CMIP5和CMIP3对未来中国近地层风速变化的预估

利用世界气候研究计划的第五阶段模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,CMIP5)提供的参加政府间气候变化专门委员会第五次评估报告(The Fifth Assessment Report of Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC AR5)的23个全球气候模式和第三阶段模式比较计划/第四次评估报告CMIP3/AR4的19个全球气候模式,考虑高排放典型浓度路径RCP 8.5(Representative Concentration Pathway 8.5)和排放情景特别策划SRES A2(Special Report on Emission Scenarios A2)、中等排放(RCP 4.5和SRES A1B)和低排放(RCP 2.6和SRES B1)各3种温室气体排放情景,预估21世纪中国近地层(距地面10 m)风速变化。结果表明:21世纪中国区域近地层年平均风速呈减小的趋势,随着温室气体排放浓度的增加,年平均风速减小趋势的程度依次显著,模式预估风速减小趋势的一致性也依次增加。CMIP5和CMIP3模式的预估结果均表明21世纪中国西部地区(N和SW区)年平均风速呈减小的趋势,东部地区(NE和SE区)年平均风速呈增加的变化趋势。与21世纪前期(2006—2015年)相比,21世纪后期(2090—2099年)中国西部、华北北部至东北南部地区风速偏小,东北北部、华北南部至华南大部地区风速偏大。温室气体排放浓度越大,21世纪后期中国冬季(夏季)风速偏小(偏大)于21世纪前期的范围越大,偏小(偏大)程度越明显。     

5个IPCC AR4全球气候模式对东北三省降水模拟与预估

利用IPCC AR4中5个全球气候模式数据集和中国东北三省162个站降水实测资料,评估5个全球气候模式和多模式集合平均对中国东北三省降水的模拟能力,并对SRES B1、A1B和A2三种排放情景东北三省未来降水变化进行预估。结果表明：全球气候模式能较好再现东北三省降水的月变化,但存在系统性湿偏差;多模式集合平均能较好模拟东北三省年降水量的空间分布,但模拟中心偏北,强度略强,模式对东北三省夏季降水的模拟效果优于冬季降水;预估结果表明,三种排放情景下21世纪中前期和末期东北三省降水均将增多,21世纪末期增幅高于21世纪中前期,冬季增幅高于其他季节;就排放情景而言,SRES A1B和A2排放情景增幅相当,高于B1排放情景增幅;不同排放情景东北三省降水量增率分布呈较一致变化,A2排放情景下,增幅最显著的辽宁环渤海地区年降水量在21世纪中前期将增加7%以上,21世纪末期将增加16%。     

5个全球气候模式对中国东北地区地面温度的模拟与预估

利用5个全球气候模式和中国东北地区162个站点地面温度实测资料,评估全球气候模式和多模式集合平均对中国东北地区地面温度的模拟能力,并对SRES B1、A1B和A2排放情景下,中国东北地区未来地面温度变化进行预估。结果表明：全球气候模式能够较好地再现了东北地区地面温度的年变化和空间分布特征,但存在系统性冷偏差,模式对夏季地面温度模拟偏低1.16 ℃,优于冬季。预估结果表明,3种排放情景下21世纪中期和末期东北地区地面温度均将升高,末期增幅高于中期,冬季增幅高于其他季节, SRES A2排放情景下增幅最大,B1排放情景下最小;增温幅度自南向北逐渐增大,增温最显著地区位于黑龙江小兴安岭;21世纪末期3种情景下中国东北地区年平均地面温度将分别升高2.39 ℃(SRES B1)、3.62 ℃(SRES A1B)和4.43 ℃(SRES A2)。     

基于IPCC A1B情景的中国未来气候变化预估:多模式集合结果及其不确定性

利用耦合模式比较计划(CMIP3)提供的20世纪气候模拟试验(20C3M)及A1B情景预估试验,讨论了全球增暖情景下21世纪中期中国气候的可能变化。结果表明,A1B情景下,中国夏季降水变化在-0.1～1.1mm/d,冬季降水变化在-0.2～0.2mm/d。模式对降水变化的预估存在较大不确定性。无论冬夏,预估的全国表面气温都将升高,升温幅度在1.2～2.8℃;随纬度升高,增暖幅度相应增大。模式对表面气温变化的预估能力强于对降水变化的预估能力。在A1B情景下,东亚夏季风增强,而冬季风则略为减弱,东亚夏季风雨带到达最北后南撤的时间较之20C3M滞后约一个月。     

