台湾东北部海域海表温度季节与年际异常及其对历史气候重建的启示

SST（海洋表层温度,sea surface temperature）的季节与年际异常对于认识现代全球变暖、重建历史时期气候变化以及探讨气候变化机制具有重要意义,而台湾东北部海域SST季节与年际异常的研究却相对较少.为更好地理解现代全球变暖和历史气候变化,利用NOAA的全球海表温度最优插值资料、Hadley中心的全球海表温度数据以及MEI逐月指数,分析了现代全球变暖背景下台湾东北部海域SST季节与年际异常及其控制因素.季节尺度上,受东亚冬季风的影响,研究海区的冬季SST变化比夏季更为剧烈,冬季SST控制着该海域年均SST和SST季节性的变化.现代器测和古气候记录表明该现象在年际-百年尺度上可能一直存在.年际尺度上,SST异常与MEI指数存在显著的8个月滞后相关性,ENSO（厄尔尼诺—南方涛动,El Ni?o-Southern Oscillation）事件通过东亚冬季风来影响研究海域的SST变化.在历史气候重建中区分气候变化的多尺度性和替代指标的季节性、认识历史气候对ENSO及东亚冬季风的响应特征和机制,这将有助于进一步理解现代全球气候变暖的原因.      

气候变化对陆地水循环影响研究的问题

简要地回顾了现存的由气候情景驱动水文模型研究气候变化对陆地水循环影响的方法。指出这种单向连接方法很难将气候变暖及人类活动引起的陆地水循环变化反馈给大气。这既影响对降雨的预测精度,又不能正确地描写陆地水循环的变化。近10年来气候学家对大气环流模型中陆面过程模型的改进以及水文气候学家对大尺度水文模型研究所取得的进展,展现了它们之间的互补性,以及未来用水文-气候耦合模型方法研究气候变化与人类活动对陆地水循环影响及水资源预测的可能性。     

从第三极到北极： 热喀斯特及其对碳循环影响研究进展

北半球多年冻土区储存着大量的土壤有机碳, 气候变暖加剧了多年冻土退化, 多年冻土退化最明显的特征是热喀斯特。热喀斯特会直接导致活动层及多年冻土层土壤有机质暴露, 并改变水文、 植被和土壤生物环境条件, 对生态系统碳循环具有重要影响。热喀斯特对碳循环的影响是评估多年冻土碳循环和气候变化关系不确定性的关键问题之一。然而, 在气候变暖背景下热喀斯特地貌的发育及其对碳循环影响有多大, 目前对这个问题仍然缺乏足够的认识。通过综合比较第三极和北极热喀斯特相关研究, 分析了第三极和北极地区热喀斯特地貌特征及其变化趋势, 阐述了热喀斯特对植被演替、 土壤碳损失和生态系统温室气体排放过程的影响, 并提出了未来热喀斯特研究可能遇到的挑战。认识热喀斯特碳循环过程, 是评估气候变化对多年冻土碳循环影响的关键环节, 有助于加强多年冻土区生态系统碳循环与气候变暖之间反馈关系的认知。     

冰川运动速度对气候变化的响应—以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例

山地冰川对气候变化的响应最为敏感, 在全球变暖的大背景下山地冰川和极地冰盖正在发生显著的变化。冰川运动速度的变化是气候变化的结果之一。乌鲁木齐河源1号冰川是中国西部山地冰川的代表, 本文以1981-2007年27a的运动速度资料与1982年以来的季节运动速度资料为基础, 结合冰川物质平衡、气温、降水等资料分析冰川运动速度对气候变化的响应。研究发现, 27a来1号冰川运动速度下降趋势明显, 冬、夏季节运动速度波动较大, 但夏季运动速度较大。气候变化通过冰川物质平衡的改变作用于冰川运动速度, 物质平衡的持续亏损最终导致了冰川运动速度的持续降低。夏季的高温与降水对冰川运动速度具有加速的作用。     

