感度在内的多条证据链来约束全球地表温度未来变化的预估,减小了多模式预估的不确定性。文中回顾并介绍了IPCC第一工作组第六次评估报告中涉及的几种主要观测约束方法（多模式加权方法、基于归因结论的约束方法（ASK方法）、萌现约束方法）及其应用情况。在IPCC第一工作组第六次评估报告以及很多针对不同区域不同变量的预估研究中,观测约束方法均显示出了订正模式误差、改善模式预估的潜力。相比而言,目前中国在观测约束预估方面的研究还不多,亟待加强观测约束方法研究以及在中国区域气候变化预估中的应用,为中国应对气候变化的政策制定和适应规划提供更丰富、不确定性更小的未来气候信息。      

IPCC报告对未来气候变化的预估可信吗?

<正>IPCC历次报告对未来气候变化的预估以及气候影响和对策都是建立在全球气候模式考虑各种人类活动情景的基础上计算得到的,其关键问题是:用全球气候模式计算的未来气候变化的预估可信度有多高?为此,2010年1月IPCC第五次评估报告第一和第二工作组联合主席召开了     

中国地区气候变化预估产品简介

气候变化问题是21世纪各国可持续发展中面临的重大课题。为了给国内从事气候变化和气候变化影响评估方面工作的业务、科研人员及单位提供一套使用方便的中国和东亚地区未来气候变化预估数据,中国气象局国家气候中心的科研人员对IPCC第四次评估报告中用到的20多个全球气候模式以及国家气候中心运行得到的一个区域气候模式的数据进行了加工和分析处理,形成了一套“中国地区气候变化预估数据集（第一版）”。本数据集可以在国家气候中心的网站（http：／／ncc．cma．gov．cn）上下载。     

气候变化科学方面的几个最新认知

IPCC第六次评估报告（AR6）第一工作组报告主要从以下几个方面的进展提升了我们对气候系统变化、气候变化原因以及预估未来气候系统变化等方面的认知,对过去气候变化及其与人类活动的关系有了更加清晰、可靠的认识。综合多重证据评估指出,全球气候正经历着前所未有的变化;包括极端事件在内的归因进展已把人类活动对气候系统影响的认识从大气圈扩展到水圈、冰冻圈和生物圈,进一步强化了人类活动影响全球和区域气候的认识;有关区域气候变化信息的内容更加丰富,与各行业和敏感地区的气候变化影响联系更加紧密,使这些信息能更好地为气候变化风险评估和气候变化区域适应提供支持;气候模式和约束预估方法的发展以及对气候敏感度认识的深化,减少了未来不同排放情景下全球地表温度（Global Surface Temperature,GST)、海平面上升和海洋热含量的变化预估的不确定性。这份最新报告对我国提升气候变化研究水平和防灾减灾应对能力具有十分重要的指导意义。     

全球变暖中的科学问题

2013年各国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第一工作组发布了第五次气候变化科学评估报告,以大量的观测分析和气候模式模拟证据,继续强调由于人类排放增加,全球正在变暖,未来将继续变暖的观点。本文综述研究全球变暖的几个深层次的科学问题,即多套全球气温观测资料的差异、不同标准气候态时段的作用、20世纪全球变暖的检测和归因及未来全球气温变化的走向,以此提出需进一步研究的科学问题。结果表明;需要进一步提高观测资料的质量;注意不同标准气候态时段对应的数值的不同;应进一步改善气候模式模拟年代际变率的能力及研究近15 a全球变暖减缓和停滞的原因,从而改善气候模式的模拟效果;造成预估未来全球气候变化的不确定性主要来自气候模式的差异、未来排放情景的差异及气候系统内部变率影响和自然外强迫的作用。     

