辽西地区土地退化对局地温度影响的数值模拟

辽西地区近几十年来土地退化状况严重。许多地区已成为生态脆弱区。利用中尺度模式(MM5V3．5)。选择2001年6月份气象观测资料。根据辽西地区土地退化的有关调查材料。对模式中的下垫面状况(1anduse)进行改变。模拟在下垫面状况改变后。辽西地区和辽宁省的温度变化和感热通量、潜热通量变化。模拟结果表明：在对不同的下垫面状况进行改变后。土地退化地区的6月份的月平均气温将升高0．1～0．7℃。月平均地表温度将升高0．3～1．3℃；地面感热通量增大。潜热通量减小。对试验区内其他地区影响不大。     

大规模植被恢复对东亚气候的可能影响

利用动态植被模型CLM4-CNDV、区域气候模式RegCM4.6-CLM3.5和全球气候模式CAM4探究了当前气候状态下东亚区域可能的自然植被分布以及自然植被恢复对东亚区域气候产生的可能影响。结果表明,当前气候条件下,农作物区可能分布的自然植被为:蒙古高原以北、东北、华北平原和四川盆地的部分地区为裸土;东亚东南部及蒙古高原以北地区主要为林地;四川盆地及山东半岛主要为灌木;东北地区、东南沿海和长江中下游地区主要为草地。将农作物区恢复为自然植被后将对区域气候产生显著影响。其中,东亚东部大部分地区由于植被叶面积指数增加引起的蒸散发增强,使得夏季降水增加且温度降低显著;华北、四川盆地和广东中部平原地区植被叶面积指数减小,伴随区域内夏季降水显著减少且温度升高。而蒙古高原地区的气候变化不仅受区域内植被覆盖变化影响,还可能与印度地区和我国东南部植被变化引起的大气环流调整有关,使得蒙古高原西部冬季温度降低,而其东部夏季温度升高,同时夏季降水减少显著。研究所采用的试验方案是在相对理想的情况下进行的,但其结果为进一步区分不同地区植被覆盖变化的影响提供一定的参考。     

土地利用变化对我国区域气候影响的数值试验

使用RegCM2区域气候模式单向嵌套澳大利亚CSIRO R21L9全球海-气耦合模式,通过将中国区域植被覆盖由理想状况改变为实际状况的数值试验对比分析,探讨了当代中国土地利用变化对中国区域气候的影响,并对结果进行了统计显著性检验。研究表明,土地利用的变化,会导致我国西北等地区年平均降水减少,导致年平均气温在内陆部分地区升高和在沿海个别地区降低,引起许多地方夏季日平均最高气温升高,而冬季日平均最低气温则在我国东部部分地区降低的同时在西北地区升高,土壤湿度的变化表现为大范围的降低。研究同时表明,相同的土地变化在不同的地理环境下引起的气候要素变化有一定的不一致性。     

植被变化对中国区域气候影响的数值模拟研究

用高分辨率区域气候模式(RegCM-NCC)模拟了中国区域植被发生改变后引起的局地或区域气候变化。结果表明:大范围区域植被变化对区域降水、温度的影响非常显著,内蒙古地区土地荒漠化可导致中国北方大部分地区降水减少,尤其加剧了华北、西北地区的干旱,西北地区绿化有利于黄河流域降水增加,而长江流域和江南地区降水却有不同程度的减少,因此可在一定程度上减少这里的洪涝灾害;气温的变化比降水更显著,植被退化使当地气温明显升高,使中、低层大气变得干燥,近地层风速加大,而植树造林却使当地及周围地区冬偏暖、夏偏凉,大气变得湿润,近地层风速减小,有利于在一定程度上减少沙尘暴的发生。另外,植被变化对东亚冬、夏季风强度也有一定程度的影响,从而影响到中国东部地区降水的分布和冬季低温、冷害事件发生的强度。     