典型相关分析方法对21世纪江淮流域极端降水的预估试验

利用1961—1990年江淮流域逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和HadCM3 SRES A1B情景下模式预估资料,采用典型相关分析统计降尺度方法,评估降尺度模型对当前极端降水指数的模拟能力,并对21世纪中期和末期的极端降水变化进行预估。结果表明：通过降尺度能够有效改善HadCM3对区域气候特征的模拟能力,极端降水指数气候平均态相对误差降低了30%～100%,但降尺度结果仍然在冬季存在湿偏差、夏季存在干偏差;在SRES A1B排放情景下,该区域大部分站点的极端强降水事件将增多,强度增大,极端强降水指数的变化幅度高于平均降水指数,且夏季增幅高于冬季;冬季极端降水贡献率（R95t）在21世纪中期和末期的平均增幅分别为14%和25%,夏季则分别增加24%和32%。     

21世纪重庆最大连续5d降水的预估分析

 利用用于IPCC第四次评估报告的全球气候模式产品,验证其对重庆地区最大连续5 d降水（R5d）的模拟能力的基础上,对模拟能力较好的模式进行组合,预估温室气体排放高（A2）、中（A1B)、低（B1）3种情景下未来21世纪重庆地区R5d的变化。与目前（1980-1999年）气候相比,不同情景下21世纪重庆地区R5d均可能增加,尤其是21世纪后期相比21世纪前、中期增加更为显著。     

21世纪中国东北地区气候变化预估

利用各国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第4次科学评估报告中全球气候系统模式组考虑人类排放情景的计算结果,计算与分析了多个气候模式对21世纪中国东北地区气候变化的集成预估结果。多模式集成预估结果表明:到21世纪后期,由于人类排放增加的影响,中国东北地区气温将可能较目前变暖3.0℃或以上,降水将可能增加。需要注意这种气候变化对中国东北地区社会经济的长远影响。     

21世纪西北太平洋台风变化预估

对近年多个气候模式考虑不同的人类排放情景作了总结,并对21世纪西北太平洋台风变化作了预估。研究表明,集成多个气候模式考虑人类排放情景,预估到21世纪后期,西北太平洋年总编号台风数可能减少,但强台风数及其降水和风速可能增强。需要强调的是,台风的长期预估是极其困难的,存在极大的不确定性,有待作更深入的研究。     

基于19个站的不同排放情景下贵州21世纪气候变化预估

运用IPCC AR4提供的模式预估结果,分析了基于19个站的不同排放情景下21世纪贵州气候变化特征,结果表明:21世纪贵州省将继续变暖、变湿,且人类排放越大,增温增湿的幅度越大。从未来情景气候预估的区域性特征来看,相对于基准期(1981—1999年),2011—2040年,A2(高排放)、A1B(中排放)和B1(低排放)3种排放情景下全省年平均气温偏暖在1℃以下,且省北部地区偏暖程度略大。2041—2070年,3种排放情景下全省年平均气温分别比基准期偏暖1.6~2℃、1.8~2.4℃和1.2~1.8℃,且均表现为省东北部偏暖幅度大、西南部偏暖幅度小的态势。2071—2099年,偏暖态势亦是东北部多、西南部少,3种排放情景下分别比基准期偏暖3℃以上、2.6~3.2℃和1.8~2.2℃。降水方面,前期(2011—2040年)在A2和A1B情景下相对于基准期全省年平均降水以偏少为主,偏少幅度在2%以内,在B1情景下相对于基准期省西北部降水偏少东南部降水偏多,变化幅度基本在1%以内。21世纪中期(2041—2070年)和后期(2071—2099年)在3种排放情景下全省各区域降水相对于基准期均是偏多。其中2041—2070年,3种排放情景下全省年平均降水分别偏多0%~3%,2%~5%和1%~3%,且偏多态势分布在3种情景下均不一致。2071—2099年,降水偏多的态势为南多北少,具体表现为3种排放情景下分别偏多4%以上,3%以上和2%~5%。     

