21世纪黄河流域上中游地区气候变化趋势分析

气候变化预估常用的全球气候模式（GCM）难以提供区域或更小尺度上可靠的逐日气候要素序列,针对这一问题,应用统计降尺度模型（statistical downscaling model,SDSM）将HadCM3的模拟数据（包括A2、B2两种情景）处理为具有较高可信度的逐日站点序列。以1961-1990年为基准期,分析了21世纪黄河流域上中游地区未来最高气温、最低气温与年降水量的变化。在A2、B2两种气候变化情景下,日最高气温、日最低气温均呈升高趋势;但A2的变化较显著,日最高气温的升高趋势在景泰站最明显,日最低气温的升高趋势在河曲站最显著。流域平均的年降水量变化范围为-18.2%～13.3%。A2情景下降水量增加和减少的面积基本相等,宝鸡站降水量增加最多;B2情景下大部分区域降水减少,西峰镇降水量减少最显著。     

21世纪黄河流域上中游地区气候变化趋势分析

 气候变化预估常用的全球气候模式（GCM）难以提供区域或更小尺度上可靠的逐日气候要素序列,针对这一问题,应用统计降尺度模型（statistical downscaling model,SDSM）将HadCM3的模拟数据（包括A2、B2两种情景）处理为具有较高可信度的逐日站点序列。以1961-1990年为基准期,分析了21世纪黄河流域上中游地区未来最高气温、最低气温与年降水量的变化。在A2、B2两种气候变化情景下,日最高气温、日最低气温均呈升高趋势;但A2的变化较显著,日最高气温的升高趋势在景泰站最明显,日最低气温的升高趋势在河曲站最显著。流域平均的年降水量变化范围为-18.2%～13.3%。A2情景下降水量增加和减少的面积基本相等,宝鸡站降水量增加最多;B2情景下大部分区域降水减少,西峰镇降水量减少最显著。     

青藏高原21世纪气候的降尺度预估

青藏高原作为世界的“第三极”,影响中国乃至全球的气候变化,准确预测其未来气候变化对指导区域可持续发展具有重要意义。为此,以1979—2015年为基准期,对三个地球系统模式（GFDL-ESM2G,IPSL-CM5R-MR,MIROC5）进行统计降尺度,预估了2021—2100年青藏高原年均气温和降水量的时空变化特征,并分析了冷、暖季平均气温和降水量的变化趋势。结果表明：时间上,气温和降水量均显著增加;空间上存在差异,西部和东南部气温变化趋势率大而中部小,降水量变化趋势率的变化范围随模拟排放强度的增加而加大,同时年平均气温和年降水量都在未来10年变化趋势率最大。预测气温和降水量变化趋势率与排放情景有关,RCP85情景下气温和降水量的增加趋势率最大,RCP45情景次之,RCP26情景最小。随着排放强度的增加,冷暖季气温和降水量变化趋势差异加大。降尺度数据可支撑气候、水文和作物等模式进行情景研究,可为未来气候变化以及水循环研究提供重要的基础信息。     

不同气候变化情景下中国血吸虫病传播的范围与强度预估

旨在采用区域气候模型PRECIS模拟的A2、B2两种温室气体排放情景下,预估2050年时段(2046—2050年)和2070年时段(2066—2070年)我国血吸虫病的传播范围和强度的变化状况。结果表明,相对2005年时段(1991—2005年),2050年和2070年时段A2、B2情景下血吸虫病分布范围的北界线出现北移,在中国东部尤其是江苏和安徽省境内北移明显。2050年时段,A2、B2情景下的血吸虫病潜在北界线分布相似。长江、洞庭湖及鄱阳湖周围的血吸虫传播指数明显上升,以洞庭湖周围与湖北省内的长江沿线区域上升更加明显。2070年时段,A2情景下血吸虫病潜在北界线的北移趋势明显大于B2情景,进入到山东省境内。血吸虫传播指数进一步增加,A2情景增加的幅度明显大于B2情景。总之,在未考虑将来的适应措施与其他环境因素对血吸虫病传播影响的前提下,A2、B2情景下的血吸虫病的流行区分布和传播指数都将发生明显变化,其中A2情景对我国血吸虫病流行的影响程度大于B2情景。     