季节性海冰驱动的冰期北大西洋“电容器”效应

第四纪冰期的千年尺度气候突变事件——Dansgaard-Oeschger Event (D-O事件),一直是古气候学领域关注的重点。近年来,数值模拟的研究发现,北大西洋副极地地区年际-年代际气候变率的振幅在D-O事件中的冰阶冷期远大于间冰阶暖期,这一现象为理解该区域海温代理指标的气候学意义提供了重要参考价值,但其动力机制尚不清晰。本文利用海气耦合气候模型(COSMOS),通过模拟氧同位素(MIS)3阶段的一个典型D-O事件过程,探讨了冰阶冷期北大西洋气候变率的放大机制。结果显示,北大西洋副极地海域的季节性海冰通过调控海气间热量交换,影响当地气候变率的幅度。冰阶期,热带暖水向北输送导致海洋次表层逐渐升温,削弱了表层-次表层海水的密度层结,有利于次表层暖水上涌,促进海冰融化及海表温度升高。这将激发出海平面气压的负异常,引起气旋式风切变,并通过Ekman抽吸作用加速表层-次表层海水的垂直混合,进一步促进次表层暖水的上涌。这一正反馈机制造成海洋次表层热量的迅速释放,海表温度快速升高。当次表层热量释放结束后,海表将无暖水补充,导致海表温度下降,海冰增多。该过程激发的海表气压正异常(即反气旋式风切变)将抑制垂直混合发生,促进次表层热量积累,为下一次放热过程提供条件。在间冰阶暖期,随着北大西洋季节性海冰消失,海气间热交换不再受海冰变化影响,海洋次表层与大气间的热交换始终处于准平衡态,气候变率的振幅显著下降。本研究结果显示,北大西洋季节性海冰的存在可以调控海洋次表层热量积累-释放的过程,产生“电容器”效应,这对理解冰期年际-年代际气候变率放大现象有重要启示意义。     

1951-2014年内蒙古地区气温、降水变化及其关系

内蒙古地域辽阔,气候复杂多变,研究气候因子变化对生态环境建设、水资源开发利用有一定借鉴意义。利用内蒙古地区及周边70个气象站点1951-2014年气温和降水资料,采用中心聚类、气候倾向率等方法,对气温、降水变化特征及其关系做了分析。结果表明：空间上平均、最低、最高气温年（季）变化均随纬度升高而降低,降水量与此趋势相反。各类气温年际变化均呈上升趋势,最低气温增温速率最快,西、中、东部气候倾向率分别达到0.427℃·（10a）^-1、0.442℃·（10a）^-1、0.395℃·（10a）^-1。各类气温在春、冬季增温明显,总体表明最低气温对气候变暖所做贡献最大。降水量年际波动较大,但总体趋势不明显。春季降水量呈缓慢增长趋势,其中中部增长速率最快[1.583 mm·（10a）^-1],夏季呈减少趋势。年降水量与年际各类气温均呈负相关,各分区年、季（除个别夏季）降水量与三类气温除个别阶段呈一致变化趋势外,其他年际呈反对称变化。气温不断升高,降水量的减少,使得研究区气候不断向暖干化趋势发展。     

Tools for assessing the impact of climate change on freshwater fish populations

We identify and discuss ways to use existing information on the thermal ecology of freshwater fishes to assess the potential impact of climate change on wild populations of these organisms. Two primary questions are identified: (i) how do aquatic habitats change in response to atmospheric climate change? (ii) how do fish respond to habitat change at both the individual and population levels? In lakes, climate warming will lead to higher surface water temperatures, longer ice-free periods, and longer periods of thermal stratification. In rivers, climate warming will lead to higher groundwater temperatures with corresponding increases in both summer and winter temperatures, from headwaters to mouth. We describe several methods for predicting the biological effects of these changes in habitat. We examine the use of bioenergetic models to predict the impact of climate change on the growth of individual fish. We examine the use of thermal habitat models to assess the impact of climate change on population abundance. We examine the use of life cycle models to assess the impact of climate change on the zoogeographic distribution of species. Finally, we identify new research required to further develop these methods.     

