近十年来我国气候变暖影响研究的若干进展

近年来，我国政府和科技界十分关注气候王馥棠变暖对我国经济发展可能影响的评估, 开展了许多重大项目和课题的研究。该文仅就气候变暖对我国自然植被、农业、森林、水资源、能源利用和区域海平面上升等领域影响评估研究的若干有意义的初步结果简要归纳和评述如下:取自不同GCM模型的未来气候变化情景下的影响评估模拟表明，我国的特征性自然植被类型将会发生明显的变化。同当前气候（1951~1980年）下的模拟分布相比，到2050年我国几乎所有地方的农业种植制度均将发生较大变化；气候变暖将导致复种指数增加和种植方式多样化，但降水与蒸散之间可能出现的负平衡和土壤水分胁迫的增加以及生育期的可能缩短，最终将导致我国主要作物的产量下降。气候变暖对我国水资源最明显的影响将会发生在黄淮海流域，这个区域的水资源供需短缺将大大提高。同时，气候变暖将改变我国室内取暖和降温的能源需求关系:北方冬季取暖的能源消耗将减少, 而南方夏季降温的能源消耗将会增加。海平面的上升将使我国三个主要沿海低洼脆弱区，即珠江三角洲、长江三角洲和黄河三角洲，面临部分遭受海水淹没的威胁。     

SOME ADVANCES IN CLIMATE WARMING IMPACT RESEARCH IN CHINA SINCE 1990

Increasing the concentration of greenhouse gases in the atmosphere will strengthen the naturalgreenhouse effect,which could lead to global climate warming and more other changes.China is alargely agricultural country with a large size of population and the relative shortages of farminglands and water resources,thus increasing the importance of climate warming for national economydevelopment.Therefore,Chinese government and scientists have paid great attention to theimpact-assessment of climate warming on national economy in China,especially during the past 10years.This presentation will briefly describe some major issues of climate warming impact researchon national vegetation,agriculture,forest,water resources,energy use and regional sea level forChina,etc.As a result,all climate change scenarios derived by GCMs suggest a substantial change in thecharacteristic natural vegetation types.It is also shown that comparing with the distributionsimulated under the normal time period 1951—1980 as the present climate,by 2050 large changesin cropping systems would occur almost everywhere in China.Climate warming would lead toincrease cropping diversification and multiplication.Unfortunately,the possible net balancebetween precipitation and evapotranspiration would be negative and it would lead to reduce thegrain production in China significantly due to enhanced moisture stress in soil.The most evidentinfluence of climate warming on water resources would happen in Huanghe-Huaihe-Haihe Basin andthe water supply-demand deficit would be substantially enhanced in this area.And also,a warmerclimate for China will alter the energy requirement for domestic heating and cooling,that is,reduce energy use for heating in northern China and increase energy consumption for cooling insouthern China.     

气候变化及人类活动对西北干旱区水资源影响研究综述

本文回顾了西北干旱区气候变化事实及其对水资源影响的最新研究进展,从气候变化和人类活动两个角度综述了水资源变化的原因,以及未来西北干旱区水资源变化与适应对策。研究表明：1961年以来西北干旱区呈现明显暖湿化趋势,其中冬季增温最快,夏季降水增加速率最大。伊利河谷、塔城等地区增温趋势最大,北疆降水量增加最多。受气候变暖导致冰雪快速消融和山区降水增加的影响,西北干旱区西部河流黑河、疏勒河、塔里木河出山口径流量显著增加。由于东部河流石羊河径流的补给主要靠降水,降水的减少导致径流呈现下降趋势。不合理人类活动造成石羊河、黑河和开都河中下游径流减少。本文提出了西北干旱区亟待深入研究的任务：极端天气气候事件的变化规律及其对水资源影响;未来气候变化和水资源的预估;气候变化归因研究;气候变化-社会经济活动一体化适应策略选择;水资源科学合理定量分配等。     