黄河源区未来地面气温变化的统计降尺度分析

大气环流模式(GCMs)模拟预测的气候变化情景,必须经过降尺度处理后才能得出次网格尺度上未来气候变化的时空分布细节,才能满足评估气候变化对资源、环境和社会经济等影响的需要.本文在简单介绍了目前降尺度模型的研究现状后,重点分析了统计降尺度方法的优缺点及适用性,并应用黄河源区7个站点1961-1990年的实测地区最高气温和最低气温资料,对统计降尺度模型(SDSM)的应用进行了分析和验证.首先利用SDSM建立大尺度气候要素和地面气温变量间的统计转换关系,确定模型应用的预报因子变量,然后用独立的观测资料验证模型的可靠性,最后把建立好的统计关系应用于英国Hadley中心海气耦合模式(HadCM3 SERS B2)的输出,分别生成了黄河源区7个站点未来3个时段2020s,2050s和2080s的气温变化情景.在此基础上,应用Arc/GIS的Kriging插值方法获得整个区域的气温变化情景进行分析.结果表明,日最高气温模拟值随时间推移增幅很快,3个时段(2020s,2050s和2080s)的平均气温变化情景分别为1.34,2.60和3.90℃,而日最低气温变化相对不明显,3个时段的平均气温变化情景分别为0.87,1.49和2.27℃.表现在每个季节和每个月的变化情景又各不相同,日最高气温以春季和秋季变化最显著,而日最低气温则以夏季和秋季的变化最为明显.     

华南地区未来地面温度和降水变化的情景分析

利用英国Hadley气候预测和研究中心的区域气候模式系统PRECIS,模拟分析基于政府间气候变化专门委员会(IPCC)2000年发布的<排放情景特别报告>(SRES)中设计的B2情景下华南区域2071～2100年的温度和降水量的可能变化,结果显示:2071～2100年均地面温度相对于气候基准时段(1961～1990年)上升约2～4 ℃;华南区域未来夏季降水量在22°N以北区域较气候基准时段增加,而以南区域减少;冬季降水则表现为华南区域较气候基准时段减少.2071～2100年华南区域的温度气候趋势系数为正值,年均降水气候趋势系数为负值.2071～2100年的高温事件和强降水事件的发生频率均比气候基准时段明显增加.     

黑龙江省未来41年气候变化趋势与突变分析

选用由英国Hadley中心区域气候模式系统PRECIS构建的基准时段（1961—1990年）和未来时段（2010--2050年）A2、B2情景气候数据,应用线性倾向估算法、累积距平及Mann—Kendall法对排放情景特别报告（SRES）中A2和B2情景下黑龙江省2010--2050年的平均气温、平均最高最低气温、降水量的变化趋势和突变进行了分析。结果表明：相对于基准气候（1961--1990年）,未来41a平均气温表现出明显的上升趋势,A2、B2情景下年均气温分别升高1．63℃和1．94℃,突变分别发生在2031年和2033年;相对于基准气候,A2、B2情景下未来41a降水量分别增加5．3％和1．1％,降水量变化趋势不同,A2情景下为4．03mm／10a,B2情景下为5．94mm／10a,但趋势均不显著,且没有突变发生。总体上,黑龙江省未来41a的气候为向暖湿变化的趋势。     

2050年前南水北调中线工程水源区地表径流的变化趋势

以南水北调中线工程水源区为研究流域,采用线性回归法、Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了1961—2000年的水文气象要素变化特征;基于数字高程模型、土地利用和土壤类型等资料,研究了SWAT模型在研究流域的适用性;根据IPCC第四次评估报告多模式结果,分析了IPCC SRES A2和A1B情景下2011—2050年的降水、气温、径流的响应过程。结果表明：1961—2000年南水北调中线工程水源区降水量无显著变化趋势,气温呈缓慢上升趋势,径流量呈缓慢减少趋势。与基准期（1961—1990年）相比,未来40年A2和A1B两种气候情景下水源区降水量、气温和径流量都呈现出增加趋势,A2情景下增加趋势明显,但径流量增幅小于降水量的增幅,这可能与蒸发量的增加有关。未来气候变化对南水北调中线工程水源区径流变化影响不大,总体有利于南水北调中线工程的调水。     

