中国沿海地区对全球变化的响应及风险研究

中国沿海地区对全球变化的响应及风险具有高度的复杂性及不确定性,亟需深入开展相关研究。本研究着重回顾了近年来有关我国沿海地区陆域及海域对全球变化的响应特征、机制以及风险的若干研究成果。分析表明,自1960年代以来,全球变暖背景下我国沿海地区陆域及相邻海域的表面温度上升趋势十分显著,上升幅度和速率均高于全球平均值;生物与非生物的物候变化显著,温暖期(春、秋季)明显变长,并以东中国海(渤、黄、东海)最为显著;海洋物种地理分布变化、生物季节演替和群落结构与功能异常突显,赤潮、绿潮等生态灾害频繁,赤潮有年代际增加现象,热带海域珊瑚白化加剧。分析还表明,自1980年以来,我国沿海地区出现越来越多的高温热浪,沿海海平面持续上升并不断达到新高度,特别是破纪录的极端高海温事件、超强台风-风暴潮和极端高水位频发,这使得沿海地区社会-生态系统的气候暴露度不断增大;同时,沿岸海域富营养化、大规模围填海、破坏性以及过度捕捞等人类活动加剧了社会-生态系统的气候脆弱性,沿海地区的洪涝灾害严重,滨海湿地生境和生物多样性减少。未来不同气候情景下中国东部尤其是东中国海很可能是全球升温和海平面上升幅度最大的海区之一。这表明未来我国沿海地区的灾害风险格局趋于复杂多变。为此,本研究指出了急需深入研究我国沿海地区全球变化综合风险的若干科学问题与关键技术。     

南海表层水温场的时空特征与长期变化趋势

本文利用月平均表层水温（SST）、850hPa经向风和西太平洋副热带高压等资料分析了南海表层水温距平（SSTA）场的时空特征和长期变化趋势，并探讨了SST的年际和长期变化原因．结果表明，南海SSTA场分别存在着以全域同位相振荡和东南一西北向反位相振荡的两个主要模态．其中，前者是主要模态，以年际振荡为主，而后者则是次要模态，以季节振荡为主．进一步分析发现，南海中部的SST存在着显著的年际和年代际变化，并在1981年前后发生了一次由低到高的气候转变，而且南海中部SST的长期变化趋势非常明显，在1950—2006年间增温0．92℃．相关和合成分析表明，南海SST的年际和长期变化可能是由南海上空的经向风异常和西太平洋副热带高压的纬向变动引起的．     

东亚气候的年代际变化对中国近海生态的影响

回顾了近几十年来中国近海赤潮的发生,利用长时间序列NCEP、ERA-40、HadISST和SODA等大气海洋高分辨率的再分析资料以及经验正交函数（EOF）方法,分析了近50a来东亚气候的异常变化,包括东亚夏季大气环流的年代际变化,东亚大气环流散度场、中国近海表层海温（SST）和经向海面风应力的时空特征及其与中国近海环境和生态异常的联系.结果表明,20世纪70年代末以来,中国大陆东部和东海近岸从长江口至台湾海峡附近海域上空的低层大气辐合表现为年代际增强,与该海域赤潮的发生在气候态时间尺度上有显著的对应关系,而低层大气辐合的偏强则有利于该海域上升流的形成和加强,易促使沉积于海底的营养盐和蛰伏的赤潮藻孢囊（休眠细胞）运移至海水表层;并且,近30a来中国近海出现了SST持续上升和经向海面风应力不断减弱等有利于赤潮发生以及海洋生物地理分布变化的年代际气候异常现象.这表明东亚海洋大气的年代际异常可能是该海域20世纪70年代末以来赤潮等生态灾害频发和中国近海海洋生物地理分布变化尤其是鱼类物种北移的重要原因之一.     

