太阳常数的微小变化在气候变化中的作用

将复杂的气候系统抽象为含有云辐射动态反馈过程的高度非线性气候模型,利用分岔理论,分析了该模型的平衡态及其稳定性。计算结果表明,云反照率反馈、地表反照率反馈和水汽反馈是气候系统呈现多平衡态结构的主要因素,是气候变化复杂性根源,而云放射率反馈对系统结构的影响,只有在强烈的水汽放射率反馈条件下才表现明显。较强的地表反照率反馈和水汽放射率反馈,均可在太阳常数仅有微小变化时就能导致全球气候突变。     

一堆气候模式的灵敏度分析

在本文中我们设计了一个只有垂直方向的一维气候模式。该模式可以用来研究大气中CO_2气体浓度从330增加到660ppm时地面温度的变化。同时我们将分析几个反馈机制对气候系统灵敏度的贡献,其中包括大气湿度反馈、云反馈和地面反射率反馈等机制。     

耦合模式热带太平洋云—气候反馈模拟误差评估

云—气候反馈是热带海气相互作用的重要过程, 同时也是气候模拟的难点。本文利用IPCC AR4提供的耦合模式20世纪模拟试验结果和观测资料, 通过滤波和经验正交展开 (EOF) 的方法将热带太平洋海表温度的年际变化和年代际变化信号分别提取出来, 然后再分别计算观测和模式在年际和年代际时间尺度上云—辐射和热通量反馈特征, 发现在上述两个时间尺度上, 耦合模式模拟的云—辐射和热通量的反馈都要比观测和再分析资料的偏弱。反馈偏弱的可能原因是模式中热带大气对流和云对海表温度变化的敏感性比真实大气要偏弱。值得注意的是, 尽管耦合模式热带太平洋年代际热力反馈偏弱, 但是耦合模式模拟的热带太平洋南北纬10°之间海表温度的年代际增温趋势与观测相当。进一步分析表明, 只用年代际热力反馈来解释热带太平洋的气候变化是不够的, 还必须考虑动力反馈对于海表温度变化的调节作用。     

海表热通量反馈及海温变率

海气交界面的能量交换与海洋平流共同决定海表面温度(sea surface temperature,SST)异常的形成、维持与衰减。基于作者近期的研究,本文回顾了海表面热通量(surface heat flux,SHF)反馈以及SST方差与海表热通量及海洋热输送方差之间的关系。海表热通量异常可近似为一个与SST成正比的线性反馈项与一个大气强迫项之和。SHF的反馈参数取决于SST和SHF间的滞后交叉协方差以及SST自协方差。这种反馈总体上为负反馈,减弱SST异常,海表湍流部分起主导作用。最强的反馈可见于南北两半球的中纬度,最大值出现在大洋的西部和中部位置并延伸至高纬度地区。SHF反馈于北半球秋冬两季增强,春夏两季减弱。这些反馈特征在CMIP3耦合气候模式中得到合理的模拟。然而,多数模式中反馈的强度与再分析资料的估值相比略为偏弱。与再分析资料的估值相比,“平均模式”反馈参数比单一模式有更相似的空间形态以及较小的均方根差。基于海表面能量收支平衡,SST的方差可以表示为3个要素的积:1)海表面辐射和湍流通量以及海洋热输送的方差之和;2)一个衡量SST持续性的传输系数G;3)一个反映海表热通量以及海洋热输送之间协方差结构的有效因子e。SST方差的地理分布类似于海表热通量及海洋热输送的方差之和,但为G和e因子所修正。     

