“过去2000年全球典型暖期的形成机制及其影响研究”进展

过去2000年全球典型暖期的形成机制及其影响研究"(2010CB950100)为"全球变化研究国家重大科学研究计划"2010年第一批启动的项目之一,由中国科学院地理科学与资源研究所等6家单位共同承担。项目重点研究:代用资料与气候变化重建结果不确定性、历史暖期辨识及其时空协同特征、不同尺度、不同时段暖期的成因机制、以及暖期气候变化影响与适应的区域差异4个科学问题;旨在揭示过去2000年全球典型暖期的时空特征及其成因机制,深入了解过去2000年气候变化对中国社会经济影响与人类对气候变化的适应过程与区域差异。     

中世纪暖期南北半球气候变化特征与成因的模拟对比

利用通用地球系统模式CESM过去1500年气候模拟试验结果,对比分析中世纪暖期南、北半球气候变化特征及成因,对认识南、北半球暖期气候变化规律及其与外强迫变化的关系有重要科学意义。结果表明：中世纪暖期全球及南、北半球总体是变暖的,但仍存在峰谷变化,高纬地区增温幅度大于低纬地区,北半球中世纪暖期比南半球更为明显,其距平变幅也大于南半球。全球降水距平基本为正,南、北半球降水变幅基本相当,降水变化显著区域集中于低纬地区。太阳辐射是影响中世纪暖期全球及半球气温变化最显著的因素,火山活动对北半球气温变化也有较显著的影响。从全球尺度来看,降水由太阳辐射和火山活动共同影响,其中太阳辐射影响最为显著,但从半球尺度来看,火山活动是影响半球降水的重要因素。     

气候变化对中国木本植物物候的可能影响

本文根据我国的３０年的物候资料和气候资料的统计分析，论证了气温是影响中国木本植物物候的主要因子，在此基础上建立了物候与年平均气温的线性统计模式，又利用此模式分析计算了未来全球年平均气温升高０．５－２．０℃和未来大气中ＣＯ２浓度倍增而增暖情况下，我国主要木本植物物候期的大致变幅。     

浑善达克沙地地区的气候变化特征

利用浑善达克沙地地区8个典型气象站近50a的气候资料,以及锡林郭勒盟南部1903-1975年旱涝等级指数数据,主要运用Excel分析了该区时空气候变化特征。近50a来,整个浑善达克沙地地区气温升高的趋势和全球变暖表现一致,而且气温升高更加显著。无论从100a尺度还是50a尺度上看,整个区域在不同的年代都存在有较大的干湿差异;然而降水量的变化趋势表现不同,在50a尺度上,整个区域降水量呈波动中微弱减少的态势,且存在区域差异。从气温、降水量、蒸发量以及平均相对湿度的变化情况看,都有趋势表明浑善达克沙地以朱日和为代表的西北部地区,较中部和东南部有明显暖干化趋势,将可能是未来生态环境更加脆弱的地区。整个区域自1970年以来,年平均风速在减小,但近40a来浑善达克沙地西部地区沙尘暴一直在发展;东部地区的沙尘暴在1980年以前呈增加的趋势,1980年以后则明显减少,但新近频繁发生的沙尘暴表明,东部地区沙尘暴的发展也应当引起关注。     

1981-2019年全球气温变化特征

1981—2019年全球气温变化特征是揭示全球气温变化的空间差异性以及实现全球共同应对气候变化的关键。本文基于7套再分析数据,采用气候变化速率及空间插值等分析方法,分析了1981—2019年全球气温变化时空特征及主要国家气温变化。结果表明：1981—2019年全球陆地气温以0.320 ℃/10a的速率呈极显著升高趋势,年平均气温增加了0.835 ℃;南、北半球陆地气温变化速率分别为0.147 ℃/10a、0.362 ℃/10a,均呈极显著增加趋势,分别增加了0.874 ℃、0.828 ℃。全球陆地80%面积上气温呈现显著增加趋势,年平均气温升高速率最大的区域位于80°N~90°N,其次是70°N~80°N、60°N~70°N,高纬大于中、低纬,格陵兰地区、乌克兰、俄罗斯等中高纬度国家或地区增温速率较快,尤以格陵兰地区增加速率最快,气温变化速率为0.654 ℃/10a;增温最慢的地区主要位于新西兰和赤道附近的南美洲、东南亚、非洲南部等地,气温变化速率不足0.15 ℃/10a。本文统计的146个国家中,年平均气温呈显著增加趋势的国家136个,占93%;气温无显著变化的国家10个,占6.849%。1981—2019年全球增温2.0 ℃以上、1.5 ℃以上、1.0 ℃以上的国家分别为4个、34个、68个,分别约占统计国家的2.740%、23.288%、46.575%。本文认为1998年以来全球并没有出现气温变暖停滞的现象。     