黄土高原植被改变对夏季当地气候影响的数值模拟

利用2003年6、7月份的资料及中尺度模式MM5V3.5,对当年夏季黄土高原地区的温度场和湿度场进行了模拟分析,结果表明:黄土高原地区植被覆盖改善,将使得当地夏季平均气温、地面温度降低,气温减小的最大值出现在植被改变的中心区域,最大值为0.6℃,其周边地区温度也是普遍降低的,而地面温度变化大于气温。这种变化主要发生在白天,夜间气温和地温的变化相对较小,夜间,平均地温甚至略有升高。在植被改善的地区,夏季平均气温和平均地温日较差均减小。植被覆盖改善后,空气湿度在白天和夜间均明显增加,白天增加量大于夜间,而影响范围则小于夜间。     

关于末次盛冰期青藏高原大范围冰盖存在可能性的再研究

通过4组数值敏感性试验,利用BIOME3生态模式对末次盛冰期中国大陆植被分布状况进行了数值模拟,再次研究了该时期青藏高原大范围冰盖存在的可能性问题.结果表明,末次盛冰期大陆植被发生了大规模的变化,总体呈退化趋势;在降温5℃、降水减少10%、二氧化碳下降145×10-6和地球轨道参数轻微变化的情况下,青藏高原约1/2的地区已经被冰覆盖;进一步的降温和干燥则会加大高原冰的覆盖面积和大陆其余地区植被的退化.     

近50年我国日平均气温的气候变化

应用近50年我国234个测站的日平均温度资料，研究了最高(低)日平均温度、各种界限温度日数、生长季节长度及有效积温的变化趋势。结果表明:近50年，夏季最高日平均温度以上升为主，新疆南部和黄淮的部分地区为下降趋势；最低日平均温度北方大部地区有较明显的升温趋势，新疆南部及长江流域则有下降趋势；在冬季，无论是最高日平均温度还是最低日平均温度的变化趋势均以上升为主，北方尤为明显；日平均温度高于30℃的炎热日数近50年来基本上没有什么变化，但日平均温度为20~30℃的温暖日数却有增加。低于5℃的冷日日数基本上也是减少的。日平均温度低于-10℃的严寒日数，在40o~45 o N的新疆、内蒙古西部、东北中南部地区减少得更为明显。除西南东部等少数地方外，我国大部分地区近50年来生长季节延长，有效积温增加。     

陕北地区植被治理与退化对一次区域降水过程影响的数值模拟

针对陕北地区一次区域性降雨个例 ,运用中尺度模式MM5V3 5进行了陕北地区植被治理和退化的敏感性试验。结果表明 ,植被生态治理后 ,能够使区域的平均降水量增加 ,使地表净盈余水分 7 6% ;植被退化使降水量减少 ,地表亏失水分 3 6%。植被变化对降水的影响有热力和动力两方面原因 :一方面 ,植被改善后 ,地气之间的热通量增大 ,地表对大气的增温作用增强 ,使低层大气更趋于不稳定 ;另一方面 ,植被改善增大了地表的非均一性 ,能够激发出一定强度的局地次级环流叠加于天气尺度系统上。这两种作用 ,使系统加深并发展 ,增加到达地面的降水量。植被退化则产生与上述相反的作用 ,导致局地降雨量的减小 ,使地面进一步干旱化。     

合肥东南引风口对城区热岛调节作用的评估

通过观测资料分析，认为合肥市东南引风口的夏季通风作用对合肥市夏季城市热岛强度起到一定的调节作用。并通过热量平衡方程的数值模拟，分析了该区域下垫面状况的改变对合肥市区夏季平均温度的可能影响。     

大尺度土地利用变化对东亚地表能量、水分循环及气候影响的敏感性试验

利用NCAR大气环流模式CAM4.0,针对潜在植被和当代植被的分布情形进行了两组25 a的积分试验,探讨了土地利用变化对东亚地区地表能量平衡、水分循环和气候的可能影响.结果表明:以森林退化、农田迅速增加为主的当代土地利用变化,显著改变地表属性,使得东亚地区不同季节的地表反照率均明显增加,并显著改变东亚地区的冬、春季节的地表能量和水分循环.此外,当代大尺度土地利用变化对东亚地区大气环流也有一定影响,可引起东亚冬季风环流显著加强和东亚夏季较弱的偏南风异常.当代土地利用变化未能引起东亚地区近地面气温的显著变化,但可引起东亚北(南)部地区春季降水的显著增加(减小).     