系统辨识(1):辨识导引

海气交界面的能量交换与海洋平流共同决定海表面温度（sea surface temperature,SST）异常的形成、维持与衰减。基于作者近期的研究,本文回顾了海表面热通量（surface heat flux,SHF）反馈以及SST方差与海表热通量及海洋热输送方差之间的关系。海表热通量异常可近似为一个与SST成正比的线性反馈项与一个大气强迫项之和。SHF的反馈参数取决于SST和SHF间的滞后交叉协方差以及SST自协方差。这种反馈总体上为负反馈,减弱SST异常,海表湍流部分起主导作用。最强的反馈可见于南北两半球的中纬度,最大值出现在大洋的西部和中部位置并延伸至高纬度地区。SHF反馈于北半球秋冬两季增强,春夏两季减弱。这些反馈特征在CMIP3耦合气候模式中得到合理的模拟。然而,多数模式中反馈的强度与再分析资料的估值相比略为偏弱。与再分析资料的估值相比,＂平均模式＂反馈参数比单一模式有更相似的空间形态以及较小的均方根差。基于海表面能量收支平衡,SST的方差可以表示为3个要素的积：1）海表面辐射和湍流通量以及海洋热输送的方差之和;2）一个衡量SST持续性的传输系数G;3）一个反映海表热通量以及海洋热输送之间协方差结构的有效因子e。SST方差的地理分布类似于海表热通量及海洋热输送的方差之和,但为G和e因子所修正。     

一非线性统计—动力气候模式及其降水预报试验

在带有线性反馈的统计－动力气候模式的基础，提出了一种非线性统计－动力气候模式，该模式的实质是用逐段线性化的统计－动力气候模式来描述气候系统的总体非线性特征。试验结果表明，该模式能更客观地预测气候变化。     

一非线性统计－动力气候模式及其降水预报试验

在带有线性反馈的统计－动力气候模式的基础上，提出了一种非线性统计－动力气候模式。该模式的实质是用逐段线性化的统计－动力气候模式来描述气候系统的总体非线性变化特征。试验结果表明，该模式能更客观地预测气候变化     

气候敏感度、气候反馈过程与2℃升温阈值的不确定性问题

气候敏感度是度量温室气体浓度升高和全球升温幅度关系的重要指标,当前气候模拟和气候预估中的很多不确定性问题,都直接和气候敏感度有关。气候敏感度的大小也决定着预估的气候变暖幅度的大小,直接影响到温室气体减排政策的制订。在简要回顾气候敏感度概念的提出和研究历史基础上,着眼于气候反馈分析,介绍了气候敏感度与辐射强迫和反馈过程的关系,总结了气候系统主要的反馈过程;根据大气层顶的能量平衡关系,利用CMIP5多模式结果介绍了平衡态气候敏感度和瞬态气候响应(包括累积碳排放的瞬态气候响应)的估算原理和方法,总结了气候敏感度不确定性的来源,并以"2℃阈值"问题为例,介绍了气候敏感度对预估结果不确定性的影响。随着观测资料的积累和气候模式的发展,继续减少气候敏感度的不确定性、估算包含碳循环的敏感度、利用地球系统模式规划最优碳排放路径是未来本领域主要的研究方向。     

IPCC AR6报告解读：地球能量收支、气候反馈和气候敏感度

文中对IPCC第六次评估报告（AR6）第一工作组（WGI）报告的第七章关于地球能量收支、气候反馈和气候敏感度中的重要内容进行了凝练,并简要总结该方面的最新研究成果和结论。评估显示,自工业革命以来,人类活动造成的有效辐射强迫（ERF）为2.72 [1.96~3.48] W/m²,其中,均匀混合温室气体的贡献为3.32 [3.03~3.61] W/m²,气溶胶的贡献为-1.1 [-1.7~-0.4] W/m²。净的气候反馈参数为-1.16 [-1.81~-0.51] W/(m²∙℃),云仍然是气候反馈整体不确定性的最大来源。平衡态气候敏感度（ECS）和瞬态气候响应（TCR）可用于评估全球平均地表气温对强迫的响应,是衡量全球气候响应的有效手段。ECS和TCR的最佳估计分别为3.0 [2.0~5.0]℃和1.8 [1.2~2.4]℃。     