辽河流域年平均径流对气候变化响应的试验分析

利用Holland等建立的模型,针对辽河干流流域,基于近几十年的历史气象水文观测数据率定模型参数,并建立了流域的年尺度气候—径流模拟模型。利用建立的模型,进行模拟试验、敏感性试验及预估试验分析。结果表明:在年降水量均增加10%的条件下,如气温增高1℃,则年径流量会增加14.0%;如年平均气温降低1℃,则年径流量会增加31.5%。在年平均气温均升高1℃的条件下,如年降水量增加10.0%,则年径流量会增加14.0%;如年降水量减少10.0%,则年径流量会减少30.0%,径流对降水量变化的响应更为敏感。根据国家气候中心发布的气候变化情景预估数据,对于2001—2030年模拟预估结果为,在B1情景下,气温升幅适中,降水量增加明显,径流量增加较为明显; A1B情景下,气温升幅明显,降水量增加适中,径流量增加相对最少; A2情景下,气温升幅最少,降水量增加适中,径流量增加处于中等水平。     

兰江流域近43年气候变化及对水资源的影响

利用累积距平法对兰江流域近43年（1961-2003年）气温、降水量和径流量资料进行分析，研究兰江流域气候变化及其气候变化对水资源的影响。结果显示：兰江流域近43年来气温、降水量总的趋势是上升的；1990年代是兰江流域气温上升和降水增加最显著的时段，主要表现在冬春气温明显上升，夏季降水量明显增加：兰江流域年径流深与年降水量基本保持同步变化。兰江流域过去43年的气候变化对流域内水资源产生了较大的影响，而且由于兰江流域内水资源空间分布差异较大，致使流域内人均水资源占有量较少的金华地区易受气候变化影响而出现供水紧张。     

近30年来中国气温、降水和水分盈亏的趋势及其变化

解析气候变化的主要特征可为认识气候变化如何影响生态系统过程提供基础数据,也可为气候变化应对提供科技支撑。近几十年来,中国区域内的气温快速升高,对生态系统造成了极大的影响。但关于温度和降水时间变化趋势是否存在转折以及区域上是否存在差异的研究还较少。并且过去几十年的气温和降水变化已引起了水分盈亏的显著改变,而关于我国水分盈亏变化趋势的研究仍显不足,充分了解不同地区水分盈亏的变化,可以帮助我们更好地理解该地区的干湿变化,提升水资源的管理和利用效率。本文基于中国2479个气象站点的观测数据,利用分段回归方法分析了1981～2015年间年平均温度、年降水量以及水分盈亏的时间变化趋势及其转折点的时空格局,主要结果如下：（1）1981～2015年全国平均温度显著增加,且具有明显的阶段变化特征和地区差异：1991～1995年云南、东北北部温度变化发生转折,云南1991年之后开始显著增温。东北南部、华北大部分地区温度发生转折的时间为1996～2000年,南部沿海地区温度发生转折的时间为2001～2005年,转折点之前温度显著增加,转折点之后温度增加停滞。（2）1981～2015年中国降水量的时间变化趋势...     

云南近50 年来的气候变化

利用1961—2008 年云南省124 站及其相邻省市区的37 个地面站的逐日平均气温、降水量资料,客观分析了考虑气温垂直递减率的气温细网格数据。在此基础上,分析研究了云南近50 年来的气候变化。(1)云南近50 年来的气温变化,趋势上与北半球和全国一致,但气候变暖的速率相对缓慢;(2) 云南气候带面积有明显变化,北热带和南亚热带面积增加,而中亚热带、北亚热带和温带的面积减少;(3) 云南冬季是气温上升幅度最大的季节,然后依次是秋季、夏季和春季,虽然近50 年来云南大部分区域气温呈上升趋势,但少数区域气温却呈下降趋势,这些降温区主要集中在低海拔河谷地区;(4) 云南近50 年来降水量年平均变化不大,但季节和空间分布的变化却比较明显,雨季和主汛期降水量呈下降趋势,干季呈上升趋势;在空间分布上,滇东地区呈一致性下降趋势,滇中呈一致性上升趋势;滇西和滇南地区降水量的增减趋势呈交错分布。      