Long-term changes in the within-season temporal profile of southwest monsoon over western India

This paper presents results of a study of long term trends in the characteristics of the within-season temporal profile of southwest monsoon rainfall over western India during the last five decades in relation to global warming induced regional climate change. In contrast to recent climate change analyses and projections, no significant long-term trends have been observed in this study. Slow decadal scale variations observed are analysed in relation to Pacific Decadal Oscillations (PDO). Daily variations in rainfall anomaly show opposite characteristics during negative and positive phases of PDO. The above-normal rainfall (>25%) is found during the starting phase of monsoon in negative PDO. Over the last decade, i.e., during 2000–2007, the seasonal rainfall amount, as well as seasonal span of southwest monsoon over western India is indicative of a gradual increase.     

大兴安岭区域未来气候变化趋势及其对湿地的影响

基于未来2种排放情景下的RCM-PRECIS输出的大兴安岭区域气温与降水量预测数据,采用Mann-Kendall(简称M-K)非参数检验法和线性倾向率法,分析大兴安岭区域2015-2050年气候变化趋势及其对湿地的影响.结果表明,在未来2种情景下,2015-2050年的年平均气温升高显著,A2情景的增温速率(0.54℃·(10a)^-1)高于B2情景(0.41℃·(10a)^-1),与东北地区增温速率(0.56℃·(10a)^-1)一致,B2情景增温速率低于东北地区增温速率;大兴安岭区域自2032年气温开始出现增暖突变现象,增温幅度显著增大.2种情景下季节平均气温的增温速率大小依次为夏季、冬季、春季和秋季,A2情景夏、冬、春、秋季分别为0.59、0.56、0.56、0.52℃·(10a)^-1,B2情景分别为0.48、0.47、0.42、0.37℃·(10a)^-1;各季突变增温时间点和增温趋势显著时段存在差异.2种情景下2015-2050年的年降水量有微弱的减少趋势,M-K检测基本无显著变化;季节降水总体而言,大兴安岭区域未来36a降水量仍以夏季为主,占全年降水量的60%左右;春季和秋季次之,各占全年降水量的18%~19%.未来大兴安岭区域气候呈现暖干化趋势,其中21世纪20、40年代大兴安岭湿地受到气候暖干化的胁迫相应较强,未来气候暖干化趋势是大兴安岭湿地生态系统萎缩和退化的主要诱因之一,未来大兴安岭湿地生态系统仍将受到气候暖干化趋势的巨大威胁,面临萎缩和严重退化趋势.     

全球气候变化与地质灾害响应分析

对全球气候变化对地质灾害的响应关系,尤其是对滑坡和泥石流灾害的响应关系进行了综述。工业化革命以来,特别是近几十年来全球气候发生着重要的变化,全球几乎所有地区都经历着升温过程。全球气候变化对极端天气事件(极端降雨、气温升高、强风和洪水灾害)的影响尤为强烈,并且增加了地质灾害的发生风险。其中,水循环和气温的变化是影响地质灾害发生的直接因素。气温上升会导致大气层含水量升高、冰川冻土退化、海平面上升、蒸发作用增强;水循环变化会导致降雨频率、降水周期、降水强度的改变。日益增加的极端天气与同岩土体相互作用,导致了不同类型地质灾害的发生,严重威胁着人类的生活起居。     

近20年气候变暖对北京时令旅游的影响——以北京市植物园桃花节为例

北京植物园桃花节是赏花专题时令旅游的典型代表,以近20年植物园桃花节的起讫时间、持续时间及相关气温、物候期等数据为依据，探讨了气候变暖对时令旅游的影响。结果表明：1994年前后桃花节开始日期存在着显著的均值差异，后一时段比前一时段约提前6天，植物园桃花节的开始日期在总体上响应了以山桃始花为代表的北京春季物候提前的变化趋势。同时，桃花节开始日期与上年山桃始花日期、上年年均温度存在显著相关性，反映人们对桃花节的决策是参照上一年的物候现象做出的，相对于气候年际波动存在1年的滞后。桃花节结束日期受人为因素影响较大，但总的来说气候变暖有利于桃花节持续日数的延长。此外，桃花节响应气候变化的滞后性，使得气候波动容易引起时令旅游产品的不稳定，不利于时令旅游的经济效益和社会效益。     

Comparison of temperature change between the westerly and monsoon influencing region in China from 1961 to 2006