气候变化对我国农作物宜播种面积的影响

基于气候条件与农作物熟制的相互关系,得到农作物潜在播种面积,分析气候变化对我国农作物播种面积的影响和其他因子对其综合作用。结果表明：我国实际播种面积增长缓慢,空间差异明显,华中实际播种面积占比最大而新疆最少,西南、华中、东北和新疆面积增加,西北、华南、华东和华北减少;在≥10℃积温指标下,1986-2009年我国潜在的不可耕地面积平均值相对1961-1985年减少约34.33%,一年一熟区面积有所减少,但仍占约50%面积,一年两熟和一年三熟地区面积均呈增加趋势;综合≥10℃和≥0℃两个积温指标,我国潜在播种面积缓慢增长,与实际播种面积的变化趋势一致,其他综合因子则在总体上对潜在播种面积的增长有微弱抑制作用。     

未来气候变化对淮河流域径流的可能影响

采用新安江月分布式水文模型, 结合1961—2000年历史月气候资料和4个CGCMs的3个SRES排放情景下 (B1, A 2, A 1B) 未来降水和气温情景模拟结果, 对过去淮河流域的径流进行模拟检验并对未来2011—2040年的径流影响进行评估, 为水资源管理和规划提供依据。结果表明:水文模型能较好地反映年、月流量以及多年平均值和季节的变化; 年流量模拟一般好于月流量, 淮河干流主要控制水文站如王家坝、鲁台子、蚌埠的年流量模型效率系数均在80%以上; 多年平均值模拟效果好, 平均绝对相对误差为10%。多数CGCMs不同排放情景下气候模拟结果表明:未来2011—2040年, 淮河流域气候将趋于暖湿, 但年径流量将可能以减少趋势为主。这对淮河地区水资源的可持续发展以及东线调水工程水资源统一调配和管理提出了较大的挑战。淮河流域大部分区域2011—2040年月径流量减少将主要发生在1月和7—12月, 变化趋势较为确定; 4—6月, 径流量将以增加趋势为主, 不确定性较大; 2—3月, 径流具有增加趋势的地区多分布在淮河以北地区, 具有减少趋势的地区则多分布在淮河干流及以南地区和洪泽湖、平原区, 这些地区增加或减少趋势的不确定性较大。     

SRES A2情景下中国区域21世纪末平均和极端气候变化的模拟

利用Hadley气候预测与研究中心的区域气候模式系统PRECIS单向嵌套该中心全球海-气耦合气候模式HadCM3高分辨率的大气部分HadAM3H,分析了SRES A2情景下2071-2100年相对于气候基准时段（1961-1990年）中国区域的气候变化,包括气温和降水的年际、季节和日时间尺度的变化以及极端气候事件的变化趋势。模拟结果表明：气温呈明显增加趋势,其中新疆和东北地区增温明显。而降水表现了更大的年际变化和季节变化,冬季南方降水减少,但沿黄河流域的降水明显增加,夏季与冬季相比呈现出相反的趋势。此外,连续高温日数呈现增加趋势,而连续霜冻日数呈现减少趋势。连续湿日数也表现出一定的增加趋势。     

The impacts of climate change on agricultural production systems in China

Climate change can bring positive and negative effects on Chinese agriculture, but negative impacts tend to dominate. The annual mean surface temperature has risen about 0.5–0.8 °C. The precipitation trends have not been identified during the past 100 years in China, although the frequency and intensity of extreme weather/climate events have increased, especially of drought. Water scarcity, more frequent and serious outbreaks of insects and diseases, and soil degradation caused by climate change have impacted agro-environmental conditions. However, temperature rise prolonged the crop growth seasons and cold damages have reduced in Northeast China. The projection of climate change indicates that the surface temperature will continue to increase with about 3.9 to 6.0 °C and precipitation is expected to increase by 9 to 11 % at the end of 21st century in China. Climate warming will provide more heat and as a consequence, the boundary of the triple-cropping system (TCS) will extend northwards by as much as 200 to 300 km, from the Yangtze River Valley to the Yellow River Basin, and the current double-cropping system (DCS) will move to the central part of China, into the current single cropping system (SCS) area which will decrease in SCS surface area of 23.1 % by 2050. Climate warming will also affect the optimum location for the cultivation of China’s main crop varieties. If no measures are taken to adapt to climate changes, compared with the potential yield in 1961–1990, yields of irrigated wheat, corn and rice are projected to decrease by 2.2–6.7 %, 0.4 %–11.9 % and 4.3–12.4 % respectively in the 2050s. Climate warming will enhance potential evaporation and reduce the availability of soil moisture, thus causing a greater need for agricultural irrigation, intensifying the conflict between water supply and demand, especially in arid and semi-arid areas of China. With adequate irrigation, the extent of the reduction in yield of China’s corn and wheat can be improved by 5 % to 15 %, and rice by 5 % or so than the potential yield in 1961–1990. Adaptive measures can reduce the agricultural loss under climate change. If effective measures are taken in a timely way, then climate change in the next 30–50 years will not have a significant influence on China’s food security.     

