中国旱涝格局演变(1961-2050年)及其对水资源的影响

利用中国气象局提供的483个气象站1961-2000年月降水数据以及ECHAM5/MPI-OM气候模式输出的1961-2050年月降水数据,分别计算其月SPI值,分析中国过去40年来及未来3种排放情景(A2:温室气体高排放情景;A1B:温室气体中排放情景;B1:温室气体低排放情景)下旱涝格局的演变;同时分析了8个水文站...     

SRES A1B情景下德令哈盆地2016-2075年气候变化预估

利用ECHAM5/MPI-OM模式SRES A1B气候情景下预估2016-2075年间60 a的气温及降水资料,通过分析其总体趋势、年代际变化及突变特征,研究德令哈盆地未来气候的变化趋势。预估结果显示：2016-2075年,德令哈盆地气温将可能呈上升趋势,四季及年平均气温的变化总体上基本保持一致,上升幅度在3～4 ℃之间,其中夏季和全年的增温速率相对较大;降水量在未来60 a将基本保持平稳,有微弱的下降趋势,年际间变化以夏季最为显著,降水不均将易导致极端气候事件的发生;无论气温还是降水,预估未来都将有突变发生,气温将在2035年前后发生一次突变,降水量则分别在2030 s末和2040 s初各发生一次突变。     

IPCC-AR4模式对中国21世纪气候变化的情景预估

利用政府间气候变化委员会(IPCC)第四次评估报告提供的13个新一代气候系统模式的模拟结果,分析了不同情景下(高排放SRES A2、中等排放A1B、低排放B1)中国区域未来100年的气候变化。结果表明,21世纪中国气候预估显著变暖、变湿,世纪末变暖范围在1.6℃~5℃之间,年降水量增加1.5%~20%。在A2、A1B和B1情景下,21世纪末期增暖幅度依次为5.3℃、4.3℃和2.8℃,平均3.5℃,年降水量预估增加依次为11%、9.6%和6.4%,平均达7.5%。气温和降水变化的地理分布显示:北方增温幅度大于南方,降水的增加也主要集中在北方。冬季变暖最明显,降水则在冬、春季增加较显著。模式预估结果的不确定性分析表明,新一代全球系统模式对21世纪中国气候变化预估的可靠性得到了提高。     

三江源区径流演变及其对气候变化的响应

利用水循环模型、统计检测、对比分析等手段对三江源区水循环过程进行了分析,模拟和检测了1958-2005 年黄河源区出口唐乃亥站、长江源区直门达站、澜沧江源区昌都站汛期、非汛期和年径流过程的变化趋势。在此基础上,检测CSIRO和NCAR两种气候模式A1B和B1 排放情景下未来2010-2039 年源区出口断面的径流演变趋势,对比分析了气候变化的影响。研究表明过去48 年三江源区出口唐乃亥站年径流和非汛期径流过程呈显著减少趋势,而直门达和昌都站径流过程变化趋势并不显著。这将导致对黄河中下游地区的水资源补给显著减少,加剧黄河流域水资源短缺。气候变化背景下,未来30 年黄河源区径流量与现状相比有所减少,尤其是在非汛期,将持续加剧黄河中下游流域水资源短缺的现象。长江源区径流量将呈增加趋势,而且远远高于现状流量,尤其是在汛期,长江中下游地区防洪形势严峻。而澜沧江源区未来30 年径流量均高于现状流量,但汛期和年径流变化并不显著,而非汛期径流变化存在不确定性,CSIRO模式B1 情景显著减小,而NCAR模式B1 情景显著增加。气候变化对长江源区径流影响最显著,黄河源区其次,而澜沧江源区最小。     