大气CO_2变化与气候

在地质历史时期,地球的气候不断在变化,全球大气CO2浓度也在变化,二者之间是否存在一种响应—反馈作用,目前存在争议较大.本研究从地质时间尺度、千年以来和现代气候变化3个角度进行介绍,认为全球气候变化是多重时间尺度变化规律的叠加,从长时间尺度来看,全球平均温度和大气CO2水平均表现出整体降低的趋势.地质历史时期存在多次大气CO2浓度升高的时期,有时甚至可达现在大气CO2水平的十几倍.气候变化与大气CO2的关系非常复杂,高CO2时期并不全部对应于高温时期.千年以来的气候变化在全球各大洲均有温暖时期的出现,并且很多地方的重建结果表明中世纪暖期的全球平均温度要比现代的全球平均温度还高.但这一区间的温度变化和大气CO2水平在1850年之前没有明显的相关性.近百年的气候观测资料表明全球平均温度上升了0.74℃,但对于这种上升的理解目前还存在较大争议.是否确实是由于人类活动（主要是工业革命以来）导致了全球CO2水平增高,进而导致全球变暖,需要更多的证据来验证.     

气候变化研究中若干不确定性的认识问题

气候变化研究已取得重要进展,但很多研究结果存在不确定性。本文选择对气候变化研究有重要意义但已有的研究结果存在不确定性的几个方面进行综述,包括过去两千年气候变化的状况(中世纪暖期和小冰期是否存在、20世纪温暖程度是否为过去千年最大、20世纪增温趋势是否停止)、温室效应(对温室效应机理的不同认识、温室气体排放与气温变化的关系、水汽对温室效应及增温的贡献)、气候模式模拟(模拟与实测结果的比较、模式本身的缺陷)以及2℃阈值(来源及其物理意义、对2℃阈值的不同认识)等问题。气候系统变化的复杂性决定了人类对气候变化问题的认识产生分歧和争议在所难免,当前人类对气候变化的诸多研究结论并非是最终定论,很多问题有待进一步研究;进而对未来一段时期深入开展气候变化研究需要重点关注的5个领域及其主要科学问题进行了探讨。     

我国北方沙区气候变化对全球变暖的响应

我国北方沙区,由于东西跨度很大,各沙区之间气温、降水及湿润度存在着较大差异。西部的沙区气温较高、降水较少、气候干燥;东部的沙区气温较低、降水较多、气候相对湿润。春季各沙区都比较干燥。各沙区气温变化基本是同步的,而降水变化有差异。各沙区夏半年气温与降水之间基本为负相关;冬春季节,河套沙区和东部沙区有明显的正相关时段。在全球变暖的背景下,我国北方沙区的气温总体也在升高(沙区气温每10a上升约03℃,且升温幅度比全国、全球更明显,而降水变化却相对较小。各个沙区对全球变化的响应不尽相同。东部沙区气温升高、降水减少、湿润度下降幅度最大,暖干化趋势最明显;塔里木沙区气温变化平稳、降水及湿润度略增;其他沙区气温略升、降水略减、湿润度略降,呈弱的暖干化趋势。与气候变化相对应,我国北方沙区沙漠化土地面积增大,而且沙漠化主要发生在东部沙区。预计21世纪初10a我国北方沙区的气候将进一步暖干化,因而土地沙漠化的自然过程也将进一步加快和加剧。     

黑河流量对祁连山气候年代际变化的响应

利用祁连山区8个气象站自建站至2003年观测的月降水、气温资料, 在分析各站气候要素互相关的基础上, 建立了代表祁连山整体气候变化的1944-2003年历年各月、季降水距平百分率和气温距平序列, 以及黑河上游莺落峡水文站观测的径流量, 分析了黑河流量与祁连山区降水、气温的年代际变化。结果表明: 祁连山气候演变存在非常明显的年际和年代际变化。自1970年代以来, 除夏季降水量呈上升趋势外, 秋、冬、春三季均表现出明显的变干, 尤其是秋、冬两季。本世纪初降水量又有增加趋势。比较过去60a气温变化, 1940年代最暖, 1960年代最冷。自1980年代以来, 祁连山区气候明显变暖, 各季气温显著升高, 尤以冬季升温最快, 目前已超过1940年代的暖期。1980年代的流量是过去60a中最大的10a, 1990年代有所减小。1990年代后期流量明显增加, 目前除春季外, 夏、秋、冬季已转入上升趋势。     

