气候变化对中国农业温度阈值影响研究及其不确定性分析

气候变化影响的温度阈值已经成为国际谈判的焦点问题。利用区域气候模式和作物模型相连接的方法，在50 km×50 km的网格尺度上模拟了IPCC (International Panel of Climate Change) SRES (Special Report on Emissions Scenarios) A2和B2情景下2011—2040年、2041—2070年和2071—2100年我国3种主要粮食作物（水稻、小麦和玉米）的平均单产变化情景，结合同时段的中国地区温度升高状况分析了造成我国主要粮食作物产量持续下降的升温阈值，并对阈值研究中的不确定性进行了初步分析。结果表明：如果同时考虑升温和CO2的肥效作用对作物的影响，目前预测的气温升高范围（0.9～3.9℃）中将不存在威胁我国粮食生产的温度阈值；而如果仅考虑升温对作物的影响时，全国平均温度升高2℃以后，将导致我国粮食单产水平的持续下降，威胁未来的粮食生产；气候变化适应措施如充分灌溉、播种期的调整和品种更替对阈值的确定有一定的影响，如单考虑充分灌溉可以使上述升温阈值延后到2.5℃左右，而播种期的调整和品种的更替也会对产量和产量变率造成一定的影响，进而调整温度阈值；目前研究的不确定性主要来源于情景、方法和适应措施3个方面。     

中国21世纪气候变化的情景模拟分析

利用HadCM2和ECHAM4气候模式比较分析了温室气体排放综合效果相当于CO2浓度逐年递增1％情景下中国区域21世纪地面气温和降水量的变化趋势。结果表明：在温室气体渐进递增情景下，至21世纪末期，相对于1961-1990年的气候基准值，全国地面平均气温增幅可达5—6℃。与地面气温的变化相比，降水量的波动幅度较大，但全国范围内降水量变化的总趋势也是增加的。中国区域地面气温和降水量变化的地理分布显示：降水量的增加主要集中在南方区域，HadCM2预测21世纪末期降水增加可达0．9mm／d，ECHAM4预测可达0．6mm／d；ECHAM4模式模拟的气温增幅比HadCM2高，尤其是在冬季及中国北方和青藏高原地区，而HadCM2模式模拟的降水量的增加较大，但两个气候模式模拟的地面气温和降水量变化的总趋势大体一致。     

我国东南沿海地区海岸锋生的数值模拟

本文用ＰＳＵ／ＵＣＡＲ中尺度模式ＭＭＲ对黑潮暖流海域海洋边界层大气的斜压性对我国东南沿海地区局地环流及天气影响的数值模拟分析表明：在有利的大尺度背景风场向岸东风的作用下，我国东南沿海地区夜间可以有海岸锋生成，黑潮暖流影响锋生强度，并使沿海岸一带区域夜间降水增大。     

中国粮食生产的综合影响因素分析

采用模型模拟的方式, 根据中国社会发展规划, 将未来社会经济发展情景与区域气候模型、水资源模型和作物模型相连接, 综合评估和分析未来中国的粮食生产状况, 以期为宏观决策提供科学参考。结果表明, ①气候变化将影响未来三大作物单产, 如果不考虑 CO₂ 肥效作用, 未来雨养作物单产将受到更大冲击; 当灌溉条件保障后, 水稻受到冲击更大, 单产降低最多, 尤其是 A2 情景。如果考虑 CO₂ 肥效作用, 未来玉米平均单产变化不大, 小麦单产明显增加, 尤其是雨养小麦, 水稻单产也有所增加。②未来气候变化、水资源、社会经济发展将影响中国三大作物的需水量和农业供水量, 导致水稻、灌溉玉米和小麦的播种面积下降, 而雨养小麦和玉米的播种面积上升。③未来气候变化、 CO₂ 肥效、水资源和土地利用变化对粮食生产的影响较为复杂, 依情景和时段的不同而不同。农业可用水资源对粮食总产的影响最不利, 致使三大作物粮食总产量明显降低, 成为未来粮食生产的主要限制因素, 尤其是水稻生产; 土地利用对总产的负面影响最小; 气候变化和 CO₂ 的相互作用可使总量少许增加。未来各情景下水稻受到冲击最大, 而小麦和玉米则表现为不同程度的增产。     

气候变化适应行动实施框架

气候变化适应对脆弱地区和贫困群体更为重要。尽管我国急需采取适应行动,但由于缺乏可操作性的模式和评估方法,目前实际的适应行动还略显滞后。本文建立了一个适应行动实施框架,主要包含六个核心步骤,从气候风险、适应目标、适应措施、技术优化、实施示范到监测评估,基本涵盖了适应行动的关键内容。框架的构建具有一定的通用性和借鉴性,可以帮助适应实施者开发综合和战略性的适应措施。适应行动框架是一个开放和可更新的体系,可根据实践过程中新的认识,对适应行动做一定的再设计和调整,实施过程中还可提炼适应的基本信息和确定适应的优化技术。     