气候与土地利用变化对汉江流域径流的影响

作为联结大气圈和地圈的纽带,水文循环同时承受气候变化和土地利用/覆被变化（LUCC）的双重影响,然而大多数的水文响应研究主要关注未来气候变化对径流的影响,忽略了未来LUCC的作用。因此,本文的研究目的是评估未来气候变化和LUCC对径流的共同影响。首先采用2种全球气候模式（BCC-CSM1.1和BNU-ESM）输出,基于DBC降尺度模型得到未来气候变化情景;然后,利用CA-Markov模型预测未来LUCC情景;最后,通过设置不同的气候和LUCC情景组合,采用SWAT模型模拟汉江流域的未来径流过程,定量评估气候变化和LUCC对径流的影响。结果表明：① 未来时期汉江流域的年降水量、日最高、最低气温相较于基准期（1966—2005年）,在RCP 4.5和RCP 8.5浓度路径下,分别增加4.0%、1.8 ℃、1.6 ℃和3.7%、2.5 ℃、2.3 ℃;② 2010—2050年间,流域内林地和建设用地的面积占比将分别增加2.8%和1.2%,而耕地和草地面积占比将分别减少1.5%和2.5%;③ 与单一气候变化或LUCC情景相比,气候变化和LUCC共同影响下的径流变化幅度最大,在RCP 4.5和RCP 8.5浓度路径下未来时期年平均径流分别增加5.10%、2.67%,且气候变化对径流的影响显著大于LUCC。本文的研究结果将有助于维护未来气候变化和LUCC共同影响下汉江流域的水资源规划与管理。     

多模式预测气候变化及其对雪冰流域径流的影响

冰川覆盖流域的雪冰融水对河川径流有重要的调节作用。气候变化影响雪冰融水过程和数量变化,河川径流过程和径流量相应变化,其程度与流域冰川情况相关。通过利用CMIP5气候模式输出气象数据驱动流域水文模型,模拟研究天山地区3个不同冰川覆盖率河流(库玛拉克河、玛纳斯河、库车河)的径流对气候变化的响应。结果表明:随着未来气温和降水的持续增加,3个流域的雪融水均有增加,冰融水变化受冰川覆盖面积的影响,在各个流域变化不一致。径流变化主要受降水增加和雪冰融水变化的综合影响,在未来情景下各流域径流均有增加,分别增加了5.8%～14.3%(库车河)、2.9%～11.4%(玛纳斯河)、12.9%～47.1%(库玛拉克河),且冰川覆盖率越大的流域,预估径流不确定性变化区间受冰融水影响越大。预估3个流域的径流、雪冰融水年内分布变化表明,各河流的春季融雪时间提前和融雪量增加使得流域春季径流量较历史时期增大;在夏季,受雪冰融水变化的影响库车河、玛纳斯河夏季径流峰值量减小,而库玛拉克河径流峰值量增加,且预估的各流域夏季径流变化不确定性区间明显大于其它季节。     

黄河上游夏季流量对气候变化的响应及未来趋势预估

本文从气候变化的角度出发, 研究黄河上游龙羊峡水库夏季流量与流域气候条件的响应关系及流量预估模型, 并根据区域气候模式输出数据降尺度生成的未来气候情景, 对未来龙羊峡夏季水库流量进行了预估。结果表明:近35 年来, 黄河上游夏季气温升高、蒸发增大, 降水略有减少;黄河上游龙羊峡水库平均入库流量呈递减趋势, 夏季流量对流域降水量、平均最高气温及最低气温的响应显著;未来两个时期(2020s、2030s)龙羊峡夏季流量均较基准期(1988-2010 年)减少, 但在不同气候变化情景下流量变化有所差异, 其中A2 情景下夏季平均流量分别减少23.9%(2020s)和19.8%(2030s), B2 情景下分别减少14.4%(2030s)和17.3%(2030s), 据此, 未来气候变化对黄河上游流域夏季流量的可能影响将弊大于利, 但仍具有较大不确定性。     

气候变化对我国东北国际河流的影响研究

利用流域月径流模型分析气候变化对东北国际河流的定量影响。对黑龙江流域边境地区典型子流域呼玛河和绥芬河流域进行月径流模拟计算。应用建立的径流模型丹析了气候变化情景下天然径流的可能响应。计算结果表明,在5种大气环流模式给出的二氧化碳浓度倍增条件(2030年)的气候变化情景下,由于气温、降水的变化,多年平均径流将增加或减少,幅度在-3.72％至 5.81％之间。     