气候变化科学与人类可持续发展

政府间气候变化专门委员会(IPCC)自2007年发布第四次评估报告(AR4)以来,新的观测证据进一步证明,全球气候系统变暖是毋庸置疑的事实。2012年之前的3个连续10年的全球地表平均气温,都比1850年以来任何一个10年更高,且可能是过去1400年来最热的30年。虽然1998-2012年全球地表增温速率趋缓,但还不能反映出气候变化的长期趋势。1970年以来海洋在变暖,海洋上层75 m以上的海水温度每10年升温幅度超过0.11℃;1971-2010年地球气候系统增加的净能量中,93%被海洋吸收。全球平均海平面上升速率加快,1993-2010年间高达3.2 mm/年。全球海洋的人为碳库很可能已增加,导致海洋表层水酸化。1971年以来,全球几乎所有冰川、格陵兰冰盖和南极冰盖的冰量都在损失。其中1979年以来北极海冰范围以每10年3.5%~4.1%的速率缩小,同期南极海冰范围以每10年1.2%~1.8%的速率增大。北半球积雪范围在缩小。20世纪80年代初以来,大多数地区的多年冻土温度升高。已在大气和海洋变暖、水循环变化、冰冻圈退缩、海平面上升和极端气候事件的变化中检测到人类活动影响的信号。1750年以来大气CO2浓度的增加是人为辐射强迫增加的主因,导致20世纪50年代以来50%以上的全球气候变暖,其信度超过95%。采用CMIP5模式和典型浓度路径(RCPs),预估本世纪末全球地表平均气温将继续升高,热浪、强降水等极端事件的发生频率将增加,降水将呈现"干者愈干、湿者愈湿"趋势。海洋上层的温度比1986-2005年间升高0.6~2.0℃,热量将从海表传向深海,并影响大洋环流,2100年海平面将上升0.26~0.82m。冰冻圈将继续变暖。为控制气候变暖,人类需要减少温室气体排放。如果较工业化之前的温升达到2℃,全球年均经济损失将达到收入的0.2%~2.0%,并造成大范围不可逆的影响,导致死亡、疾病、食品安全、内陆洪涝、农村饮水和灌溉困难等问题,影响人类安全。但如果采取积极行动,2℃的温升目标仍可望达到。为遏制逐渐失控的全球变暖,需全球共同努力减排,以实现人类可持续发展的理想。     

河西走廊57年来气温和降水时空变化特征

采用滑动平均、线性回归等趋势分析方法以及Mann-Kendall、Pettitt 和累积距平三种突变检验方法对河西走廊地区1955-2011 年的气温和降水两个指标进行研究, 从而揭示该地区气候变化的事实及趋势。研究显示河西走廊地区的气温在过去57 年呈显著上升趋势, 升温率是IPCC第四次报告中近50 年变暖率的两倍, 达0.27℃/10a, 并且在1986 年发生增温突变;四季气温中, 冬季气温升高对年气温上升贡献最大。河西走廊年降水量在研究时段内呈显著增加趋势, 降水增率为3.95 mm/10a, 但各个流域增加趋势并不显著;雨季降水量呈不显著的增加趋势, 其年际变化与年降水量一致, 雨季降水增量对年降水量增加贡献率大;河西走廊年降水量未发生突变, 雨季降水量在1968 年发生增加突变。河西走廊温度升高, 降水量增加, 总体向暖湿化发展, 这种变化对该地区水资源脆弱性的影响需要进一步研究。     

全球气候变化背景下中国敏感区区域响应比较

近50年来全球气候变化研究已经是当今自然科学重大课题之一,中国的区域响应也日渐引人关注。依据黑龙江、新疆、西藏三省区93个国家基准或基本气象站1961—2008年间的日气温和降水数据,就中国气候变化敏感区气温和降水变化过程和特征进行对比分析。①气温变化方面,三省区均呈明显升温趋势,研究时段内黑龙江、新疆、西藏增温幅度分别为1.71℃,1.20℃,1.15℃,且都通过了α=0.01的统计检验;②不同季节增温幅度上,黑龙江省以冬春增幅最大,而新疆和西藏则均以秋冬两季增温最强;③降水量变化方面,黑龙江年降水量有所减少,新疆和西藏则有所增多,但趋势都不十分明朗;④黑龙江年降水量的减少主要体现在夏秋两季,特别是夏季;⑤无论年降水总量还是不同季节降水量的年际波动量值均以新疆和黑龙江明显、西藏相对平稳为特征。     