基于BCC-CSM2-MR模式CMIP6试验的辽河流域气温降水模拟与预估

基于国家气候中心中等分辨率模式版本BCC-CSM2-MR开展的第六次耦合模式比较计划(CMIP6)模拟结果, 首先利用辽河流域80个气象站点观测资料对模式的性能进行了评估, 然后分析了未来不同共享社会经济路径(SSP)情景下的气温降水变化趋势。结果表明: 模式能较好的模拟气温和降水的月、季、年变化, 模拟的气温较观测气温偏低, 模拟的降水略偏多; 模式对秋季和冬季气温的模拟性能明显优于夏季和春季, 对夏季降水的模拟性能较好。模式较好地模拟了辽河流域气温南高北低的纬向分布以及降水自东南向西北逐渐减少的空间分布形势, 较好地模拟出辽河流域冷暖中心位置, 模拟的降水偏少地区位于辽河流域水系稀疏地区。相对于基准期(1995—2014年), 未来辽河流域气温、降水基本呈增加趋势, 未来不同时期不同情景气温增幅均表现为平均最低气温>平均气温>平均最高气温, 冬季和春季增温幅度较大, 夏季降水量增幅最显著。随着排放情景升高, 平均气温和平均最低(最高)气温增幅持续增大, 显著增温地区集中于辽河流域东北部。SSP1-2.6和SSP2-4.5情景下预估降水的增幅自西南向东北递减, 降水增加大值区位于辽宁西部; SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下降水增幅自西向东逐渐递减, 降水增幅显著区域位于辽河流域上游的内蒙古和辽宁西部。     

青藏高原下垫面对中国夏季环流影响的研究

发展了一个CCM3－RegCM2单向嵌套模式，用以研究青藏高原中西部地区下垫面特征对我国夏季环流和降水的影响。结果表明：若青藏高原中西部植被破坏，变为沙漠，则该地区地面返照率增加，热容量减少，气温升高。从而导致高原北侧的温度梯度增大，西风槽则被削弱；西风急流被推至更西更北的地区，使得北方冷空气难以到达我国长江、黄河流域；由于高原上空气温增高，导致该地区上空的反气旋环流增强，使原来位于槽前西南气流的长江中下游地区处在平直西风气流当中，不利于降水的产生。与此同时，副热带高压西伸北抬，使得长江、黄河中下游地区处在副热同压控制之下，造成我国大部分地区夏季降水减少。     

1964—2005年辽宁第一对流层顶温度变化特征分析

利用趋势分析、突变分析及小波分析方法对1964—2005年辽宁南部(大连)和北部(沈阳)第一对流层顶温度特征进行分析和比较。结果表明:近42 a,对于辽宁地区第一对流层顶温度,年、夏秋季平均值均呈升高趋势,春冬季平均值呈弱下降趋势;多年平均值的年变化表现为北部夏季最高、春季最低,南部秋季最高、春季最低;南部年、季的年际变化幅度均大于北部;年际变化幅度在南部夏季最大、春秋季次之、冬季最小,在北部夏季最大、冬季次之、春秋季差异不大;发生突变时段春夏季南部滞后于北部。在春季存在着3 a,6 a和18 a周期,其他季节周期变化南部较北部明显。     

近30年来中国干旱生态区增暖放大现象及其与植被覆盖的联系

利用归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）将中国划分为不同的生态区,在此基础上分析夏季植被状况与不同生态区增暖之间的联系。研究表明,就多年平均而言,中国植被覆盖呈现自东向西逐渐减少的空间分布。1982年以来,植被稀疏的干旱生态区是夏季增暖最明显的区域,平均气温和平均最高气温增速大都位于0.6~1.0℃/10 a,而平均最低气温的升高达到0.8~1.4℃/10 a,明显高于中国其他区域。进一步分析发现,夏季气温的变化与其所处地区的植被疏密程度之间存在很好的负相关关系,即快速增暖主要发生在植被稀疏区,且这种负相关关系在夏季平均最低气温上最为显著。不同植被覆盖区中气温的长期变化趋势,受NDVI变化带来的地表反照率和云量变化的影响,但各生态区不尽相同,主要表现在:植被稀疏的干旱生态区,植被减少,引起地表反照率增加,感热输送增加而潜热输送减小,加速了该地区整体的增温速率;而在植被茂密地区,植被增加造成地表反照率减少,同时由于蒸发冷却,其整体增暖幅度缓于植被稀疏区。所以,植被活动对全球变暖背景下的区域气候变化具有重要作用,尤其表现在干旱生态区的陆面过程上,地表辐射平衡和能量收支的显著改变放大了干旱生态区的增暖速率。     