RegCM3 CORDEX东亚试验模拟和预估的中国夏季温度变化

按照CORDEX (COordinated Regional Downscaling Experiment) 计划试验设计要求,利用中国科学院大气物理研究所全球模式FGOALS-g2的数据驱动区域气候模式RegCM3,针对1986~2005年历史气候和2010~2065年RCP8.5排放情景下气候预估,对东亚地区进行了50 km动力降尺度模拟。首先评估了RegCM3模式及驱动模式FGOALS-g2对1986~2005年夏季中国地表气温和极端高温事件的模拟能力,然后比较了两个模式在RCP8.5排放情景下对中国夏季地表气温和极端高温事件预估的变化,重点分析了动力降尺度结果的优势。结果表明,两个模式均能合理再现夏季中国地表气温和极端高温事件的大尺度气候态特征。相对于全球模式,区域模式由于水平分辨率较高,能在刻画地表气温分布的细节上体现出优势。在RCP8.5排放情景下,两个模式预估的三个地表气温指标均显著升高,到21世纪中期 (2046~2065年),两个模式预估的全国平均地表气温增幅相当,气温日较差变化均较小。在FGOALS-g2模式预估中,到21世纪中期,三个地表气温指标的增幅相当,气温日较差没有明显变化,东北和青藏高原的地表气温增幅最大。在RegCM3模式预估中,到21世纪中期,中国大部分地区日最高气温 (Tmax) 增幅大于日最低气温 (Tmin) 增幅,气温日较差增加;而在青藏高原西部,Tmax的增幅较Tmin偏低,气温日较差减小。在RCP8.5排放情景下,两个模式预估的极端高温事件到21世纪中期也显著增加,RegCM3模式预估的极端高温事件全国平均增幅略高于FGOALS-g2模式的预估。在两个模式的预估中,日最高气温最大值 (TXx)、暖昼指数 (TX90p) 和持续暖期指数 (WSDI) 变化的空间分布特征与Tmax相似;和当代相比TX90p增加了60%以上,而WSDI增加了一倍以上。     

对IPCC第六次评估报告中有关干旱变化的解读

政府间气候变化专门委员会（IPCC）于2021年8月发布了第六次评估报告（AR6）自然科学基础卷的决策者摘要,主要对自2013年第五次评估报告（AR5）以来的气候变化科学研究进展进行了系统的评估,并使用新一代气候模式在新的共享社会经济路径情景下对未来气候变化进行了预估。本文基于AR5和AR6相关章节素材,解读了干旱变化的评估结论。     

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。      

全球气候变暖:浅谈从AR5到AR6的认知进展

自政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次评估报告（AR5）发布以来,国际科学界在气候系统变化领域取得显著进展,有关气候变化的科学认识不断深入。IPCC第六次评估报告（AR6）第一工作组（WGI）报告对这些科学进展和最新认识作了综合评估。温度是全球变化最直接的指示器。本文从温度变化视角,对从AR5到AR6的科学进展进行了梳理和简要评述,主要聚焦观测的变化、归因以及未来预估三个方面。与AR5相比,AR6以更强有力的证据进一步确证了近百年全球气候变暖的客观事实,人类活动对气候变暖影响的信号更为清晰,未来变暖幅度取决于温室气体减排力度。     

Progress and evaluation of international climate change cooperation北大核心CSCD

气候变化是当前世界面临的巨大挑战,应对气候变化需要国际间合作已成为普遍共识。IPCC第六次评估报告(AR6)第三工作组(WGⅢ)报告第十四章回顾了IPCC第五次评估报告(AR5)以来气候变化国际合作的进展,基于所提出的评价体系对进展进行了系统评估。报告认为,AR5以来气候变化国际合作最重要的进展是基于《巴黎协定》建立的以国家自主贡献为核心的全球行动模式;除《巴黎协定》外,国际上也形成了多种形式的合作机制,其中,气候俱乐部是国际气候合作研究的新热点。对于《巴黎协定》的有效性,目前国际社会存在正反两种观点,并认为《巴黎协定》能否达成既定目标取决于是否有能力强化全球下一步的集体气候行动目标和实施。     

13个IPCC AR4模式对中国区域近40a气候模拟能力的评估

利用中国区域550个站点逐日地面气温及降水资料,评估了参与政府间气候变化专门委员会第四次报告（the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change,IPCCAR4）的13个新一代全球气候系统模式及多模式集合对中国近40 a（1961—2000年）地面气温和降水的模拟能力,结果表明：最新全球模式对中国地区地面气温年变化及空间分布的模拟结果均较好,但在整个模拟区域地面气温模拟值系统性偏低,东部地区模拟效果好于中西部;对于降水,大部分模式能模拟出中国降水的年变化及空间分布特征,但模拟的区域性差别较大,多数模式对中国东部季风区夏季雨带北抬的过程有一定的模拟能力,但模拟雨带位置偏北。新一代全球模式能模拟出温度的线性变化趋势,但对温度及降水的年际变率模拟能力较低。比较多种评估指标得出,模式集合对温度的模拟效果最好,模式UKMO-HadCM3对降水的模拟效果最好。     

气候变化科学的最新进展—IPCC第四次评估综合报告解析

政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次评估报告综合报告于2007年11月17日在西班牙正式发布。综合报告将温室气体排放、大气温室气体浓度与地球表面温度直接联系起来,综合评估了气候变化科学、气候变化的影响和应对措施的最新研究进展。综合报告指出：控制温室气体排放量的行动刻不容缓;能否减小全球变暖所带来的负面影响,将在很大程度上取决于人类在今后二三十年中在削减温室气体排放方面所作的努力和投资。这对国际社会和各国政府制定经济社会发展政策,适应和减缓气候变化有一定的指导和促进作用。     