基于模式优选的21世纪中国气候变化情景集合预估

未来气候变化情景预估是制定气候变化应对和适应策略的科学基础。本文利用参与耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）的30个气候模式的模拟数据,通过评估各模式对历史气候变化的模拟能力,筛选出模拟区域气候变化的最优模式组合,进而建立偏最小二乘回归（PLS）集合预估模型,据此利用最优模式模拟结果预估区域温度和降水变化情景。通过与历史数据的对比,研究发现本文基于最优模式建立的PLS集合预估模型不仅优于传统的多模式集合平均,而且也优于利用全部模式建立的PLS集合预估模型,体现了模式优选过程的重要性。本文基于优选模式的PLS集合预估模型预估结果表明：① 21世纪各区域温度将持续上升,且冬半年升温速率总体大于夏半年,北方地区升温速率总体高于南方地区;RCP 4.5排放情景下温度上升先快后慢,转折点出现在21世纪中期,RCP 8.5排放情景下,呈持续增加趋势,至21世纪末的升温幅度约为RCP 4.5情景的2倍。② 21世纪各区降水变化均呈显著增加趋势,并表现出高排放情景大于低排放情景,少雨区大于多雨区的特征,但是降水增加过程伴有明显的年代际波动。对比发现,传统的等权重集合平均全部模式（EMC）方法预估的中国夏季变暖速率高于冬季,且降水基本呈线性增加,有悖于全球变暖的基本特征及中国降水具有鲜明的年代际变化特征的基本认识。因而,本文预估的温度和降水变化特征均更符合中国气候变化的基本规律。     

气候变化对高寒山区流域径流量的模拟及预测

柴达木盆地气候干旱、水资源缺乏、生态脆弱,盆地周围的高寒山区是其重要的水资源形成区。关注柴达木盆地高寒山区流域未来气候变化及相应径流变化具有重要意义,然而相关研究较少。本研究选取柴达木盆地东北部典型高寒山区流域—巴音河上游祁连山区,采用局部缩放法和方差缩放法,基于实测降水、温度数据对CMIP6下BCC-CSM2-MR模式SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5 3种气候情景未来气候变化数据进行校准,将校准后的气候数据与SWAT模型耦合,模拟及预测历史及未来时期气候变化对巴音河出山径流的影响。结果表明,SWAT模型对巴音河出山径流的模拟效果满足评价标准,其适用性较好;巴音河上游祁连山区在3种气候情景下,2015—2100年降水量、最高温度、最低温度、出山径流量均增加,暖湿化趋势较为明显;3种情景下,2015—2100年巴音河流域地表径流将呈现先增加后减少的趋势。侧向流、地下径流、总产水量、融雪量将呈现增加趋势。研究结果可为柴达木盆地水资源管理和可持续发展提供科学依据和理论支撑。     

IPCCSRES情景下新疆未来气候变化格局分析

全球气候模型（GCM）提供了有效的方法来评估全球气候变化的过程,并可预估包括人类活动因素驱动在内的未来气候变化情景。然而其较低的分辨率并不能捕捉到那些地表特性复杂区域的气候变化特性。因此,使用包括区域气候模型（RcM）、偏差校正法和统计方法等方法在内的降尺度方法来处理GCM的原始数据以达到评估区域的气候变化的目的。本研究应用使用偏差校正法中的delta方法将24个GCM在IPCC三种气候变化情景下的月尺度数据水平分辨率降尺度到0．5℃,进而用于分析新疆未来气候变化格局。基于降尺度后的计算结果与GCM模型原始数据比较表明：降尺度方法可以改善复杂地表和地形的区域气候变化预估特征,并降低GCM生成的气候数据在新疆地区的不确定性。结果表明：AIB、A2和B1三种情景模式下年均气温和年降水量在21世纪早期具有相似的空间格局与变化趋势,到21世纪中期会产生波动变化。年平均气温在A1B,A2和B1三种情景下到21世纪末将分别达到10℃,11．1℃和8．5℃;与此同时,年降水量将会有波动性的增加趋势。在2020—2070年间,AIB情景下区域年平均气温大于其他两个情景。A1B情景下的年降水量在2020-2040年间也大于其他两个情景。然而,在不同的情境下年平均气温与年降水存在很大的不确定性。不同情景下年平均气温的差异达6℃,而年平均降水差异大约200mm。在区域气候变化格局方面,到21世纪末,在天山中部、伊犁河流域、天山南部和塔里木河下游的年平均气温的增长要比准噶尔盆地、帕米尔高原和昆仑上北坡的小。年降水量在南疆西部呈现出轻微的下降趋势,但是在昌吉,吐鲁番,哈密和阿尔金山北部呈现出增长趋势。     