基于OMR方法的城市化进程对辽宁省气温变化的影响分析

利用1961—2018年辽宁省61个国家级气象站逐日平均、最高、最低气温观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,定量分析了城市化对辽宁省气温变化的影响。结果表明：辽宁省气温呈显著增加趋势,观测资料的增温趋势较再分析资料明显;逐日平均、最高、最低气温均表现出冬季增温速率最快,春季、秋季次之,夏季增温速率最慢;在城市化影响贡献率上,秋季最大,夏季和春季次之,冬季相对较小;空间分布上,辽宁省绝大部分地区城市化影响呈上升趋势,呈现出中部大于外围,东部大于西部,南部大于北部的分布形势,城镇化发展水平越高的地区,观测与再分析方法的差值增加趋势越明显;平均气温、最高、最低气温的城市化影响分别是0.13℃/10 a、0.045℃/10 a、0.216℃/10 a,城市化影响贡献率分别为38.5%、19.5%、43.4%,说明快速的城市化进程是导致辽宁省气温增暖的重要因素。     

中国农田下垫面变化对气候影响的模拟研究

使用同期的美国国家环境预报中心/能源部(NCEP/DOE)再分析资料驱动区域气候耦合模式AVIM-RIEMS2.0,从遥感卫星图像资料中获取3期中国土地利用/覆盖数据中的农田植被类型,将其分别引入到AVIM-RIEMS2.0模式进行积分,研究中国农田下垫面变化对东亚区域气候的影响。结果表明:中国农田变化对气候影响具有冬季弱、夏季强的季节性变化,夏季气温和降水的差异在一些地区通过了95%的显著性检验;20世纪80年代农田扩张,林地、草地为主的植被类型转化为农田,植被变化区域的叶面积指数降低,反照率升高,且通过了95%的显著性检验,使得中国东部地区的气温由南到北呈现增加—减少—增加—减少的相间变化趋势,而降水的变化趋势大体相反;20世纪90年代农田面积减少,除东北地区外,农田变化引起的植被变化与80年代基本相反,叶面积指数变化、反照率以及由此导致的气候各要素也呈现大体相反的变化趋势;不同时期农田变化引起的植被类型转化的差异,使850 hPa风场变化趋势基本相反,可能是导致气温和降水变化趋势差异的主要原因之一。     

辽宁省植被覆盖度时空演变及其对气候因子的响应

基于MODIS-NDVI数据及像元二分模型,对辽宁省植被覆盖度进行估算,并在此基础上探讨了辽宁植被覆盖度时空演变特征及其对气候因子的响应,结果表明：2000-2018年辽宁省植被覆盖度整体呈波动增加趋势,年平均增长速率为0.38%,呈增加趋势的面积占总面积的92.3%;2000年以来,裸地及低覆盖区域占比逐年减小,中低覆盖、中覆盖及高覆盖区域占比分别增加11.35%、11.00%和9.22%;辽宁省植被覆盖度与气候因子的关系表现出明显的空间差异性,其中,西部易旱地区覆盖度与气温呈显著负相关,与降水呈正相关,东部地区覆盖度与气温呈正相关,与降水呈负相关;辽宁植被覆盖度对降水的响应存在一个月的滞后期,对气温的响应无滞后效应。     

