地球黄赤交角的大变化对气候的影响

1.引言据推测,黄赤交角,或行星轴与垂直方向的倾角,在该行星气候中起着重要的作用。于是,最近Kukla等(1981)讨论了与米兰柯维奇冰期理论有联系的地球黄赤交角微小变化(从现在的23.5°变化±1.5°)的潜在气候效应。在本文中引用了最近100年左右的许多观点,即在地球历史中,黄赤交角曾经出现过很大的变化。例如Wolfe(1978)根据古植     

黄土高原南部末次冰期以来沙尘气溶胶的气候效应

沙尘气溶胶是地球上分布最广的自然气溶胶类型之一,也是气候系统中的重要成分。沙尘天气严重影响人类生产、生活和居住环境,对气候变化也存在显著作用。近年来,沙尘气溶胶的气候效应得到越来越多的关注和研究,但人们的工作主要集中在对现代沙尘气溶胶的研究,而对过去沙尘气溶胶气候效应的研究不多。本研究利用黄土粒度及沉积特征,根据现代沙尘暴的沉降特点,研究了60 kaB.P以来中国黄土高原南部地区沙尘气溶胶的辐射效应,结果表明：1）沙尘气溶胶产生的辐射效应主要表现在造成行星系统太阳辐射反射量的普遍增加,即沙尘过程具有明显的降温效应。2）气候效应上主要表现为对气候的负反馈。由沙尘粒度引起的行星反照率在全新世适宜期达最大值,而在冰期有最小值出现;在气候降温事件中,沙尘气溶胶造成行星反照率降低;每一次降温事件发生时气溶胶的降温效应会相应减弱。约60 kaB.P以来沙尘气溶胶给年均温度带来的影响是使其平均降幅在－0.8 K左右。3）利用黄土的粒度分布,结合现代气溶胶的观测可以估算地质时期沙尘气溶胶的气候效应。     

太阳系外行星大气与气候

1995年以来,已有800多颗太阳系外行星(简称系外行星)被确认.系外行星大气和气候的研究正方兴未艾.这篇文章的目的就是为了简要综述系外行星大气和气候的最新研究进展.为了把系外行星大气和气候与太阳系行星大气和气候相比较,我们将首先简要介绍太阳系行星大气的基本知识,就像通常把太阳系行星大气与地球大气相比较一样.然后,我们介绍系外行星观测的进展以及关于恒星的宜居带和系外行星的宜居性等基本概念.文章的重点将放在综述系外行星大气的物理、化学和动力学性质的研究进展,还将介绍系外行星可能的气候环境和系外生命存在的可能性.我们对这些进展的介绍将包括观测、模拟和理论等内容.     

地球辐射平衡的卫星观测研究的进展

地气系统与宇宙空间之间辐射能的交换是气候形成与变化的基本因子,所以地球辐射平衡的研究一直是气候研究中的重要问题之一。在气象卫星发射以前,地球辐射平衡各分量是根据地面观测资料估算的(如Dines、Simpson和London等人的工作)。由于那时在地球的大部份地区缺乏必要的观测资料,这些估算不可避免地含有很大的误差。其研究结果主要可归结为下列几点: 1.行星反照率的全球年平均值为0.33—0.37。 2.地球的有效黑体温度约250°K。     

气候冷暖与干旱、沙漠化

通过三个不同时期世界沙漠分布和当时气温状况对比、近百万年来全球温度变化与中国洛川黄土-古土壤交替迭置演变,以及历史时期气候变迁与沙漠发展情况的分析,我们得到,气候的变冷是与干旱、沙漠化同时发生,而气候变暖都是与湿润相伴随的。认为气候变冷有可能是引起地球干旱、沙漠化的自然因子,而地球公转轨道参数变化使地球中高纬度接受太阳辐射减少,是周期为准10万年的冰河期的成因,九大行星地心会聚参数变化的力矩效应改变地球一年中的公转速度,则是周期为1090—1400年气候恶化期和140—180年气候异常期的成因。     

中国沙尘气溶胶研究新进展

由于人类活动和气候变化的影响,沙尘气溶胶已成为一个重要的地球环境问题.近10年来,中国学者对沙尘气溶胶物理化学特性和气候效应的研究有了新的进展.前者偏重于对单次观测的研究,后者包括阳伞效应、冰核效应、铁肥料效应3个方面的研究,同时还开展了沙尘气溶胶的生态环境效应研究.上述研究虽取得一定成果,但由于沙尘气溶胶研究的极大不确定性,特别是缺乏对沙尘气溶胶长期、系统的观测,仍存在一些亟待解决的问题.     