气候变化对淮河流域水资源及极端洪水事件的影响

利用法国国家气象研究中心气候模型（Centre National de Recherches Météorologiques Climate Model, CNRM）典型代表性浓度路径（Representative Concentration Pathway, RCP）情景资料和可变下渗容量模型（Variable Infiltration Capacity Model,VIC）,分析了淮河流域未来气温、降水、水资源及可能洪水的变化趋势。结果表明,淮河流域未来气温将持续升高,RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下未来2021~2050年较基准期（1961~1990年）升幅分别约为1.13℃、1.10℃和1.35℃;流域降水可能呈现略微增加趋势,3种排放情景下2021~2050年降水较基准期将分别增加5.81%、8.26%和6.94%;VIC模型在淮河流域具有较好的适用性,能较好地模拟淮河流域的水文过程,在率定期和检验期,模型对王家坝站和蚌埠站模拟的水量相对误差都在5%以内,日径流过程的Nash-Sutcliffe模型效率系数（NSE）在0.70以上,月径流过程的NSE达到0.85以上。气候变化将导致淮河流域水文循环强度增加,流域水资源总体将可能呈增加趋势,王家坝站和蚌埠站断面洪水事件的发生可能性将增大。     

未来气候情景下我国北方地区干旱时空变化趋势

干旱是我国北方地区最为突出的环境问题。根据WCRP耦合模式输出的未来气候变化逐月资料,基于降水-蒸发力标准化干旱指数（SPEI）,分析了IPCC SRES A1B、A2和B1三种情景下,2011-2050年我国北方地区干旱状况的时空变化趋势。结果表明：中国北方地区未来40 a呈现干旱化倾向,其中轻度和中度季节性干旱发生频率降低,重度和极端季节性干旱发生频率增加,增温引起的地表蒸发增加是极端干旱频发的主要原因。A1B、B1和A2情景下,2040s整个北方地区极端干旱频率增加、强度增强、影响范围明显扩大。极端干旱的增加可能给农业生产带来风险,采取有效应对措施,将有利于区域农业的可持续发展。     

三江源区径流演变及其对气候变化的响应(英文)

Runoff at the three time scales(non-flooding season,flooding season and annual period) was simulated and tested from 1958 to 2005 at Tangnaihai(Yellow River Source Region:YeSR),Zhimenda(Yangtze River Source Region:YaSR) and Changdu(Lancang River Source Region:LcSR) by hydrological modeling,trend detection and comparative analysis.Also,future runoff variations from 2010 to 2039 at the three outlets were analyzed in A1B and B1 scenarios of CSIRO and NCAR climate model and the impact of climate change was tested.The results showed that the annual and non-flooding season runoff decreased significantly in YeSR,which decreased the water discharge to the midstream and downstream of the Yellow River,and intensified the water shortage in the Yellow River Basin,but the other two regions were not statistically significant in the last 48 years.Compared with the runoff in baseline(1990s),the runoff in YeSR would decrease in the following 30 years(2010-2039),especially in the non-flooding season.Thus the water shortage in the midstream and downstream of the Yellow River Basin would be serious continuously.The runoff in YaSR would increase,especially in the flooding season,thus the flood control situation would be severe.The runoff in LcSR would also be greater than the current runoff,and the annual and flooding season runoff would not change significantly,while the runoff variation in the non-flooding season is uncertain.It would increase significantly in the B1 scenario of CSIRO model but decrease significantly in B1 scenario of NCAR model.Furthermore,the most sensitive region to climate change is YaSR,followed by YeSR and LcSR.     