辽宁地区ECMWF模式气温预报检验及误差订正研究

利用2016—2018年ECMWF细网格模式12—36 h内2 m温度预报产品,选取辽宁地区65个城镇站点观测资料,评估预报产品在不同季节的预报准确率,并按季节分析固定误差订正方法和最优滑动周期订正方法对提高准确率的作用。结果表明：ECMWF模式预报产品对辽宁地区气温预报的准确率表现为,ECMWF模式最高气温冬季预报最优(城镇站点预报准确率为81.5%),最低气温夏季预报最好(城镇站点预报准确率为84.3%);采用最优滑动周期订正后,2016—2018年辽宁地区的最高气温和最低气温准确率较ECMWF模式自身分别提高了19.7%和20.5%,最低气温的预报准确率提高程度优于最高气温;在整个空间分布中,ECMWF模式对辽宁中部平原地区最高(低)气温预报准确率高于东、西部地区,辽宁东北部和西南部以及东南部的长白山余脉影响区域准确率明显低于其他区域。同时,在各季中,最高气温和夏季最低气温的订正预报能力优于其他季节;在地面晴、雨两种特征下,对辽宁地区24 h气温预报进行订正检验表明,该检验结果对辽宁地区最高(低)气温订正有一定补充作用,尤其是冬季降水出现时,最高气温预报补充订正效果最为显著。     

辽宁沿海高速公路浓雾气候特征及气象影响因子

利用2005—2018年辽宁沿海高速公路沿线气象站点观测资料和NCEP再分析资料,对辽宁沿海高速公路浓雾气候特征及其与各相关气象要素的关系进行分析,并探讨了利于浓雾发生的环流特征和影响因子。结果表明：辽宁沿海高速公路年均浓雾日数由西至东呈现高—低—高的分布特点,同时,辽东沿海高速公路沿线各站年均浓雾日数差异较小,且存在明显的自东向西的下降趋势;辽西沿线高速公路各站差异最大,受到局地的影响最强。沿海高速公路年均浓雾日数具有明显的月变化与季节变化特征,全年有两个浓雾出现的集中时段,分别为2—3月和10—11月;秋季浓雾日数占全年的比率最高。秋季沿海高速公路浓雾以0—200 m的强浓雾为主;温度为10—15℃,相对湿度大于98%,风速为0—3 m·s^-1,风向为偏东北风时,浓雾出现的概率最大。辽宁秋季沿海地区受副热带高压影响较小,受东亚大槽等中高纬度纬向环流和极涡的影响较大,纬向环流和极涡越强（弱）,辽宁沿海地区浓雾日数越多（少）;辽宁沿海地区浓雾的水汽一部分来源于辽宁东部山区,一部分来源于渤海、黄海北部。辽宁沿海地区秋季浓雾并非以海雾为主,而以辐射雾、锋面雾居多,同时辽东沿海地区有来自辽东山区的平流雾。     

An assessment of the current and future thermal regimes of three streams located in the Wenatchee River basin, Washington State: some implications for regional river basin systems

We examine summer temperature patterns in the Wenatchee River and two of its major tributaries Icicle and Nason Creeks, located in the Pacific Northwest region of the United States. Through model simulations we evaluate the cooling effects of mature riparian vegetation corridors along the streams and potential increases due to global warming for the 2020s–2080s time horizons. Site potential shade influences are smaller in the mainstream due to its relatively large size and reduced canopy density in the lower reaches, proving a modest reduction of about 0.3°C of the stream length average daily maximum temperature, compared with 1.5°C and 2.8°C in Icicle and Nason Creeks. Assuming no changes in riparian vegetation shade, stream length-average daily maximum temperature could increase in the Wenatchee River from 1–1.2°C by the 2020s to 2°C in the 2040s and 2.5–3.6°C in the 2080s, reaching 27–30°C in the warmest reaches. The cooling effects from the site potential riparian vegetation are likely to be offset by the climate change effects in the Wenatchee River by the 2020s. Buffers of mature riparian vegetation along the banks of the tributaries could prevent additional water temperature increases associated with climate change. By the end of the century, assuming site potential shade, the tributaries could have a thermal condition similar to today’s condition which has less shade. In the absence of riparian vegetation restoration, at typical summer low flows, stream length average daily mean temperatures could reach about 16.4–17°C by the 2040s with stream length average daily maxima around 19.5–20.6°C, values that can impair or eliminate salmonid rearing and spawning. Modeled increases in stream temperature due to global warming are determined primarily by the projected reductions in summer streamflows, and to a lesser extent by the increases in air temperature. The findings emphasize the importance of riparian vegetation restoration along the smaller tributaries, to prevent future temperature increases and preserve aquatic habitat.