IPCC AR6对地球气候系统中反馈机制的新认识

气候反馈反映了气候系统内部对外界干扰的适应过程,在很大程度上影响对未来气候变化的预估。本文对政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告（AR6）中有关气候反馈的内容进行了梳理。相比第五次评估报告（AR5）,AR6对云反馈的认识有了较大提高,尤其是副热带海洋上空低云的反馈。AR6认为在高信度上云反馈参数为正值,即对气候变化起到一种放大效应。不过,云反馈的不确定范围在所有反馈机制中依然是最大的。除了普朗克反馈外,其他反馈机制（包括水汽、温度直减率、地表反照率、云、生物地球物理和非CO₂生物地球化学反馈）均在正值区间或零附近,总体上对气候变化起到放大效应。AR6对总的气候反馈的估计值为-1.16 W·m^-2·℃^-1,5%～95%的置信区间为[-1.81,-0.51] W·m^-2·℃^-1。随着气候平均态的增暖,气候反馈参数很可能会更靠近正值。     

Changes in polar amplification in response to increasing warming in CMIP6

由于全球变暖,极地地区的气候经历了明显的变暖放大.在本项研究中,我们根据CMIP6模式的三种变暖情景(SSP1-2,6,SSP2-4.5和SSP5-8.5)下,极地放大变化对各个反馈机制(包括普朗克,温度递减率,云,水蒸气,反照率反馈,CO2强迫,海洋热吸收和大气热传输)的响应进行了分析.结果表明,通过用“辐射核”方法...     

对二维气候能量平衡模式中辐射和动力学参数化的一些看法

全球性气候及其变化在很大程度上依赖于各种物理过程之间的相互反馈.Budyko和Sellers首先分别提出了南北方向一维气候能量平衡模式来研究极冰-反照率的反馈对气候的影响.由于水汽和云层是决定对流层内短波和红外辐射收支的主要因子,而地面温度又直接影响水汽的含量,故各种辐射-对流方案也已被广泛地应用在垂直方向的一维气候模式中.陈英仪和巢纪平近几年来设计了同时含有南北和垂直方向变化的二维     

青藏高原与邻近海区热状况及其影响研究综述

本文综述了青藏高原与邻近海区热状况关系及其对大气环流和我国天气气候影响研究的主要进展。从青藏高原的观测试验、高原热状况、邻近太平洋与印度洋海温,以及年际、年代际变化,对大气环流和我国天气气候的重要影响,青藏高原与邻近海区热状况的关系等方面,总结了关于青藏高原热状况和邻近海区海温变化的研究成果及其重要意义。在此基础上,提出了青藏高原热状况和邻近海区热状况及其对环流和天气气候可能产生的影响,并对青藏高原与邻近海区热状况的关系,提出了未来需要进一步研究的科学题目。     

黄山、天目山第四纪冰期气候

本文计算了黄道倾斜的温度灵敏度参数,其中考虑了天顶角反馈、生物反射率反馈和潜热反馈。经过计算表明,在有冰雪反射率的情况下,天顶角反馈的重要性,以及反馈机制在米兰柯维奇冰期理论中的重要作用。这种全球性的冰期气候背景对中国东部气候的影响是十分重要的。本文还以第四纪冰期庐山气候的研究为基础,进一步计算了冰期黄山、天目山的温度与冰雪质量平衡,指出冰期低温的春秋季十分有利于降雪和冰雪积累的。文中经过理论推算得出第四纪中国东部山地的雪线高度;它与地理地质学的考察结果很相近。最后计算得出,在有利地形条件下,黄山500年的冰雪净积累厚度可达200米以上,天目山也接近于100米左右。     

青藏高原表面温度对温室气体增加的响应及其不确定性:基于CMIP6的研究

近几十年来,青藏高原呈现显著增暖趋势,准确预估青藏高原未来气候变化对农业、生态系统、社会经济和人类生存与发展有着重要的科学意义。本研究基于CMIP6模式中18个模式在CO₂浓度突然4倍(abrupt-4×CO₂)强迫下的实验结果,运用气候反馈响应分析方法(CFRAM),研究温室气体强迫下青藏高原增暖响应、进行归因分析并讨论其模式间差异的来源。结果表明,高原地表增暖在很大程度上是温室气体强迫和正的水汽反馈造成的,并通过反照率反馈、云反馈以及地表热存储过程进一步放大,表面感热和潜热过程抑制了升温的幅度。其中,反照率反馈是造成青藏高原变暖比全球陆面平均增暖更强烈的原因。高原增暖响应的不确定性主要由云反馈贡献,其次是反照率反馈以及水汽反馈,但被感热和潜热过程削减。     