中国近海变暖和海洋热浪演变特征及气候成因研究进展

近几十年来,气候变化背景下中国近海海表面温度（SST）显著上升且极端高海温事件（海洋热浪）频发,时常造成海洋生物大规模死亡和赤潮暴发等生态灾害。为此,文章回顾分析了中国近海变暖及海洋热浪的相关研究进展,包括海温变化趋势和变率、海洋热浪演变特征和气候成因,以及相关影响,并探讨了应对策略。研究显示,1960～2022年,中国近海尤其是东中国海（渤海、黄海和东海）变暖趋势显著,SST分别上升了1.02℃±0.19℃、1.45℃±0.32℃,主要受到东亚季风减弱和黑潮入侵增强的影响;而SST年际和年代际变率还与厄尔尼诺与南方涛动（ENSO）和太平洋年代际涛动（PDO）等大尺度气候因子有关。中国近海变暖还引起地理等温线明显向北迁移,造成季节性物候发生变迁（春季提前和秋季滞后）,并影响海洋生物生长节律、地理分布、群落结构和生态服务功能。自1982年以来,中国近海海洋热浪增多变强,最近十年（2010～2019年）尤其显著,其中,东中国海和南海（5～9月）海洋热浪平均发生频率分别是1980年代的20倍和4倍,并与热带印度洋偶极子和厄尔尼诺有较高的相关关系。趋频增强的海洋热浪对珊瑚礁等海洋生态系统和海水...     

21世纪海上丝绸之路海洋环境的气候变化与风暴灾害风险探析

海洋环境安全是21世纪海上丝绸之路(丝路)建设的重要保障。文章简要分析了丝路海洋环境关键要素和风暴以上等级灾害性热带气旋系统(简称风暴灾害)的气候变化特征,探讨了海洋环境变化和灾害风险的可能影响,并提出了有关的研究建议。分析表明,气候变化背景下,丝路海区的海水显著变暖、热比容海平面升高明显,丝路沿海洪水、风暴潮等高水位事件发生频次可能会增加,进而对港口建设和航线通畅造成较大影响。1940-2016年间,西北太平洋风暴灾害主要集中登陆和影响厦门以南沿海地区,其中,南海风暴灾害的路径分布自20世纪80年代后有向孟加拉湾周边地区拓展的趋势;登陆厦门以北的风暴灾害的路径分布和影响范围20年左右的趋势变化明显,近期有向南(厦门)集中推进的趋势,基于此,未来20年风暴灾害登陆路径和影响范围以向北迁移推进为主,这可能会在一定程度上有利于我国海上丝路建设的顺利开展和实施。而气候变化下强的热带气旋发生频次和登陆密集度有可能增加,随之可能带来更大的影响和损失。此外,北印度洋风暴灾害的影响范围也会向西和南扩展,以至经常影响阿拉伯半岛和索马里半岛;地中海西部海岸,在北大西洋飓风活动频次和强度增强的情景下,未来有可能存在风暴潮的威胁。今后加强开展气候变化与海洋环境灾害风险方面的观测和基础应用研究,是提升21世纪海上丝绸之路海洋环境安全保障水平的主要任务之一。     

A POSSIBLE IMPACT OF EL NIO MODOKI ON SEA SURFACE TEMPERATURE OF CHINA'S OFFSHORE AND ITS ADJACENT REGIONS

El Nio Modoki,similar to but different from canonical El Nio,has been observed since the late1970s.In this paper,using HadISST and NCEP/NCAR wind data,we analyze the relationship between El Nio Modoki and Sea Surface Temperature(SST)in the offshore area of China and its adjacent waters for different seasons.Our results show a significant negative correlation between El Nio Modoki in summer and SST in autumn in the offshore area of China and its adjacent waters,particularly for regions located in the east of the Kuroshio.It is also found that during El Nio Modoki period,anomalous northerlies prevail over the regions from the northern part of the Philippines to the offshore area of China,indicating that the northerlies are unfavorable for the transport of warm water from the western tropical Pacific to the mid-latitude area.Consequently,El Nio Modoki in summer may play a substantial role in cold SST anomalies in the offshore area of China and its adjacent waters in autumn through the influence of the Kuroshio,with a lagged response of the ocean to the atmospheric wind field.     