基于区域气候模式未来气候变化研究综述

随着全球气候变化愈加剧烈,区域气候的差异化特征越来越明显,单单利用全球气候模式对区域气候进行研究已经不能满足时空尺度的要求。由于区域气候模式具有更高的空间分辨率等优势,使用区域气候模式能够有效解决这一问题,目前区域气候模式已在全球范围内得到广泛应用。本文简述了区域气候模式发展历程、最新研究进展以及全球主流的动力降尺度区域模式,归纳了气候情景发展;分别从气温和降水两方面着重总结了区域气候模式在全球不同区域不同情景应用情况,分析了未来全球不同区域气候变化趋势,尽管不同研究者所使用模式存在差异,对未来降水预估不尽相同,区域性比较明显,但几乎所有研究一致认为未来全球仍将经历一个持续增暖过程。文章最后对区域气候模式模拟过程中存在的问题进行了概述并对未来区域气候模式发展方向进行了展望,给出中国区域气候模式未来发展方向。     

IPCC AR6 WGI报告的背景、架构和方法

IPCC第六次评估报告（AR6）第一工作组报告（简称报告）中提供了对气候系统和气候变化的最新物理解释,整合了来自古气候和仪器观测的多项证据、过程理解以及全球和区域的气候模拟,记录了气候科学的最新进展。报告旨在提供有关过去气候如何变化的事实,揭示人类活动在这些变化中所起的作用,并根据不同社会经济路径的排放情景对未来气候进行了预估。这些结果对于政策制定者来说很重要。它有助于减缓气候变化、根据灾害管理框架制定区域适应计划以及开展即将到来的2023年全球综合评估。本文聚焦该报告的背景、架构和方法,并介绍当前气候变化评估的主要进展。结果显示,与以前的评估报告相比,AR6提供了更综合实用的信息和认识,更加强调了区域气候变化,以及更好地约束了气候敏感度的估计。该报告最重要的结论之一是人类活动对气候变化的影响已从科学认知演变为不争的事实。     

北京气候中心气候系统模式研发进展——在气候变化研究中的应用

较全面地介绍了北京气候中心气候系统模式(BCC_CSM)研发所取得的一些进展及其在气候变化研究中的应用,重点介绍了全球近280 km较低分辨率的全球海-陆-气-冰-生物多圈层耦合的气候系统模式BCC_CSM1.1和110 km中等大气分辨率的BCC_CSM1.1(m),以及大气、陆面、海洋、海冰各分量模式的发展。BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1(m)气候系统模式均包含了全球碳循环和动态植被过程。当给定全球人类活动导致的碳源排放后,就可以模拟和预估人类活动对气候变化的影响。BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1(m)已应用于IPCC AR5模式比较,为中外开展气候变化机理分析和未来气候变化预估提供了大量的试验数据。还介绍了BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1(m)参与国际耦合模式比较计划(CMIP5)的大量试验分析评估结果,BCC_CSM能够较好地模拟20世纪气温和降水等气候平均态和季节变化特征,以及近1000年的历史气候变化,所预估的未来100年气候变化与国际上其他模式的CMIP5试验预估结果相当。初步的分析表明,分辨率相对高的BCC_CSM1.1(m)在区域气候平均态的模拟上优于分辨率较低的BCC_CSM1.1。     

SRES A2情景下未来30年我国东部夏季降水变化趋势

采用与全球海气耦合模式 (NCC/IAPT63) 嵌套的区域气候模式 (RegCM2_NCC), 对东亚区域进行了30年的气候积分 (1961—1990年), 作为控制试验的气候背景场, 在此基础上, 在IPCC第三次评估报告SRES排放情景A2下对我国未来30年 (2001—2030年) 的气候变化趋势进行了预估, 重点分析了我国东部季风区夏季降水的变化趋势及区域特征。结果显示:未来30年夏季平均降水量在北部地区呈现增加的趋势, 以降水量距平代表的夏季主要雨带转到长江以北地区, 且北方地区降水量增加主要以对流性降水量增加为主, 长江以南地区降水量有所减少, 特别是华南地区降水量减少较为明显, 据此预测结果, 未来30年华北地区夏季干旱可能有所缓解。未来30年夏季低层空气湿度也将发生明显变化, 主要表现为中高纬度地区湿度增大, 较低纬度地区湿度减小, 东亚夏季风有所增强, 特别是西南气流明显加强, 有利于暖湿空气向北方地区输送。由于预估结果的可信度取决于全球模式和区域模式的模拟性能以及温室气体排放浓度的准确性, 因此还需要更多的试验及进一步的综合比较, 以减少未来气候变化趋势预估的不确定性。     

