新生代增温情景下自然火历史的研究

自然火是地球系统的重要组成部分,与气候、植被关系紧密。全球增温情景下,自然火的演化规律和控制因素已经成为学术界的研究热点,通过整理分析自然火实际监测记录、模型模拟结果以及古记录反映的自然火历史,发现还存在一些亟待解决的问题:全球不同增温情景下自然火增多还是减少?其控制因素如何改变?本文选取距今最近的地质历史时期新生代中的典型增温期"中中新世气候适宜期"和"全新世大暖期",对其自然火研究进行分析总结,归纳得出温度是增温情景下自然火的重要控制因素,但是不同地区自然火控制因素有所不同,雨热条件的季节分配、植被类型的演替、雷电和火山活动等因素也对自然火有重要影响。季风区气候变幅大、植被类型丰富,其自然火演化及控制因素具有复杂性,是自然火研究的重要区域,建议在今后研究中,在东亚季风区选择涵盖未来百年可能增温幅度的理想沉积记录,对其记录的自然火历史、增温幅度、植被演替进行系统研究,进而探讨未来增温情景下自然火的演化规律和控制因素。     

Temporal and spatial evolution of surface sediments characteristics in the Dagu River estuary and their dynamic response mechanism

Based on the 39 surface sediment samples collected in the flood season and the dry season in 2012 respectively and the measured hydrological data in October 2012, the sediment grain size characteristics has been analyzed and the response mechanism of surface sediments to estuarine hydrodynamics was revealed by calculating the range of waves and tidal currents. The results show that: (1) The grain size of the surface sediment samples decreased gradually from land to sea in the flood season. The fine sediment was redistributed under marine hydrodynamics in the dry season and the sediments showed coarser tendency ingeneral; (2) tidal current stirring sediment was very obvious in Dagu River estuary area, and wave stirring sediments mainly occurred in the tidal flat area and estuary sand bar area; (3) in the flood season, surface sediment sat the estuary were transported towards south and southeast. In the dry season, surface sediments were transported towards southwest at the north area of Jiaozhou Bay Bridge, and sediments were transported towards northeast area at the south of Jiaozhou Bay Bridge.     

ECHAM4/OPYC3海气耦合模式对东亚季风年循环及其未来变化的模拟

德国马普研究所海气耦合摸式ECHAM4/OPYC3对东亚地区2 m温度年循环的模拟尽管有一些偏差,但还是相当成功的.其模拟的东亚夏季风偏弱,而冬季风偏强,此偏差可能与2 m温度以及西太平洋副热带高压模拟偏差有关.该模式模拟的东亚季风区夏季降水量偏弱,这与上述夏季风环流的模拟结果是一致的.该模式较好地抓住了华北地区经向环流和降水量的年循环特征.利用最新的温室气体和SO2排放方案,即政府间气候变化委员会(IPCC)排放方案特别报告(SRES)的A2和B2方案,通过该模式111年的积分结果讨论了东亚季风气候在21世纪后30年中的变化,其主要结果为:全球变暖导致夏季海陆温差增大和冬季海陆温差减弱,进而使东亚季风环流在夏季加强,冬季减弱.长江流域和华北地区的夏季降水量显著增强,而后者的增强更为显著,使得东亚季风区的夏季多雨区向北延伸;东亚季风区9月份的降水量在两个方案中都显著增加,说明在全球变暖条件下东亚季风区的多雨季节将延迟一个月.     

我国西北地区21世纪季节气候变化情景分析

使用各国政府间气候变化专门委员会(IPCC)数据分发中心提供的7个全球海气耦合气候系统模式(CCC、CCSR、CSIRO、DKRZ、GFDL、HADL、NCAR)的模拟结果,对我国西北地区未来21世纪考虑温室气体增加(GG)和温室气体与硫化物气溶胶共同影响(GS)时,冬夏季的气候变化情景进行了分析.模式集成结果分析表明,我国西北地区的变暖趋势与全球、东亚和中国一致,但变暖幅度明显高于全球、东亚和中国.对未来100年各个季节线性倾向的分析表明,西北地区GG和GS时都是冬季变暖最大,可高达5～8℃/100a,且整个西北地区中新疆地区为最大变暖区.21世纪由于人类活动,西北地区最低温度和最高温度都将明显升高,其线性趋势可达4～6℃/100 a.由于全球气候模式对区域尺度的模拟存在较大的不确定性,未来需要作更多的深入研究.     

人类活动对气候影响的研究Ⅱ.对东亚和中国气候变化的影响

系统总结和介绍了20世纪90年代以来作者所开展的有关人类活动对东亚和中国气候影响的一系列研究活动.其中包括温室气体辐射强迫及其气候效应,大气微量气体的全球增温潜能,对流层和平流层气溶胶的辐射气候效应,气候系统外部因子对中国气候影响的总体评估,人类活动对中国和东亚地区未来气候变化的影响,以及20世纪和21世纪东亚及中国的气候变化.同时给出了一系列研究成果,这些研究成果对于正确认识和准确预测东亚地区以及中国气候变化具有十分重要的意义.     

我国短期气候动力预测模式系统的研究及试验

气候和气候异常对我国的国民经济发展具有重大影响,为提高短期气候预测的准确率,研究动力气候模式短期气候预测新技术至关重要.通过近5年的努力,建立了一套出月动力延伸预报模式,海气耦合的全球气候模式(AGCM+OGCM+海冰+高分辨率印度洋-太平洋海盆模式),区域气候模式季和年际尺度的业务动力模式组成的系统.初步把我国的短期气候预测水平由经验统计方法提高到定量和客观分析的水平上.在此基础上,已建成了一个具有物理基础的统计方法与气候动力模式相结合的综合气候预报系统.     