甘肃中部强对流天气边界层要素合成分析

一、引言行星边界层中风场辐合和切变的特征及各种气象要素的日变化,对对流风暴的出现和严重程度具有重要作用。因此,研究行星边界层的问题已成为气象科学的一个重要课题。近年来,随着观测手段的不断改进和资料的进一步完善,国内外在研究行星边界层的理论方面,已经取得了显著的成果。如 W·Y·森等提出,在行星边界层内,两种不同性质空气的交绥区具有触发飑线的作用;周晓平指出,中尺度系统的发展,可能与行星边界层中运动的触发有关;陈乾指出,边     

亚洲区域海—陆—气相互作用对全球和亚洲气候变化的作用研究进展

围绕全球变化研究国家重大研究计划项目“亚洲区域海—陆—气相互作用机理及其在全球变化中的作用”预定的总体研究内容和科学目标,项目执行两年多以来,取得了一系列阶段性科研成果.关于气候动力学方面,项目揭示了热带印度洋—西太平洋暖池的海温变化是全球热带气候年代际变化的重要驱动力,是全球尺度副热带干旱的重要调控器;发现热带东太平洋海温存在冷舌模态,它是一个海气耦合模态,阐明在全球变暖背景下其对ENSO型态变异的作用及影响东亚气候的机理;揭示了青藏高原热力强迫的异常特征及其气候效应;提出了水平非均匀基流中行星波传播的理论,研究了其在不同东亚夏季风背景下的传播特征.关于气候预测方法方面,提出了若干有物理基础的气候预测方法,如尺度分离的降尺度预测新方法、基于北大西洋涛动(NAO)-ENSO的东亚夏季风预测模型、基于南半球环状模的东亚气候预测模型等,为业务部门提供了重要参考.关于观测方面,项目在亚洲区域海气补充观测和海洋资料同化方面也取得突出进展,成功进行了南海18°N断面海洋综合观测,为形成我国第一条南海断面长期海气观测打下了基础.在国际合作方面,项目还继续推动和领导了“亚洲季风年”(AMY2007-2012)与“东亚气候模拟”国际计划,提升了我国在该领域的国际地位.     

一个自组织气候模型

本文选择全球平均地表温度#AT#a和全球平均云量#An#a为状态变量。通过对气候系统中物理过程的研究与在气候意义上的合理近似，得到行星反照率α和大气有效发射率ε与状态变量的参数化关系，它们给出了气候系统内部几个重要的反馈过程。利用这些结果，建立起一个云和辐射相互作用的零维的非线性气候模型。在Hopf分支点附近，得到极限环的解析解，它们同数值解吻合得相当好，由解析解得到振幅，周期和位相差与太阳常数和CO2的近似关系，依此可估计它们在气候振荡中的作用，尤其，我们发现CO2的增加除有增温效应外，还能使气候振荡的振幅增加，这个结果意味着CO2的增加可能导致自然灾害周期性地出现或加剧。     

中国地区云对地-气系统辐射强迫温度效应的气候研究

文中利用地球辐射平衡试验 (ERBE)和国际卫星云气候计划 (ISCCP)提供的地 气系统行星反射率、射出长波辐射 (OLR)和云量资料 ,计算了中国地区年、月平均总云量对地 气系统短波辐射、长波辐射以及净辐射强迫的温度效应和敏感性系数 ,并讨论了云对各辐射分量强迫的温度效应与总云量的关系。结果表明 :地 气系统云辐射强迫温度效应与总云量间具有较明显的曲线相关。云辐射强迫温度效应及其敏感性系数具有明显的时空变化特点。就中国全国平均而言 ,各月地 气系统云辐射强迫净温度效应一般表现为降温作用。     