RCP情景下内蒙古黄河流域径流预估及其对水资源的影响

根据内蒙古黄河流域内72个国家气象站观测的1961—2005年和区域气候模式CCLM模拟的1961—2100年的气温和降水数据,采用BP人工神经网络模型,预估分析3种RCP情景下头道拐水文站2011—2100年流量变化,评估未来气候变化对流域水资源的可能影响。结果表明:①2011—2100年内蒙古黄河流域气温升高,降水变化不明显,年平均流量呈减少趋势,RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景分别减少3.6%、2.7%和23.4%。②未来春季流量以增加为主;夏季在不同情景的变化趋势不一致;秋季在21世纪50年代前以增加为主,之后以减少为主;冬季则以减少为主。③未来流域可利用水资源呈减少趋势,尤其夏季水资源的供需矛盾加剧,以及径流季节分配发生变化,可能产生更大的春季径流。     

中、高温室气体排放情景下2069~2098年中国冬小麦气候适宜种植分区对比北大核心CSCD

基于温度、降水、光照等指标,通过利用区域气候模式所预估的分辨率为1°(纬度)×1°(经度)的未来气候预估数据,对1981~2005年的基准期和RCP4.5、RCP8.5两排放情景下2069~2098年中国热量资源以及冬小麦种植界限、理论生育期和气候适宜种植分区的空间分布特征进行了对比分析。研究主要结论为:与基准期相比,两未来气候变化情景下我国热量资源、冬小麦种植条件与气候适宜性差异显著。且相比于RCP4.5情景,在RCP8.5情景下中国2069~2098年多数地区热量资源增加、冬小麦种植北界和南界北移东扩、可种植面积扩大,多数区域理论适宜播种期推迟、理论成熟期提前、潜在生长季缩短,且潜在生长季内的光—温—水配置使得冬小麦气候适宜性有所提高。但由于冬小麦为喜凉作物,对高温胁迫非常敏感,RCP8.5情景下更多的极端高温天气和不对称增温等因素带来的负面影响很可能抵消前述光—温—水配置所带来的有利影响,从而降低冬小麦的种植适宜性。因此,未来研究工作仍应致力于减缓气候变化,以保障我国粮食生产的安全。     

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。     

未来半个世纪江淮流域夏季降水变化趋势的数值模拟结果分析

基于政府间气候变化委员会(IPCC)排放情景特别报告(SRES)A2和B2温室气体排放方案下全球海气耦合模式模拟结果,分析了未来半个世纪中国江淮流域夏季降水变化趋势,发现江淮流域在经历21世纪开始10年降水偏多时期后,从2010年开始该地区将经历一段降水偏少的时期,在温室气体和SO2排放量较多的A2方案下,该时期将维持较长时间.这些地区夏季降水的减少与夏季西北太平洋副热带高压环流的减弱东撤有关,由此伴随这些地区夏季风和对流层中大气上升运动的减弱,而西北太平洋副热带高压环流的减弱东撤与北太平洋海表面南高北低的温度梯度的减小有关.     