Surface air temperature is one of the main factors that can be used to denote climate change. Its variation in the westerly and monsoon-influenced part of China (i.e., North-West and East China) were analyzed by using monthly data during 1961–2006 from 139 and 375 meteorological stations over these two regions, respectively. The method of trend coefficient and variability was utilized to study the consistency and discrepancy of temperature change over North-West and East China. The results suggest that whether for the annual or the seasonal mean variations of temperature, there were consistent striking warming trends based on the background of global warming over North-West and East China. The most obvious warming trends all appeared in winter over the two regions. Except for the period in spring, the annual and seasonal mean warming trends in North-West China are more obvious than those in East China. The annual mean temperature warming rates are 0.34°C per decade and 0.22°C per decade over North-West and East China, respectively. The average seasonal increasing rates in spring, summer, autumn, and winter are 0.22°C per decade, 0.24°C per decade, 0.35°C per decade, and 0.55°C per decade in North-West China, respectively. At the same time, they are 0.25°C per decade, 0.11°C per decade, 0.22°C per decade, and 0.39°C per decade in East China, respectively. The temperature discrepancies of two adjacent decades are positive over the westerlies and monsoonal region, and they are bigger in the westerlies region than those in the monsoonal region. The most significant warming rate is from the North-East Xinjiang Uygur Autonomous Region of China to West Qinghai Province of China in all seasons and annually over the westerlies region. The North and North-East China are the main prominent warming areas over the monsoonal region. The warming rate increases with latitude in the monsoonal region, but this is not the case in the westerlies region.     

气候变暖对长江源径流变化的影响分析

在气候变暖背景下, 20世纪60年代以来, 长江源区气温年和四季增温显著, 蒸发量、 径流量总体呈增加趋势; 进入21世纪后, 源区降水量呈增加趋势。沱沱河作为长江源区的主要径流, 以此为代表研究长江源区气候变暖对径流的影响具有重要的现实意义。利用1981 - 2015年沱沱河水文站径流量资料、 沱沱河同期气象站降水量、 气温、 蒸发量的实测资料, 分析了长江源区沱沱河降水、 气温、 蒸发量变化对径流量的影响。结果显示： 在全球变暖背景下, 近35 a来沱沱河流域年及四季平均气温、 平均最高气温、 最低气温均呈显著增加趋势; 年及春、 夏、 秋季降水量增加而冬季降水量减少; 春、 冬季蒸发量呈增加趋势, 年及夏、 秋季蒸发量呈减少趋势。沱沱河流域降水量是影响径流量大小的最主要的气候因子, 夏季降水量的增多与夏季径流量的增多关系密切, 年平均最低气温升高导致的冰川和积雪融水对径流量的影响次之, 蒸发量对径流量的影响明显低于前两者。     

全球气候变化及其影响因素研究进展综述

概述了全球气候变化问题提出的科学背景,总结了引起气候变化的原因,客观分析了引起不同时间尺度气候变化的各种自然因素,透视了人类活动对气候变化的影响程度,讨论了应该如何理解当今全球气候变暖问题。同时,还综述了气候变化研究中的学术分歧和科学困惑。     

新疆阿尔泰山地区极端水文事件对气候变化的响应

新疆北部阿尔泰山地区受西风带气流影响, 降水丰沛, 尤其冬季积雪厚而稳定, 山区产流发育了额尔齐斯河与乌伦古河, 从西到东形成主要支流十余条. 在全球气候变化下, 山区气温上升明显, 极端降水增多, 气候变暖带来的水循环加快, 极端水文事件也趋于增多. 由于冬季气温升高, 春季积雪消融提前, 春季融雪洪水提前, 洪峰流量增强; 夏季极端降水增加, 使得暴雨洪水增多. 由于冬、 春季积雪增多, 雪灾发生频率增加, 春季的融雪洪水灾害危害增强. 极端水文事件引起的自然灾害已经威胁到阿勒泰地区的牧业生产、 交通安全和水资源供给, 应加强水文水资源安全对气候变化的应对措施, 提高水资源安全保障, 减缓气候变化的危害.     