气候变化的影响阈值与中国的粮食安全

利用区域气候模式和作物模型,模拟了IPCC SRES A2和B2情景下未来中国粮食作物的单产变化,结合人口和经济发展,分析了气候变化对农业生产影响的温度阈值。结果表明：不考虑CO2的肥效,气候变化对农业生产影响的温度阈值可能在2.0～2.5℃左右;考虑CO2的肥效,农业生产不存在温度阈值。考虑了技术和贸易因素后,忽略CO2肥效,A2情景下的基本粮食安全有可能存在问题;考虑CO2的肥效后,气候变化不会影响到中国的粮食安全。     

温室效应引起的江淮流域气候变化预估

选用英国Hadley中心的RCM-PRECIS模式进行江淮流域气候变化的数值模拟。在验证了PRECIS在江淮流域模拟能力的基础上,对未来CO₂增加后江淮流域的气候变化响应进行了预估。结果表明：在B2情景下,整个江淮流域都将继续增暖,到本世纪末（2071-2100年）区域年平均温度将增加2.9℃,夏季将可能出现更多的高温事件,而冬季极端低温事件减少;降水量呈增加趋势,强降水（尤其是120 mm以上的降水）日数也将增多。     

区域气候模拟系统对西北太平洋热带气旋活动的模拟分析

利用ERA-Interim再分析数据提供侧边界条件,驱动Hadley气候预测与研究中心研发的PRECIS区域气候模拟系统,检验PRECIS对1996-2005年西北太平洋热带气旋活动的模拟能力.经与实况资料的对比结果表明:PRECIS能够有效模拟影响热带气旋活动的热力与动力环境场以及西北太平洋热带气旋生成与路径的分布特征;模拟的热带气旋逐年生成频数与实况相比,相关性显著,生成频数空间分布的高值区与实况对应一致;模拟的路径频数分布与实况相比总体一致.但模拟的中国南海海域生成的热带气旋与实况相比偏多,路径频数集中在南海东北部;模拟热带气旋的北移路径偏少,强度偏弱.     

北疆地区1955—2009年气温、降水变化特征的时间序列分析

依据北疆地区1955-2009年月平均气温、降水资料,运用线性倾向的最小二乘法分析北疆年、季平均气温及降水的演变趋势;为增强突变分析结果的可信度,运用Mann-Kendall检验、滑动T检验及累计距平法对北疆年平均气温、降水的进行突变检测;运用Morlet小波变换分析了年平均气温、降水的周期性特征。结果表明：近55a北疆地区年平均气温及降水量在波动中整体呈上升趋势,气候倾向率分别为0.332℃/10a及0.016(mm/d)/10a,且发生突变时间分别在1988-1990年之间及1986年较明显;四季平均气温及降水也呈增加趋势,其中冬季增温最大,夏季较其它各个季节增温不显著,秋季在四季中降水量增加显著;年平均气温变化在8a,12-13a以及21a时间尺度上的均存在周期振荡,其中8a振动周期表现稳定,为1955-2009年的主要周期;年平均降水量在5-7a,12-14a及32a时间尺度上振荡比较明显,其中5-7a及12-14a较32a振动周期表现较弱,32a为1955-2009年的主要周期,其周期表现稳定。     

基于SPI与相对湿润度指数的1961-2009年东北地区5-9月干旱趋势分析

依据东北地区1961-2009年71个气象台站月平均气温、降水资料,运用标准化降水指数（SPI）与相对湿润度指数等干旱指标分析了东北地区5-9月的干旱趋势。结果表明：1961-2009年,东北大部分地区在5-9月呈干旱化趋势,仅在黑龙江大兴安岭北部、黑龙江西南部以及黑龙江与吉林的东部交界处表现为湿润化;东北三省干湿震荡主要周期大约为22-24a,近49a发生了4次干湿交替,突变年为1976及1996年。就干旱发生范围而言,近49a东北地区干旱面积呈上升趋势,以1996年为分界线,农作物干旱受灾比在吉林增幅最大,辽宁次之,黑龙江最小,采用SPI与相对湿润度指数评价东北地区干旱较符合实际。就干旱发生频率而言,高值区主要集中在东北西部,特别是黑龙江的齐齐哈尔与大庆地区、吉林的白城地区及辽宁的朝阳地区。干旱与极端干旱的发生频率在1981-1990年较低,在2001-2009年最高,而极端干旱发生频率增加幅度明显高于一般干旱。