Climate Simulation and Future Projection of Precipitation and the Water Vapor Budget in the Haihe River Basin

The climatological characteristics of precipitation and the water vapor budget in the Haihe River basin (HRB) are analyzed using daily observations at 740 stations in China in 1951-2007 and the 4-time daily ERA40 reanalysis data in 1958-2001. The results show that precipitation and surface air temperature present significant interannual and interdecadal variability, with cold and wet conditions before the 1970s but warm and dry conditions after the 1980s. Precipitation has reduced substantially since the 1990s, with a continued increase of surface air temperature. The total column water vapor has also reduced remarkably since the late 1970s. The multi-model ensemble from the Fourth Assessment Report (AR4) of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) has capably simulated the 20th century climate features and successfully reproduced the spatial patterns of precipitation and temperature. Unfortunately, the models do not reproduce the interdecadal changes. Based on these results, future projections of the climate in the HRB are discussed under the IPCC Special Report on Emissions Scenarios (SRES) B1, A1B, and A2. The results show that precipitation is expected to increase in the 21st century, with substantial interannual fluctuations relative to the models’ baseline climatology. A weak increasing trend in precipitation is projected before the 2040s, followed by an abrupt increase after the 2040s, especially in winter. Precipitation is projected to increase by 10%-18% by the end of the 21st century. Due to the persistent warming of surface air temperature, water vapor content in the lower troposphere is projected to increase. Relative humidity will decrease in the mid-lower troposphere but increase in the upper troposphere. On the other hand, precipitation minus evaporation remains positive throughout the 21st century. Based on these projection results, the HRB region is expected to get wetter in the 21st century due to global warming.     

High-consequence outcomes and internal disagreements: tell us more,please

This article is one of several in this special double-issue that reports the views of “users” of IPCC reports. I am a user in the sense that I advise the policy-making community and rely on the IPCC reports to provide me with authoritative views on the state of the science. My principal recommendation for making the IPCC more helpful to the policy-making community is to strive in the Fifth Assessment Report (AR5) to communicate fully what the climate science community understands and does not understand about high-consequence outcomes. This will require the AR5 authors to provide vivid information about future worlds where high-consequence outcomes have emerged. It will also require the AR5 authors to reveal any disagreements persisting among them after the give-and-take of the writing process has run its course. In the Fourth Assessment Report (AR4) the presentation of high-consequence outcomes had shortcomings that can be rectified in AR5.     

IPCC-AR4 climate simulations for the Southwestern US: the importance of future ENSO projections

Future climate trends for the Southwestern US, based on the climate models included in the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Fourth Assessment Report, project a more arid climate in the region during the 21st century. However, future climate variability associated with El Niño Southern Oscillation (ENSO)—an important driver for winter climate variability in the region—have not been addressed. In this work we evaluate future winter ENSO projections derived from two selected IPCC models, and their effect on Southwestern US climate. We first evaluate the ability of the IPCC coupled models to represent the climate of the Southwest, selecting the two models that best capture seasonal precipitation and temperature over the region and realistically represent ENSO variability (Max Planck Institute’s ECHAM5 and the UK Met Office HadCM3). Our work shows that the projected future aridity of the region will be dramatically amplified during La Niña conditions, as anomalies over a drier mean state, and will be characterized by higher temperatures (~0.5°C) and lower precipitation (~3 mm/mnt) than the projected trends. These results have important implications for water managers in the Southwest who must prepare for more intense winter aridity associated with future ENSO conditions.     

Temporal downscaling: a comparison between artificial neural network and autocorrelation techniques over the Amazon Basin in present and future climate change scenarios

Several studies have been devoted to dynamic and statistical downscaling for both climate variability and climate change. This paper introduces an application of temporal neural networks for downscaling global climate model output and autocorrelation functions. This method is proposed for downscaling daily precipitation time series for a region in the Amazon Basin. The downscaling models were developed and validated using IPCC AR4 model output and observed daily precipitation. In this paper, five AOGCMs for the twentieth century (20C3M; 1970–1999) and three SRES scenarios (A2, A1B, and B1) were used. The performance in downscaling of the temporal neural network was compared to that of an autocorrelation statistical downscaling model with emphasis on its ability to reproduce the observed climate variability and tendency for the period 1970–1999. The model test results indicate that the neural network model significantly outperforms the statistical models for the downscaling of daily precipitation variability.