气候反馈对温度空间模态的依赖性:IPCC AR6解读

依据政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告(AR6)第一工作组(WGI)报告第七章的内容,详细解读了气候反馈对温度空间模态的依赖性。与第五次评估报告(AR5)相比,AR6对于地表温度空间模态演变在驱动气候反馈变化中作用的理解已有了较大提升。AR6认为,在温室气体强迫下,北极在21世纪的增温幅度很可能大于全球平均水平,南极在百年时间尺度上的增温要强于热带地区;同时,在百年时间尺度上热带太平洋东部的变暖幅度大于西部,即热带太平洋东-西向海表温度梯度减弱。极地放大效应(尤其是南半球)和热带太平洋东-西向海表温度梯度随时间的变化是影响未来气候反馈如何演变的关键因素。随着地表增温空间模态的演变,气候反馈(尤其云反馈)预计将在未来几十年的时间尺度上逐渐增加,对气候变化更多是起放大作用。     

基于碳中和及气候适应性原则的被动式建筑应用潜力研究——以重庆市为例

气候变化及其广泛影响推动世界各国实施碳中和战略。本文从碳中和建筑理论体系入手,提出碳中和与气候适应性的建筑设计基本原则,强调对被动式建筑全生命周期内的节能效益(运行碳)和实施成本(隐含碳)平衡的动态考量,并且根据场域气候和城市形态特点,关注被动式建筑对场域风、热、光等物理环境特征的适应与反馈。进一步从场域与气候、建筑类型、围护结构、通风、采光、可再生能源利用及其他技术方面,识别重庆市被动式建筑的碳源/汇情景,探讨重庆市“湿热、湿冷、弱风”气候特征下,应用被动式策略降低建筑碳排放的潜力,借此推动重庆市净零碳城市建设。     

高原季风年际变化的初步分析

高原近地层夏季为热低压,冬季为冷高压控制,与此气压场相应还存在一冬夏盛行风向相反的季风层,即“高原季风”。高原季风对高原地区气候的形成及我国西部地区的旱涝有明显的影响。研究高原季风的年际变化规律可为中长期预报提供一定的气候背景。高原季风的基本特征(即冬季为冷高压,夏季为热低压),反映在600mb高度距平图上最为清楚。本文将通过对600mb高度距平场的分析,讨论高原季风的年际变化及其对我国西部一些地区旱涝的影响。从测站密度来看,高原地区的600mb图要比500mb图更好,因为前者有大量地面记录可以利用。     

生物圈变化与气候

近百年来全球气候变化的总趋势是地面气温逐渐变暖*[1],虽然40—60年代有一些小的波动。一般认为当代气侯变暖的主要原因是大气中CO_2及其它温室气体的增加。而CO_2的增加,又主要是由于人类进入工业化社会后煤、石油等矿物燃料的燃烧所造成的。然而也有不同的看法,Woodwell[2]详细讨论了生物圈变化的极重要的潜在作用,他认为到上世纪末采伐森林和扩大耕地已经成为大气中CO_2的第二种来源,它在数量上和迄今由于使用地下燃料所造成的CO_2源相当,因此应该重新评价现有CO_2的循环模式。图1是Robock[3]1985年给出的包括植被在内的气侯反馈图,植被通过与大气成份、反射率、蒸散等过程的反馈而与气候相互作用。因此必须高度重视研究生物地球化学过程和物理过程及其对气候的影响,还必须研究人类活动对这些过程的干扰。本文将分四个问题对此进行简单介绍和评述。     

《四川省气候综合图集》

正四川省气象局主编该图集以世界气象组织规定的1981-2010年的平均作为气候值,使用四川省全部所辖的国家基准气候站、国家基本气象站、国家一般气象站的观测资料,并对资料按相关规定进行统计、计算及整编而成,主要内容包括序图6幅,基本气象要素分布图185幅,气候变化图236幅,气象资源图56