Interdecadal Change of the Relationship Between the Tropical Indian Ocean Dipole Mode and the Summer Climate Anomaly in China

The interdecadal change of the relationship between the tropical Indian Ocean dipole(IOD) mode and the summer climate anomaly in China is investigated by using monthly precipitation and temperature records at 210 stations in China and the NCEP/NCAR reanalysis data for 1957-2005.The results indicate that along with the interdecadal shift in the large-scale general circulation around the late 1970s,the relationship between the IOD mode and the summer climate anomaly in some regions of China has significantly changed.Before the late 1970s,a developing IOD event is associated with an enhanced East Asian summer monsoon,which tends to decrease summer precipitation and increase summer temperature in South China;while after the late 1970s,it is associated with a weakened East Asian summer monsoon,which tends to increase(decrease) precipitation and decrease(increase) temperature in the south(north) of the Yangtze River.During the next summer,following a positive IOD event,precipitation is increased in most of China before the late 1970s,while it is decreased(increased) south(north) of the Yangtze River after the late 1970s.There is no significant correlation between the IOD and surface air temperature anomaly in most of China in the next summer before the late 1970s;however,the IOD tends to increase the next summer temperature south of the Yellow River after the late 1970s.     

近四十年我国东部盛夏日降水特性变化分析

基于中国地区740台站的日降水资料,细致分析了近40年我国东部盛夏即7、8月份降水长期趋势和年代际变化特征。按小雨、中雨、大雨以及暴雨降水强度分类,探讨了不同强度降水在我国东部降水变化中的贡献。结果表明,中国东部地区盛夏降水变化主要受暴雨强度降水变化的影响,占总降水变化60%以上。近40年来,盛夏长江流域降水量、 降水频率、极端降水频率以及暴雨降水强度均呈增大趋势,在华北地区则呈减小趋势,除降水频率在长江流域的变化趋势绝对值比华北地区小外,另三个指标在长江流域的趋势变化值大约是后者的2倍。降水强度在中国东部表现出一致的增大趋势,但华北地区增大趋势不显著。华北地区降水的减少主要是小雨强度降水频率减小的结果,强降水的频率和强度在该地区也呈微弱的减小趋势,其中小雨强度降水频率减小趋势大值中心值达到-3%/10a,比中雨以上强度降水频率变化趋势值大一个量级;长江流域降水的增多,是各强度降水频率和强度增大共同作用的结果。长江流域和华北地区在区域平均降水频率、降水强度、极端降水频率、最大降水量的时间序列上,彼此均为负相关关系,其中降水频率和极端降水频率序列在两区域的相关系数通过99%的信度检验。Mann-Kendall检验表明,除华北地区降水强度外,其他降水指标均存在显著的年代际跃变。与1970年代末的气候跃变相对应,华北地区降水频率较之长江流域的跃变明显;但长江流域极端降水在1970年代末的跃变较之华北地区更显著,其降水强度、极端降水频率以及最大降水量均于1970年代末期前后发生显著年代际跃变。     

气温变化对天津大北乡农业生产的影响及对策

本文根据系统科学的原理，采用模糊数学、统计学和运筹学等方法分析、预测了气温变化对天津大北乡农业生产的影响情况，并提出了1988年气温增减变化1℃情况下大北乡农、林、牧、渔业结构的最优方案。结果表明，当气温增加1℃时，一年二熟制歉年方案或二年三熟制歉年方案较好；当气温降低1℃时，一年一熟制歉年方案较其它方案为好。     

中国气候变化研究中不同时间尺度资料的应用与研究

温度和降水是反映气候变化的两个主要变量。因此,针对这两个变量序列的时空分辨率和已揭示的气候变率,以及需要进一步研究的方向作了初步的归纳与讨论。用近一个世纪的温度、降水资料揭示,中国东部地区存在着准20 a和准70 a的振荡以及中国降水气候型的漂移;用近五百年和近千年的代用序列并结合器测资料,揭示了我国东部地区存在着70～80 a的振荡。文章最后指出,我国气候变化研究在资料开发、规律与机理研究、预测与服务等方面有待进一步提高。     