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。     

Modeling Study of Aerosol Indirect Effects on Global Climate with an AGCM

Aerosol indirect effects (AIEs) on global climate were quantitatively investigated by introducing aerosol-cloud interaction parameterizations for water stratus clouds into an AGCM (BCC AGCM2.0.1), which was developed by the National Climate Center of the China Meteorological Administration. The study yielded a global annual mean of -1.14 W m-2 for the first indirect radiative forcing (IRF), with an obvious seasonal change. In summer, large forcing mainly occurred in mid to high latitudes of the Northern Hem...     

近50年我国西部地区气象要素的变化特征

利用1951-2000年全国194站地面观测资料和高空观测资料,对近50年我国西部地区的气候变化特征进行分析。结果表明:从20世纪70年代开始,我国西部地区年平均气温呈上升趋势,其中河套区和新疆区气温上升最为明显,其次为青藏高原区和河西区,西南区气温增幅最不明显,地表温度变化与气温的变化基本同步,但地温变化要比气温变化更加剧烈一些。西南区的地温从70年代中期开始回升,但始终未达到50年代初期的水平,因此从线性变化上表现为下降趋势。西部地区除了河套区外,其他4个区的年平均降水量均增加,增加最明显的是新疆区和青藏高原区。我国整个西部地区年平均总云量和低云量均呈线性减少趋势,减少最明显的是西南区和河套区。在辐射变化上,我国西部总辐射呈减少趋势,青藏高原区减少最多;西南区的散射辐射呈增加趋势,其他4个区减少,其中新疆区和青藏高原区散射辐射减幅明显。散射辐射的大小与天空中云量和气溶胶含量的多少成正比,西南区散射辐射呈增加趋势,而总云量和低云量呈下降趋势,可以推测是气溶胶含量增加导致了散射辐射的增加。     

Recent and Future Climate Change in Northwest China

As a consequence of global warming and an enhanced water cycle, the climate changed in northwest China, most notably in the Xinjiang area in the year 1987. Precipitation, glacial melt water and river runoff and air temperature increased continuously during the last decades, as did also the water level of inland lakes and the frequency of flood disasters. As a result, the vegetation cover is improved, number of days with sand-dust storms reduced. From the end of the 19th century to the 1970s, the climate was warm and dry, and then changed to warm and wet. The effects on northwest China can be classified into three classes by using the relation between precipitation and evaporation increase. If precipitation increases more than evaporation, runoff increases and lake water levels rise. We identify regions with: (1) notable change, (2) slight change and (3) no change. The future climate for doubled CO₂ concentration is simulated in a nested approach with the regional climate model-RegCM2. The annual temperature will increase by 2.7 ^ C and annual precipitation by 25%. The cooling effect of aerosols and natural factors will reduce this increase to 2.0 ^C and 19% of precipitation. As a consequence, annual runoff may increase by more than 10%.     

A Modeling Study of Climatic Change and Its Implication for Agriculture in C

The trends and features of China’s climatic change in the past and future are analysed by applying station obser-vations and GCM simulation results. Nationally, the country has warmed by 0.3oC in annual mean air temperature and decreased by 5% in annual precipitation over 1951-1990. Regionally, temperature change has varied from a cooling of 0.3oC in Southwest China to a warming of 1.0oC in Northeast China. With the exception of South China, all regions of China have shown a declination in precipitation. Climatic change has the features of increasing remark-ably in winter temperature and decreasing obviously in summer precipitation. Under doubled CO2 concentration, climatic change in China will tend to be warmer and moister, with increases of 4.5oC in annual mean air temperature and 11% in annual precipitation on the national scale. Future climatic change will reduce the temporal and spatial differences of climatic factors.     