年代际气候变化研究

概括的介绍了中国科学家近几年在年代际气候变化方面的研究进展,包括中国气候的年代际变化特征,北大西洋涛动(NAO)和北太平洋涛动(NPO)与中国年代际气候变化的关系,北太平洋海面温度(SST)年代际模及其影响,大气环流系统的年代际变化以及气候突变问题.     

北极和南极表面温度对中低纬度海洋热强迫的响应

利用耦合了平板海洋模型的全球气候模式进行了大量的格林函数实验,以探究两极地区对于施加在中低纬度海域的热强迫的气候响应。结果表明,北极地区的气候不仅受到距离较近的北太平洋与北大西洋的影响,远离北极的热带太平洋以及南太平洋也对其气候有显著的影响,南极地区的气候则主要是受到邻近的南大洋的影响。通过经验正交函数法的进一步分析发现,北极响应最显著的区域包括波弗特海(Beaufort Sea)、拉普捷夫海(Laptev Sea)以及北极中心区附近;南极地区的响应主要集中在别林斯高晋海(Bellinsgauzen Sea)区域。另外,利用温度归因法对辐射反馈过程和大气能量输运分解发现,北极地区表面温度的响应主要是受到了反照率反馈以及垂直递减率反馈的影响,而南极地区的响应则主要是反照率反馈发挥了作用。     

全球变化背景下暖水珊瑚礁生态系统的适应性与修复研究

暖水珊瑚礁生态系统是热带海域最具生物多样性和代表性的生态系统之一。本研究分析了全球变化背景下暖水珊瑚礁生态系统的变化和风险,开展了受损暖水珊瑚礁生态系统退化和消失的致灾因子归因分析,综述了暖水珊瑚礁生态系统的适应性与修复技术研究。分析表明:①过去几十年来,暖水珊瑚礁生态系统快速退化,包括大面积白化和死亡、多样性明显减少和生态功能显著衰退,主要归因于海洋升温与人类活动等致灾因子的影响;②在温室气体高排放浓度情景下(RCP 8.5),相比工业革命前,到本世纪中叶,南海升温将可能远超过2℃,这表明南海暖水珊瑚礁生态系统正在逼近其气候临界点,即全球升温高于2℃时,90%~99%以上的暖水珊瑚将消失;③1980年代以来,海洋升温、海洋热浪和强热带气旋等海洋气候变化致灾因子对南海暖水珊瑚的危害性(影响的强度、范围和时间)明显增加,对暖水珊瑚礁生态系统产生了严重的影响;与此同时,近岸海域的过度或破坏性捕捞、采挖和潜水等人类活动,对暖水珊瑚造成了严重损害,增加了暖水珊瑚的气候脆弱性,而这种人类活动既是局部的,也是全球性的现象,使得暖水珊瑚更难以适应全球变暖的影响。分析还表明,为了增强暖水珊瑚适应气候与环境变化的恢复力(韧性),人们开展了诸多受损珊瑚礁生态系统的适应性与修复研究,但主要是采用无性繁殖或结合人工基质的修复方式,而应用有性繁殖技术恢复受损珊瑚礁的方式仍较少;最近,暖水珊瑚耐热的基因适应性研究取得了重要进展,为暖水珊瑚适应全球变暖提供了一种新的途径。本研究最后探讨了中国受损珊瑚礁生态系统的修复问题与对策。     

The GEOMON network of Czech catchments provides long-term insights into altered forest biogeochemistry: From acid atmospheric deposition to climate change

In 1994, a network of small catchments (GEOMON) was established in the Czech Republic to determine input–output element fluxes in semi-natural forest ecosystems recovering from anthropogenic acidification. The network consists from 16 catchments and the primary observations of elements fluxes were complemented by monitoring of biomass stock, element pools in soil and vegetation, and the main water balance components. Over last three decades, reductions of SO₂, NO_x and NH₃ emissions were followed by sulphur (S) and nitrogen (N) deposition reductions of 75% and 30%, respectively. Steeper declines of strong acid anion concentrations compared to cations (Ca, Mg, Na, K, NH₄) in precipitation resulted in precipitation pH increase from 4.5 to 5.2 in bulk precipitation and from 4.0 to 5.1 in spruce throughfall. Stream chemistry responded to changes in deposition: S leaching declined. However at majority of catchments soils acted as a net source of S to runoff, delaying recovery. Stream pH increased at acidic streams (pH < 6) and aluminium concentration decreased. Stream nitrate (NO₃) concentration declined by 60%, considerably more than N deposition. Stream NO₃ concentration was tightly positively related to stream total dissolved nitrogen to total phosphorus (P) ratio, suggesting the role of P availability on N retention. Trends in dissolved organic carbon fluxes responded to both acidification recovery and to runoff temporal variation. An exceptional drought occurred between 2014 and 2019. Over this recent period, streamflow decreased by ≈ 40% on average compared to 1990s, due to the increases of soil evaporation and vegetation transpiration by ≈ 30% and declines in precipitation by ≈ 15% on average across the elevational gradient. Sharp decreases of stream runoff at catchments <650 m a.s.l. corresponded to areas of recent forest decline caused by bark beetle infestation on drought stressed spruce forests. Understanding of the interactions among legacies of acidification and eutrophication, drought effects on the water cycle and forest disturbance dynamics is requisite for effective management of forested ecosystems under anthropogenic influence.