民勤荒漠区气候变化对全球变暖的响应

 近年来,全球变暖已成为一个全世界广泛关注的问题。那么,荒漠气候是如何响应全球变暖的呢？以中国西北典型荒漠地区民勤为例进行了分析。结果表明,民勤荒漠区年平均气温的抬升速率高于20世纪全球气温抬升速率和中国近100 a气温抬升速率;2—6月和11—12月月平均气温表现为不同程度增温趋势,其中,2月增温最明显;从20世纪全球最暖的80—90年代开始极端最高气温变幅明显增大,极端最低气温间歇式下降,极端最高气温和极端最低气温的不稳定性增大;在变暖的同时,降水量表现为增加趋势;1956年以来当地沙尘暴发生日数表现为减少趋势,其原因主要是1961年以来当地的空气相对湿度增大,暖湿气候是导致沙尘暴减少的主要原因之一。     

全球气候变化大趋势与次级波动

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）报告近百年升温约0.74℃,并将气候变化归因于人为排放的温室气体,然而该报告中的多处结论引起了国际社会对IPCC报告的广泛质疑.人为排放的温室气体对全球升温贡献有多大？人为过程与自然过程对全球变暖分别贡献多少？IPCC评估报告中过去百年0.74℃的变化是否为变冷总趋势中的次级波动？针对这些问题,本研究梳理了近年来全球气候变化的相关研究成果.结果显示,第四纪以来的地球气候波动主要受控于太阳辐射变化周期,各个时间尺度上的气候变化既表现出明显的周期性,也同时存在次一级的波动.在全新世晚期气候变冷的背景下,气候变化千年—百年尺度上同样存在一系列周期性和次级波动,且波动范围在0.5～6℃之间变化.IPCC报告中百年气候变暖的合理解释是全球变冷趋势下的次级波动.     

近百余年来上海两次增暖期的特征对比及其成因

利用上海１８７３～１９９９年的气温等实测资料及１９６１～１９９９年郊区的资料,在基本剔除城市化热岛热效应对气候变化趋势的可能影响之后,研究上海近百余年来两次明显的增暖时期（１９３７～１９５３年和１９８７～１９９９年）气温结构分布特征,进行对分析。结果表明：①第一次增暖期的增温主要在白天,最高气温上升明显,季节中以夏季最突出;第二次增温期的增温主要是夜间气温升高引起撮低气温具有显著增暖趋势,最高气温     

“气候变暖影响大过加入WTO”

气候变暖绝不仅仅是“摄氏度”升高,而是对国民经济产生明显影响,“其影响比加入WTO更大,还会降低百姓生活水平”。昨天,我国著名气候学家、中国气象局气候变化特别顾问丁一汇院士受邀“文汇讲堂”,向公众做了《与暖共舞——认识和应对全球气候变化的科学发展观》演讲,与上海气候学同行进行对话。     

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。     

近60年昆明市气候变化特征分析

利用线性倾向率、Mann-Kendall非参数检验、滑动T检验(MTT法)和小波分析等数理统计分析方法,分析昆明市近60 a气候变化趋势和气候突变特征。结果显示:近60 a昆明市气候变化呈气温升高、降水量略微减少的暖干化趋势;气温上升率0.24℃/10 a,降水量下降率3.89 mm/10 a;干季增温强于雨季,而雨季降雨量下降趋势明显;2001~2010年是近60 a来昆明气温最高、降水量最少的10 a;昆明市气温变化包含5~10、10~15 a左右周期,其降水量变化有10~15 a左右的周期变化特征。     

积极应对全球气候变暖

全球气候变暖已是不争的事实,尤其是近50年来,气温上升的脚步在加快。 据中国国家气候中心刘洪滨博士介绍,过去100年全球地表平均温度明显升高,本世纪变暖幅度还会增大。最新观测表明,1906～2005年全球地表平均温度上升了0．74cc,20世纪后半叶北半球平均温度可能是近1300年中最高的。美国航天局戈达德航天研究所上月底发表的研究报告说,2008年是自1850年有气象记录以来第九个最热的年份,估计下一个厄尔尼诺现象今年或明年开始形成,全球地表气温可能将在今后一两年内创下新纪录。     

关于气候变化的内罗毕宣言

1990年5月2～4日,由肯尼亚内罗毕非洲技术研究中心与美国麻省伍德霍黎研究中心在内罗毕联合国环境署总部召开了非洲国家代表参加的全球变暖与气候变化的国际会议,与会者发表了关于气候变化的内罗毕宣言。概述在以往的100年中,地球表面温度平均上升了0.3～0.6℃,在80年代的全球平均