SO2与CO2反向气候效应的模拟

ＳＯ２构成的去凝结核会增加行星反照率，因此可使行星变冷。这种效应可抵消由温室气体增加造成的全球增暖。在二维模式中详细论述了矿物燃料燃烧与影响云反照率的ＳＯ２的关系以便计算气候效应。尽管我们在硫酸盐气溶胶和大气源汇方面的知识存在很大缺陷，还是有可能得出一般性结论。按保守算法，结果表明由于ＳＯ２排放导致的变冷作用目前能抵消ＣＯ２增温效应的５０％，模式预测出自１９８０年以来有一个强大的增温趋势，仅１９８     

太阳活动影响气候的放大过程之时空选择性

太阳是形成地球气候的原始驱动力之一,但太阳活动变化对气候的影响究竟有多大,其机制和途径是什么,是否存在放大效应,一直是有争议的一个问题。结合国家重大科学研究计划"天文与地球运动因子对气候变化的影响研究"一些研究进展,综合归纳了太阳活动变化对气候系统一些关键环节的影响和作用,阐述了气候系统对太阳活动的响应具有显著的时空选择性。指出太阳活动通过季风活动通道,可能将太阳活动对极区和西太平洋热带对流区的影响放大,并最终影响全球气候。     

对流层气溶胶的直接气候效应对平流层的影响

通过WACCM-3模式中气溶胶光学厚度与卫星资料的对比发现,模式可以很好地再现全球气溶胶的主要分布特征,但在一些区域还存在数值上的差异。利用数值试验研究对流层气溶胶的直接气候效应对平流层气候的影响,结果表明:对流层气溶胶对平流层气候有明显影响,平流层化学过程在这一影响中起重要作用,而对流层气溶胶对平流层辐射的影响不是其直接气候效应对平流层影响的主要原因。其机制可能是对流层气溶胶改变对流层的辐射平衡,影响对流层的温度和大气环流,进而影响行星波的上传,使得平流层气候发生变化;影响区域主要位于高纬度和极地地区,南半球的变化比北半球大,温度变化最大达10 K,纬向风变化最大可达12 m/s,臭氧体积分数最多减少0.8×10-6。     

陆面露水特征及生态气候效应的研究进展

在总结陆面降露水研究工作基础上,比较系统地讨论了降露水的形成机制;分析了与温度、湿度、风速、云特征、地形等气候和环境因素的关系;论述了陆面降露水的生态、气候和生物化学效应,同时还讨论了降露水研究中存在的几个问题。     

地球自转的δ效应

在旋转的地球上运动着的大气必然具有旋转地球给它带来的一些特有性质。陈久康在讨论球面行星波螺旋结构时曾对球面的δ效应对波的结构的影响作过讨论,指出:由于β效应的牵连涡度平流对东传波列的减速作用随纬度的差异,使北半球的行星波列成为东北—西南向的曳式波。下面我们推广朗(R.R.Long)和巢纪平等在β平面中对大气KdV波动的研究工作,从另一个角度来说明δ效应(β随纬度的变化)的非线性性质。     

北极涛动与东亚冬季气候在年际尺度上的联系:准定常行星波的作用

利用NCEP/NCAR再分析资料和我国160站月平均气温资料,首先采用线性回归的方法分析了从1958至1998年40个冬季北极涛动(AO)与东亚气候异常的关系.结果表明,当AO处于正位相时,东亚地区200 hPa的急流明显北跳,东亚大槽显著减弱,而在中国的华北、东北到西伯利亚出现大范围的地表南风异常,使得低空从西伯利亚到我国的东北、华北以及韩国、日本有显著的暖异常; 而当AO处于负位相时,则往往出现相反的情形.进一步的相关和合成分析发现,准定常行星波活动可以在AO与东亚气候之间起到桥梁作用.AO可以通过影响中高纬平流层下层的西风强弱,进而影响到准定常行星波的垂直传播,使得对流层下层中高纬地区的行星波振幅发生变化,从而导致低层的西伯利亚高压和阿留申低压同时减弱或增强,最终导致东亚地区异常偏暖或偏冷; 其中低层中高纬地区纬向波数2的扰动对西伯利亚高压和阿留申低压的变化起了最主要的作用.作者提出的AO通过影响准定常行星波的活动而导致东亚气候异常的机理,不但强调了西伯利亚高压的贡献,而且特别从波动的意义上强调了阿留申低压的重要性.文中还讨论了值得进一步研究的有关问题.     