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。     

中国北方农牧交错带气候变化特征及未来趋势

利用1951—2006年中国台站日平均观测资料对北方农牧带过去56a气候变化特征进行了分析,指出该农牧带年降水量具有明显的年际和年代际变化特征,近10a来呈明显的下降趋势;年平均气温在20世纪90年代前期变化幅度较小,1987年之后持续偏暖,与全球及中国温度变化趋势一致;降水和温度变化具有明显的季节和区域差异。在气候特征分析基础上,利用全球海气耦合模式嵌套区域气候模式在SRES A2排放情景下对未来30a（2001-2030年）的气候变化进行了预估,对照30a模式气候场（1961—1990年）,分析了未来30a北方农牧交错带降水和温度变化的可能趋势,结果表明,未来该区平均地面气温持续升高,升温幅度达0．3℃,温度日较差将明显减小;年降水量呈增加趋势,但增加幅度较小,且降水变化具有明显的季节和地域差异;未来黄河上游地区干旱的威胁仍十分严峻。     

水文模式DHSVM与区域气候模式RegCM2/China嵌套模拟试验

本研究在改进水文 -土壤 -植被模式DHSVM ,用气候观测资料驱动DHSVM进行模拟试验的基础上 ,建立了区域气候模式RegCM2 /China与水文模式DHSVM的嵌套系统 ,将区域气候模式对中国和东亚地区控制试验 (目前气候情景 )和敏感性试验 (未来 2×CO2 气候情景 )结果用双线性插值方法降尺度 (downscaling)到滦河、桑干河流域的 8个气象站点 ,然后再用数字高程模式DEM插值到DHSVM的细网格点 ,驱动水文模式进行嵌套模拟试验。试验结果表明 ,滦河、桑干河流域在未来大气中CO2 浓度加倍情况下 ,地面气温呈一致的增加趋势 ,年平均气温增加2 .8℃ ;两流域未来降水也呈增加趋势 ,滦河、桑干河流域年降水量分别增加 6mm和 4 6mm ;两流域未来蒸发量有所增加 ,年均蒸发量增加 2 9mm ;未来滦河流域年径流深减少 2 7mm ,流量减少 14 .72× 10 8m3 ,桑干河流域径流深增加 2 6mm ,流量增加 12 .2 2× 10 8m3 ,两流域合计 ,流量减少 2 .5× 10 8m3 ;未来滦河、桑干河流域径流深趋向一致 ,分别为 74和 71mm ,约为全国目前平均径流深 2 84mm的 1/ 4。可见 ,两流域未来总体上仍呈现暖干化趋势。本研究发展的嵌套模式系统具有一定的预测能力 ,而且通过参数移植 ,可应用于中国其他流域     

中国区域陆面覆盖变化的气候效应模拟研究

基于MODIS和CLCV陆面覆盖资料,利用区域气候模式RegCM4分别进行两组24年（1978-2001年）的数值模拟试验,研究中国区域陆面覆盖变化对区域气候的影响。结果表明,以荒漠化和植被退化为主要特征的陆面覆盖变化通过改变陆面能量、水分平衡与大尺度环流进而对气候要素产生重要影响。夏季,中国南方地区普遍降温,季风边缘区及藏北高原气温升高,降水减少;季风边缘区与西北地区气温年际波动加剧;内蒙古中东部地区西南风增强,进而水汽输送增强,一定程度上增加了该地区降水。冬季,中国东部地区偏北气流增强,更多干燥冷空气南下,使得黄河以南地区降水减少、气温降低。     

全球变暖形势下中国陆表水分的变化

利用政府间气候变化委员会第四次评估报告（IPCCAR4）中的10个耦合模式CO：加倍试验和控制试验的模拟结果,分析了全球变暖背景下中国水分的变化。结果表明,随着全球变暖,东亚夏季风增强,冬季风减弱,使得冬夏季向中国区域输送的水汽都增强;中国区域降水,夏季除长江流域外基本都增加,冬季除华南外都增加。夏季降水蒸发差（P—E）除了在东北和南方增加外,从长江流域一直到西北有一带状减小带;冬季几乎所有模式的P—E表现为北方增加、南方减小。在全球变暖背景下,降水、蒸发和径流的综合结果以及积雪的作用使得土壤湿度在干旱区增加,且冬季干旱区土壤变湿的强度和范围大于夏季,然而在其他区域土壤湿度减少。上述结论是基于多模式集合平均结果,对未来气候的预估具有一定的参考价值,然而模式间存在较强差异性,仍具有较大不确定性。