全球变暖对新疆水循环影响分析

随着全球气候变暖,新疆地区降水量、冰川数量、径流量、地下水位等自20世纪80年代中后期以来发生了很大的变化.通过对61个国家水文、气象站点20世纪50年代到2000年的降水量、气温、冰川、径流量、湖泊水量、地下水位的变化资料分析,探讨了新疆水循环的变化趋势和原因.结果表明:新疆地区降水量增加主要是由于全球水循环速度加快引起的.通过分析新疆高山冰川的变化,试图揭示全球气候持续变暖对新疆乃至整个西北地区水资源可能造成的巨大影响.     

石羊河流域近46年来最高、最低气温时空变化特征分析

以1960～2005年石羊河流域月平均最高、最低气温资料为基础,采用气候倾向率、趋势系数、Kriging插值、Mann­Kendall突变检验、小波分析等方法对石羊河流域最高、最低气温的时空变化特征、突变特点和变化周期进行分析。结果表明： 近46年来石羊河流域最高、最低气温均有明显增温趋势,增温幅度存在季节差异,冬季增温最明显,夏季增温最弱; 增温趋势强弱的地域差异明显; 升温突变显著,突变时间存在一定季节差异,冬季最早,最低气温升温突变普遍早于最高气温,且显著性高于最低气温。最高、最低气温变化周期显著,最高气温存在4年的振荡周期,最低气温存在7～9年和4年的振荡周期。     

全球气候变化的几个关键问题辨析

基于对全球气候变化事实与国家气候变化行动的分析,就当前全球气候变化科学认识和行动中的几个关键问题的不同观点与争论进行了辨析。指出：①应以比较确定的科学事实和“共同但有区别的责任”作为应对气候变化的出发点;②全球增温的幅度被高估了;③近百年全球变暖主要归因于人类活动的论断科学证据不足;④全球变暖的影响有利有弊,具体问题需具体分析;⑤气候预估不等于气候预测,气候预测尚待时日,气候预估的不确定性也非常大;⑥当前应对全球变暖的行动应采取“适应为主、减缓为辅”的战略。     

东北多年冻土退化及环境效应研究现状与展望

东北多年冻土属中高纬度多年冻土,对气候变化非常敏感。数据模型模拟表明,21世纪东北多年冻土区气温会持续上升,显著的变暖将导致多年冻土退化。东北多年冻土呈现自南向北的区域性退化趋势,多年冻土区南部表现为南界的北移、融区的扩大和多年冻土的消失,而北部表现为多年冻土下限的上移、活动层厚度增大及地温升高等。多年冻土的退化会导致寒区生态环境的恶化,如兴安落叶松占绝对优势的天然林带锐减,林带北移,沼泽湿地萎缩等。随着多年冻土的迅速退缩和变薄,原多年冻土中蕴藏的碳将释放出来,对气候变化产生积极的正反馈,加速变暖,并影响全球碳循环。多年冻土退化导致其热状态失稳而造成寒区基础设施损坏,并且影响冻土微生物、碳循环、寒区生态和水文等,而它们是区域气候变化的重要因子,也将成为未来多年冻土研究的重点。而这些研究都需要长期的基础数据作支撑,因此需要进一步完善冻土参数监测网络,用模型厘清气候变化与多年冻土退化及其环境效应之间的关系。     

青藏高原热喀斯特湖与多年冻土的相互作用

为深入理解热喀斯特湖与多年冻土间的相互作用, 本文以青藏高原北麓河盆地典型热喀斯特湖区域为例, 构建考虑热传导和热对流过程的水-冰-热耦合模型, 对热喀斯特湖作用下的多年冻土退化特征及热喀斯特湖的水均衡进行模拟,计算地质环境和气候变暖对热喀斯特湖水均衡和冻土的影响。研究结果表明: 热喀斯特湖周围冻土逐步退化并形成贯穿融区, 导致地下水循环模式发生改变;在地表温度作用下, 形成的活动层厚度为3.35 m;热喀斯特湖在整个模拟时段内表现为负均衡, 其排泄量在285~388 a间显著增加;地层渗透性能决定了热喀斯特湖和生态环境的发展方向;气候变暖加速多年冻土向季节冻土转变。研究结果可为进一步认识寒旱区生态水文过程提供科学依据。