RegCM4对华北区域21世纪气候变化预估研究

利用国家气候中心完成的RegCM4区域气候模式在RCP4.5和RCP8.5两种排放路径下的气候变化动力降尺度试验结果,在检验模式对基准期(1986—2005年)气温和降水模拟能力基础上,进行华北区域21世纪气候变化预估分析。结果表明:RegCM4对华北区域基准期气温和降水的模拟能力较好。未来21世纪,两种情景下华北区域气温、降水、持续干期(consecutive dry days, CDD)和强降水量(R95p)变化逐渐增大,但变化幅度在高排放的RCP8.5情景下更为显著,其中近期(2021—2035年)、中期(2046—2065年)、远期(2080—2098年)RCP8.5情景下年平均气温分别升高1.77、3.44、5.82℃,年平均降水分别增加8.1%、14%、19.3%,CDD分别减少3、3、12 d, R95p分别增加30.8%、41.9%、69.8%。空间上,未来21世纪华北区域内年、冬季、夏季平均气温将一致升高,夏季升温幅度最大;年、冬季、夏季平均降水整体以增加为主,冬季降水增加幅度最大;CDD以减少为主,但近期和中期在山西和京津冀有所增加,而R95p以增加为主,表明21世纪华北区域干旱事件逐渐减少、极端降水事件不断增加。     

Impacts of 21st century climate change on global air pollution-related premature mortality

Climate change modulates surface concentrations of fine particulate matter (PM_2.5) and ozone (O₃), indirectly affecting premature mortality attributed to air pollution. We estimate the change in global premature mortality and years of life lost (YLL) associated with changes in surface O₃ and PM_2.5 over the 21st century as a result of climate change. We use a global coupled chemistry-climate model to simulate current and future climate and the effect of changing climate on air quality. Epidemiological concentration-response relationships are applied to estimate resulting changes in premature mortality and YLL. The effect of climate change on air quality is isolated by holding emissions of air pollutants constant while allowing climate to evolve over the 21st century according to a moderate projection of greenhouse gas emissions (A1B scenario). Resulting changes in 21st century climate alone lead to an increase in simulated PM_2.5 concentrations globally, and to higher (lower) O₃ concentrations over populated (remote) regions. Global annual premature mortality associated with chronic exposure to PM_2.5 increases by approximately 100 thousand deaths (95 % confidence interval, CI, of 66–130 thousand) with corresponding YLL increasing by nearly 900 thousand (95 % CI, 576–1,128 thousand) years. The annual premature mortality due to respiratory disease associated with chronic O₃ exposure increases by +6,300 deaths (95 % CI, 1,600–10,400). This climate penalty indicates that stronger emission controls will be needed in the future to meet current air quality standards and to avoid higher health risks associated with climate change induced worsening of air quality over populated regions.     

Simulation of Effects of Grassland Degradation on Regional Climate over Sanjiangyuan Region in Qinghai-Tibet Plateau

Regional climate model （RegCM3） was applied to explore the possible effects of land use changes （e.g., grassland degradation in this study） on local and regional climate over the Sanjiangyuan region in the Qinghai-Tibet Plateau. Two multiyear （1991-1999） numerical simulation experiments were conducted： one was a control experiment with current land use and the other was a desertification experiment with potential grassland degradation. Preliminary analysis indicated that RegCM3 is appropriate for simulating land- climate interactions, as the patterns of the simulated surface air temperature, the summer precipitation, and the geopotential height fields are consistent with the observed values. The desertification over the Sanjiangyuan region will cause different climate effects in different regions depending on the surrounding environment and climate characteristics. The area with obvious change in surface air temperature inducing by grassland degradation over the Sanjiangyuan region is located in the Qinghai-Tibet Plateau. A winter surface air temperature drop and the other seasons＇ surface air temperature increase will be observed over the Qinghai-Tibet Plateau based on two numerical simulation experiments. Surface air temperature changes in spring are the largest （0.46℃）, and in winter are the smallest （smaller than 0.03℃）, indicating an increasing mean annual surface air temperature over the Qinghai-Tibet Plateau. Surface air temperature changes will be smaller and more complex over the surrounding region, with minor winter changes for the regions just outside the plateau and notable summer changes over the north of the Yangtze River. The reinforced summer heat source in the plateau will lead to an intensification of heat low, causing the West Pacific subtropical high to retreat eastward. This will be followed by a decrease of precipitation in summer. The plateau＇s climate tends to become warm and dry due to the grassland degradation over the Sanjiangyuan region.