全球气候变化对黄河流域天然径流量影响的情景分析

本文从干旱指数蒸发率函数出发,以HadCM3 GCM对降水和温度的模拟结果为基础,在IPCC不同发展情景下,分析了未来近100年内黄河流域天然径流量的变化趋势。研究结果表明,在不同气候变化情景下,多年平均年径流量的变化随着区域的不同而有显著差异,其变化幅度在-48.0%²03.0%之间。全球气候变化引起的多年平均天然径流量的变化从东向西逐渐减小。就黄河流域而言,2006²035年、2036²065年、2066²095年A2情景下（人口快速增长、经济发展缓慢）多年平均天然径流量的变化量分别为5.0%、11.7%、8.1%,B2情景下（强调社会技术创新）相应的变化分别为7.2%、-3.1%、2.6%。     

共享社会经济路径下中国碳中和路径预测

科学地预测和分析不同情景下中国碳中和路径有助于碳中和目标的合理推进,但当前研究仍缺少结合碳源—汇变化趋势的综合性分析与应用国际耦合模式情景的系统性分析。本文运用WITCH综合评估模型与IBIS植被动态模型模拟了各共享社会经济路径情景下21世纪中国碳源—汇路径,对中国碳中和时间及路径进行预测分析。研究发现：① 中国碳汇逐年值存在3~4 a的周期性波动。RCP6.0气候情景下中国碳汇总量均值稳定在约0.30 Gt C/a;RCP2.6气候情景下中国碳汇总量均值呈下降趋势,到2065—2100年下降至约0.18 Gt C/a。② 中国碳排放总量受到世界经济社会发展路径与政策强度的共同影响,在中高强度减排政策下中国碳排放均在2025—2030年达峰后呈下降趋势,其中SSP1/SSP4—高强度碳减排政策情景下碳排放在2060年降至约0.30 Gt C/a并实现碳中和目标。③ 基于典型碳中和情景的路径研究,实现碳中和目标应积极促进清洁能源技术进步与应用,推进非电力能源向电力能源转变,推广生物质能源及CCS技术,并积极倡导电动汽车的发展。     

Progress in China’s climate change study in the 20th century

IPCC (2001) pointed out that the earth's climate was undergoing a remarkable change with characteristics of global warming over the past 100 years. The latest research showed that the global mean surface temperature has increased by about 0.6 oC since 1861. It is very likely that the last 20 years in the 20th century was the warmest decades. The Northern Hemisphere temperatures in the 20th century appeared to have been unprecedented during the past millennium. The research also indicates th…     

20世纪中国气候变化研究

Studies on the 20th century climate change in China have revealed that under the background of global warming over the past century,climate in China has also experienced significant change with mean annual temperature increased by about 0.5 °C.More reliable results for the latter part of the 20th century indicate that the largest warming occurred in Northwest China,North China and Northeast China,and the warming in winter is most significant.Although no obvious increase or decrease trends were detected for mean precipitation over China in the past half century,regional differences are very distinct.In the middle and lower reaches of the Yangtze River,precipitation increased,while that in the Yellow River Basin markedly decreased.Studies suggest that climate change in China seems to be related not only with the internal factors such as ENSO,PDO,and the others,but also with the anthropogenic effects such as greenhouse gas emissions,and land use.The future climate change studies in China seem to be important in narrowing understanding the nature of China's climate change and its main causes,since it is significant for projection and for impact assessment of climate change in the future.     

气候变化对小麦生物量影响的概率预测和不确定性分析

气候变化对农业生产的影响和适应一直是学界关注的重点。但是,由于气候模式输出、排放情景、尺度转换、模型参数化等研究过程中存在的不确定性,往往导致研究结果也存在较大的不确定性。为减少研究结果的不确定性,本研究综合了IPCC 四个排放情景(A1FI、A2、B1、B2) 以及5 个全球气候模式(HadCM3, PCM, CGCM2, CSIRO2, ECHAM4) 的输出结果,基于英国CRU 气候中心的20 个未来情景数据库,生成全球平均温度升高1℃(GMT+1D)、2℃ (GMT+2D)、3℃ (GMT+3D) 下研究站点的气候日值中值情景数据,利用过程模型CERES-Wheat 和概率预测方法研究CO₂肥效作用和GMT+1D、GMT+2D、GMT+3D对我国小麦主产区小麦生物量的影响。研究结果表明:CO₂肥效作用可以补偿由于温度升高而造成的小麦生物量减产且补偿作用随着温度的升高而增加。当有CO₂肥效作用时,灌溉小麦和雨养小麦生物量均增加,且随着温度的升高生物量的增长程度增大,相同情景下,雨养小麦生物量的增高概率大于灌溉小麦。当不考虑CO₂肥效作用时,灌溉小麦和雨养小麦生物量均降低,且灌溉小麦生物量减产的概率大于雨养小麦减产概率。