地球自转的δ效应

在旋转的地球上运动着的大气必然具有旋转地球给它带来的一些特有性质。陈久康在讨论球面行星波螺旋结构时曾对球面的δ效应对波的结构的影响作过讨论,指出:由于β效应的牵连涡度平流对东传波列的减速作用随纬度的差异,使北半球的行星波列成为东北—西南向的曳式波。下面我们推广朗(R.R.Long)和巢纪平等在β平面中对大气KdV波动的研究工作,从另一个角度来说明δ效应(β随纬度的变化)的非线性性质。     

气候敏感度、气候反馈过程与2℃升温阈值的不确定性问题

气候敏感度是度量温室气体浓度升高和全球升温幅度关系的重要指标,当前气候模拟和气候预估中的很多不确定性问题,都直接和气候敏感度有关。气候敏感度的大小也决定着预估的气候变暖幅度的大小,直接影响到温室气体减排政策的制订。在简要回顾气候敏感度概念的提出和研究历史基础上,着眼于气候反馈分析,介绍了气候敏感度与辐射强迫和反馈过程的关系,总结了气候系统主要的反馈过程;根据大气层顶的能量平衡关系,利用CMIP5多模式结果介绍了平衡态气候敏感度和瞬态气候响应(包括累积碳排放的瞬态气候响应)的估算原理和方法,总结了气候敏感度不确定性的来源,并以"2℃阈值"问题为例,介绍了气候敏感度对预估结果不确定性的影响。随着观测资料的积累和气候模式的发展,继续减少气候敏感度的不确定性、估算包含碳循环的敏感度、利用地球系统模式规划最优碳排放路径是未来本领域主要的研究方向。     

太阳活动变化及其对地球气候的影响值得关注

太阳活动与地球气候有密切关系,太阳活动对地球气候的影响一直为科学界所关注,过去已从各个角度进行了一系列研究,但其影响机制比较复杂,迄今为止很多问题还不是很清楚。概要总结了近年来国际上的一些研究分析结果和观点,归纳了太阳活动影响地球气候的可能机制和途径。     

土地利用和土地覆盖变化对气候系统影响的研究进展

土地利用和土地覆盖变化（LUCC或LULCC）不仅对人类赖以生存的地球环境有重要影响,同时与人类福祉密切联系。人类活动对气候的强迫不仅包括温室气体排放导致的气候变暖,还通过直接改变地表物理性状以及间接改变其他生物地球物理过程和生物地球化学过程等对气候系统产生深刻影响。作者在此认识的基础上回顾了LUCC对气候系统影响的研究历史,结合新近的研究结果归纳了诸如森林砍伐、城市化、修坝等LUCC活动在区域和全球尺度的气候效应。LUCC具有高度的空间异质性,因此气候系统对它的反馈也具有明显的空间差异。由于全球平均后变化幅度相对区域上的小,LUCC对区域气候影响显著,而对全球气候影响不明显。它对区域气候的影响取决于反照率、蒸散发效率和地表粗糙率等变化的综合效应：在热带地区LUCC主要引起温度升高,在高纬度地区使温度下降。在全球尺度上LUCC导致气候的变暖主要通过减少蒸散发和潜热通量引起陆表水循环的改变,其次通过改变地表反照率导致辐射强迫改变。最后指出目前LUCC在气候变化学科中的研究所存在的问题。在此基础上提出了未来的研究首先需要评估的3个气候指标,并提倡多学科间的相互合作。