未来气候变化科学研究的主要方向和挑战

2014年9月,IPCC联合世界气候研究计划（WCRP）,在瑞士伯尔尼大学召开了一次特别的研讨会,总结过去几年气候变化科学研究中所取得的经验教训。此次会议针对IPCC最新评估报告中的关键不确定性,梳理并总结了未来气候变化研究的主要科学方向和面临的主要挑战,讨论了如何与WCRP计划结合并解决这些问题,以期在未来更好地应对这些挑战。在此次会议上,与会专家提出,未来气候变化科学研究的重大挑战应包括如下8个主题。云、环流与气候敏感度;理解和预测极端天气气候事件;冰冻圈变化;区域气候信息;区域海平面上升及其对沿海地区的影响;水资源可利用量;生物地球化学、气溶胶和大气化学;理解年代际变化：归因与预测。这些主题涵盖了WCRP计划的六大挑战和其他被认为具有挑战性的主题。本文将在此次会议报告的基础上,对相关内容进行介绍,以供当前的气候变化工作参考。     

IPCC气候变化自然科学认知的发展

过去20年来,随着观测手段的改善、气候模式的进步以及分析方法的提升,人类对气候变化事实、原因和未来趋势的认识水平不断深化,进一步确认全球气候系统变暖是毋庸置疑的,人类活动是20世纪中叶以来气候变暖的主要原因,未来气候系统仍将继续变暖。IPCC评估报告极大地促进了气候变化自然科学的进展,并为适应和减缓气候变化奠定了坚实的科学基础。     

The role of the simulation setup in a long-term high-resolution climate change projection for the southern African region

High-resolution regional climate change simulations have proven to offer an added value compared to available global climate model simulations. However, over many regions of the globe, long-term high-resolution climate change projections are rather sparse. We present a transient high-resolution climate change projection with the regional climate model with the regional climate model REMO over the southern African region, following the SRES A1B emission scenario. The simulation was conducted at 18?km grid spacing for the period from 1960 to 2100, making it to the longest available climate change projection at such a high resolution for the region. In the first part of the study, we focus on the impact of the model setup on the simulated rainfall over the southern African region. In the standard setup, we used the output of the global climate model ECHAM5/MPIOM directly to force REMO. This setup led to a very strong wet bias over the region. Changing it to the double-nesting setup significantly reduced this bias, but a substantial wet bias still persists. The remaining bias could partly be attributed to a warm bias in the SST forcing over the southern Atlantic Ocean. Thus, we applied an SST correction based on the anomaly approach to the data, which led to a further improvement of the rainfall simulation. As the SST bias in the southern Atlantic is a common feature of all global climate models assessed by the IPCC, we recommend the chosen model setup, including the SST correction, as general procedure for dynamical downscaling studies over the southern African region. In the second part, we present the projected spatial and temporal changes of temperature and precipitation, including several rainfall characteristics, over the southern African region. Herby we compare the projections of the high-resolution REMO simulation to those of the forcing regional and global models. We generally find that for temperature the magnitude of the projected changes of the regional model only slightly differs from the GCM projection; however, the spatial patterns are much better resolved in the RCM projections. For precipitation, REMO shows a more intense drying toward the end of the twenty-first century than it is simulated by the global model. This can have a major influence when investigating the impacts of future climate change on a regional or even local scale. In combination with the improved spatial patterns, the application of high-resolution climate change information could therefore improve the results of such applications.     