基于IPCC-CMIP5 预估21世纪中国近海海表温度变化

观测事实表明,近百年来全球气候经历了显著的变暖过程,并且在人类活动排放的CO_2等温室气体不断增加的前提下,未来变暖将会持续下去.利用IPCC第五次评估报告中34个CMIP5模式对于未来不同CO_2排放情景下的输出结果,评估了未来百年中国近海海表温度(SST)的变化趋势.结果表明,基于当前人类的CO_2典型排放速度(RCP4.5),中国近海的大部分海区在2030年以后普遍升温并将接近或超过1℃(相对于1970~2005年的历史海温).其中,中高纬度海区的升温速率最为明显,黄海、渤海和东海的增温幅度明显高于南海,在2030~2039、2060~2069年和2090~2099年间的升温将会分别超过1、2℃和3℃左右.在CO_2加倍排放的情景下(RCP8.5),渤海在21世纪末最大升温可能接近5℃,从而成为全球升温幅度最大的区域之一.由此可见,未来气候变暖背景下中国近海的环境生态将面临严重挑战,这也使得控制减少温室气体的排放、降低气候变化的风险成为当前的紧迫议题.     

长江口及邻近海域浮游植物生态系统气候变化综合风险评估

近几十年来,在气候变化和人类活动的影响下,我国近岸河口海域尤其是长江口及邻近海域生态灾害频繁发生,严重影响了海洋生态系统的健康及其服务功能。本研究基于政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）气候变化风险理论框架,构建了河口浮游植物生态系统的气候变化综合风险评估指标体系,并利用IPCC 第五次耦合模式比较计划（CMIP5）地球系统模式数据,分别计算分析了在温室气体低（RCP 2.6）、中等（RCP 4.5）和高（RCP 8.5）浓度排放情景下未来不同时期（2030—2039、2050—2059、2090—2099年）长江口及邻近海域浮游植物生态的致灾因子危害性、承灾体暴露度和脆弱性及其综合风险。结果表明： RCP 2.6、4.5和8.5情景下,到21世纪中期,致灾因子危害性均有明显上升,其中RCP 4.5和8.5情景下,到21世纪末,还将大幅度增加,且以RCP 8.5情景最为显著,而RCP 2.6情景下则相反,有所下降;RCP 2.6情景下,高暴露度区域主要位于长江口附近,不同年代的变化差异较小;RCP 4.5和8.5情景下高暴露度区域明显大于RCP 2.6情景,尤其是后者到21世纪末期扩大至长江口邻近海域;脆弱性总体呈现近岸高远岸低的分布特征,且变化均较小;RCP 2.6、4.5和8.5情景下,综合风险均呈现近岸高远岸低,且有增加的趋势,但以RCP 8.5情景最为明显,并在21世纪末达到最大。     

西北太平洋上层热含量的时空变化

基于全球月平均海温资料、137°E断面海温观测资料、同化水位资料和太平洋850 hPa纬向风资料,利用EOF、功率谱和最大熵谱等分析方法,分析了西北太平洋上层热含量的时空变化,并讨论了热含量变化与水位和赤道太平洋纬向风异常的关系.结果表明,西北太平洋上层热含量具有明显的年际和年代际变化;热含量的年际变化与热带太平洋大尺度海气系统异常相联系,即在El Ni(n)o期间,热含量减少,而在La Ni(n)a期间热含量增多;热含量在20世纪70年代末发生了一次气候跃变,在跃变前热含量偏多,而在跃变后则偏少;热含量与水位间存在着非常一致的同位相年际变化,而这种变化与赤道西、中太平洋的纬向风异常有关.