Extremes of near-surface wind speed over Europe and their future changes as estimated from an ensemble of RCM simulations

In this study, we analyse the uncertainty of the effect of enhanced greenhouse gas conditions on windiness projected by an ensemble of regional model simulations driven by the same global control and climate change simulations. These global conditions, representative for 1961–1990 and 2071–2100, were prepared by the Hadley Centre based on the IPCC SRES/A2 scenario. The basic data sets consist of simulated daily maximum and daily mean wind speed fields (over land) from the PRUDENCE data archive at the Danish Meteorological Institute. The main focus is on the results from the standard 50 km-resolution runs of eight regional models. The best parameter for determining possible future changes in extreme wind speeds and possible change in the number of storm events is maximum daily wind speed. It turned out during this study that the method for calculating maximum daily wind speed differs among the regional models. A comparison of simulated winds with observations for the control period shows that models without gust parameterisation are not able to realistically capture high wind speeds. The two models with gust parametrization estimate an increase of up to 20% of the number of storm peak (defined as gusts?≥?8 Bft in this paper) events over Central Europe in the future. In order to use a larger ensemble of models than just the two with gust parameterisation, we also look at the 99th percentile of daily mean wind speed. We divide Europe into eight sub-regions (e.g., British Isles, Iberian Peninsula, NE Europe) and investigate the inter-monthly variation of wind over these regions as well as differences between today’s climate and a possible future climate. Results show differences and similarities between the sub-regions in magnitude, spread, and seasonal tendencies. The model ensemble indicates a possible increase in future mean daily wind speed during winter months, and a decrease during autumn in areas influenced by North Atlantic extra-tropical cyclones.     

Extremely high temperatures in France at the end of the century

Power plant construction requires anticipation to achieve a liable dimensioning on the long functioning time of the installation. In the present climate change context, dimensioning towards extremely high temperature for installations intended to run until the 2070s or later implies an evaluation of plausible extreme values at this time scale. This study is devoted to such an estimation for France, using both observation series and climate model simulation results. The climate model results are taken from the European PRUDENCE (Prediction of Regional scenarios and Uncertainties for Defining European Climate change risks and Effects) project database of regional climate change scenarios for Europe. Comparison of high summer temperature distributions given by observations and climate models under current climate conditions, conducted using Generalized Extreme Value distribution, reveals that only a few models are able to correctly reproduce it. For these models, climate change under IPCC A2 and B2 scenarios leads to differences in the variability of high values, whose proportion has an important impact on future 100-year return levels. This study was first presented at the EGU General Assembly in Vienna, 2–7 April 2006.     

基于全球及区域气候模式的江苏省降水变化趋势预估

利用气象观测资料,8个全球耦合气候系统模式的集合平均以及区域气候模式(RegCM4)的结果,通过方差分析、相关分析、趋势分析、扰动法等方法对模式性能进行了评估,并对江苏省在未来RCP8.5高端排放情景下降水的变化趋势进行了预估。结果表明,在RCP8.5情景下,至2020、2030和2050年,全球模式模拟的江苏省年平均降水在未来有逐渐增加的趋势,线性增加率约为7 mm/(10 a)。至2050年,江苏省年平均降水量将增加2%左右;区域模式模拟的年平均降水在未来线性增加率为1.5 mm/(10 a),变化不显著。区域模式模拟的夏季降水在未来有所增加,最多可增加20%～30%,但增幅随时间逐渐减小;全球模式模拟的夏季降水比现在有所减少,至2050年,减少了大约10%。区域模式模拟的冬季降水在未来不同时间段均比现在有所减少,同现在相比,最多可减少30%～40%;而全球模式模拟的冬季降水在未来则是先减少,后增加,至2050年,比现在大约增加10%。对于不同季节,总体而言,南部地区降水量的变化较北部地区显著。对于极端降水事件来说,江苏省未来小雨日数将减少,而暴雨日数则微弱增加。但由于全球模式本身的性能、区域模式对全球模式的依赖性以及温室气体排放的不确定性使上述预估结果仍具有不确定性。     

Climate change, ambient ozone, and health in 50 US cities

We investigated how climate change could affect ambient ozone concentrations and the subsequent human health impacts. Hourly concentrations were estimated for 50 eastern US cities for five representative summers each in the 1990s and 2050s, reflecting current and projected future climates, respectively. Estimates of future concentrations were based on the IPCC A2 scenario using global climate, regional climate, and regional air quality models. This work does not explore the effects of future changes in anthropogenic emissions, but isolates the impact of altered climate on ozone and health. The cities’ ozone levels are estimated to increase under predicted future climatic conditions, with the largest increases in cities with present-day high pollution. On average across the 50 cities, the summertime daily 1-h maximum increased 4.8 ppb, with the largest increase at 9.6 ppb. The average number of days/summer exceeding the 8-h regulatory standard increased 68%. Elevated ozone levels correspond to approximately a 0.11% to 0.27% increase in daily total mortality. While actual future ozone concentrations depend on climate and other influences such as changes in emissions of anthropogenic precursors, the results presented here indicate that with other factors constant, climate change could detrimentally affect air quality and thereby harm human health.     

Climate of Russia in the 21st century. Part 1. New evidence of anthropogenic climate change and the state of the art of its simulation

This is the first of three papers devoted to the study of climate change in Russia in the 20th and 21st centuries using ensembles of CMIP3 Atmosphere-Ocean General Circulation Models. Current studies of observed global and regional climate changes are briefly reviewed based on the analysis of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). The anthropogenic nature of climate change is emphasized. It is also noted that the observed warming in Russia is significantly larger than global warming. Alternative hypotheses on causes of global climate changes discussed in some Russian publications are reviewed and their groundlessness is shown. The paper discusses some characteristics of ensembles of CMIP3 models that participated in the preparation of the IPCC Fourth Assessment Report. A model quality index is introduced. The dependence of simulated climate change in Russia on the choice of model ensembles and emission scenarios is considered. It is shown that the climate change in Russia does not depend significantly on the emission scenario choice until the middle of the 21st century.     

气候变化和水的最新科学认知

政府间气候变化专门委员会（IPCC）于2008年4月8日正式通过了"气候变化和水"技术报告。该报告建立在IPCC 3个工作组第四次评估报告的基础上,客观、全面而审慎地评估了与水有关的气候变化以及对水的过去、现在和未来的认知。最重要的进展是：过去几十年观测到全球变暖已经与大尺度水文循环的大规模变化联系在一起;气候模型对21世纪的模拟结果一致显示出降水在高纬和部分热带地区将增加,而在部分亚热带和中低纬地区将减少的结果;预计到21世纪中期,河流年平均径流和水量可能会因为高纬和部分湿润热带地区的气候变化而增加,而在中低纬和干旱热带将可能减少;许多地方降水强度和变率的增加将使洪旱危险性上升;预计冰雪储藏的水的补给将在本世纪减少;预计较高的水温和极端变化,包括洪旱等,将影响水质并加剧水污染;对全球而言,气候变化对淡水系统负面影响将超过收益;预计由于气候变化导致的水量-水质变化将影响食物的产量、稳定性、流通和利用;气候变化影响现有水的基础设施的功能和运行,包括水电、防洪、排水、灌溉系统,同时影响到水的管理;目前的水管理措施不足以应对气候变化的影响;气候变化挑战"过去水文上的经验能得到未来的情况"的传统说法;为保障平水和干旱情况所设计的适应选择,必须综合需水和供水双方的战略;减缓措施可以降低升温对全球水资源的影响程度,进而减低适应的需求;水资源管理明显地影响到很多其他政策领域。     

全球变暖与城市效应共同作用下的极端天气气候事件变化的最新认知

近年来,城市气候变化问题引起高度关注.综合IPCC第一工作组第六次评估报告(IPCC AR6)关于气候变暖背景下城市对极端天气气候事件影响的评估,本文得到以下科学认识:城市化加剧了局部气候变暖,全球许多城市都面临更多更强的高温热浪事件;城市化使得诸多城市区域及其下风向极端降水增加,地表径流加强;沿海城市受到日益加剧的与...