RCP4.5情景下中国季风区及降水变化预估

本文使用国际耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)中共46个全球气候模式的数值试验结果,通过对中国区域的年、夏季和冬季降水气候态的模拟能力评估,择优选取了18个气候模式用来预估RCP4.5情景下21世纪中国季风区范围、季风降水及其强度变化。结果表明,相对于1986~2004年参考时段,RCP4.5情景下多数模式和所有模式集合平均在不同时段内均模拟出中国季风区面积、季风降水及其强度的增加趋势,最明显的时段出现在2081~2099年。其中,季风区面积扩张是导致季风降水增加的主要因素。在机制上,热力与动力条件变化均有利于季风降水强度的增加以及更多的水汽进入中国东部,从而引起季风区范围的扩大。     

中国干湿区变化与预估

本文采用干湿指数对1962~2011年中国干湿区范围变化进行了集中分析,并利用CMIP5（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5）模式对其变化趋势开展了预估研究。结果表明,1962~2011年平均极端干旱区、干旱区、半干旱区、半湿润区和湿润区分别占中国陆地总面积的2.8%、11.7%、22.4%、32.6%和30.5%。期间,中国区域年干湿指数总体上呈现下降趋势,空间上表现为西部湿润化和东部干旱化的特征。显著缩小的是湿润区和极端干旱区,半湿润区、半干旱区和干旱区则显著扩大,这表明中国气候敏感区域在扩张。春季和秋季干湿指数变化趋势的空间分布与年平均的较为一致,冬季西北呈干旱化,夏季东南部地区为湿润化。相对于参考时段1986~2005年,在RCP4.5（Representative Concentration Pathway 4.5）情景下18个气候模式中位数的预估结果中,降水仅在东南南部减少,而潜在蒸散发在全区域增加,由于潜在蒸散发的增量超过了降水的增幅,中国区域将整体趋于干旱化,仅在西北地区呈湿润化特征;未来湿润区、干旱区和极端干旱区缩小,气候敏感性高的半湿润区和半干旱区仍将扩大。     

长江流域气候变化高分辨率模拟与RCP4.5情景下的预估

基于长江流域142个气象站1986—2005年月降水和气温数据,评估由MPI-ESM-LR模式驱动的CCLM区域气候模式对长江流域气温和降水的模拟能力,并采用EDCDF法对气温和降水预估数据进行偏差校正。结果表明：该区域气候模式能较好地模拟出长江流域平均气温的季节变化和空间分布特征,但模拟值无论在季节还是年际尺度上均高于观测值。对降水而言,该模式不能较好地模拟出降水的季节分布特征,导致春季、冬季及年模拟值高于观测值,而夏季和秋季模拟值低于观测值。总体而言,该模式对气温的模拟效果相对较好。偏差校正后的预估结果表明：在RCP4.5情景下,长江流域未来（2016—2035年）平均气温相对于基准期（1986—2005年）将升高0.66℃,年降水量将减少2.2%。     

中国干湿变化的高分辨率区域气候模式预估

本文使用三个全球气候模式驱动下的高分辨率区域气候模式RegCM4的试验数据,首先评估了RegCM4对参考时段（1986～2005年）中国干燥度指数（AI）的模拟能力,而后根据典型浓度路径中等排放（RCP4.5）情景下RegCM4试验对中国未来干湿变化进行了预估研究。结果表明,RegCM4能够合理模拟中国区域AI的空间分布。两种潜在蒸散发计算方法得到的参考时段AI在空间分布和数值上存在一定差异,尤其是在中国西部高海拔地区和北方地区。在三个全球气候模式驱动场作用下的RegCM4预估试验中,21世纪中期（2046～2065年）和末期（2081～2098年）中国区域平均AI较参考时段分别减小2%～4%和2%～5%,其中西北中部变湿,其他地区均变干。不同地区未来干湿变化的主要影响因素存在差异,西北中部降水变化为主导因素,其他地区主要受控于升温所引起的潜在蒸散发变化。     

RCPs情景下汉江流域未来极端降水的模拟与预估

采用应用于跨行业影响模式比较计划(ISIMIP)的5个CMIP5全球气候模式模拟的历史和未来RCP排放情景下的逐日降水数据,在评估模式对汉江流域1961—2005年极端降水变化特征模拟能力的基础上,进一步计算了RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5排放情景下汉江流域未来2016—2060年极端降水总量(R95p)、极端降水贡献率(PEP)、连续5 d最大降水(RX5d)和降水强度(SDII),结果表明:RCP4.5情景下的极端降水指数上升最明显,R95p和RX5d分别较基准期增加12.5%和8.2%,PEP增加3.2个百分点,SDII微弱上升。在不同排放情景下,PEP均有一定的增幅,以流域西北和东南部增幅较大;R95p在流域绝大部分区域表现出一定的增加,且流域东南部和北部是增幅高值区;RX5d在RCP2.6和RCP4.5情景下整体表现为增加的特征,但在RCP8.5情景下整体表现为减少的特征。对极端降水预估的不确定性中,SDII的不确定性最小,RX5d的不确定性最大;不确定性大值区主要位于流域东部、东南部和西北部部分区域。     

基于高分辨率模拟数据RCP4.5情景下的华中区域气候变化预估

基于RegCM4.4高分辨率区域气候模式数据和华中区域1986—2005年逐日气象观测资料,在对模式模拟性能检验的基础上,对中国华中区域未来不同时期、1.5℃和2℃温升阈值下气候变化进行预估.结果表明:模拟结果能较准确反映出区域气温、降水年内变化特征及空间分布特征;与观测值相比,气温模拟值偏低、降水模拟值偏大;与198...     

我国西北地区干湿变化特征及其未来预估

基于降水量、土壤湿度、径流量和干旱指数等多种气象要素,系统分析研究了近60年我国西北地区的干湿特征演变规律,并利用最新的第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）多模式模拟结果对该区域未来干湿变化特征进行了预估。结果显示：近60年来我国西北地区的降水量、土壤湿度和径流量均呈现出由东南向西北递减的空间分布格局;冷季的降水量和径流量明显低于暖季,但土壤湿度和干旱指数在冷暖季节差异不显著。西北地区年降水量、土壤湿度和干旱指数均呈现显著增加的趋势,增幅分别为5.07 mm/10 a、3.89 mm/10 a和0.26/10 a,特别是2000年后增加的趋势更显著,且变湿幅度最大主要出现在西北西部;而径流量在2000年之前呈现明显下降的趋势,而2000年后显著增加。在未来气候变化情境下,21世纪中期（2031～2060年）和后期（2071～2100年）西北地区呈现出湿润化的趋势,并且21世纪后期的湿润化程度更显著,高等排放情景（SSP5-8.5）比中等排放情景（SSP2-4.5）下湿润化更明显。本研究可为我国西北地区气候变化的影响评估提供参考依据。     

RCPs情景下贵州省气候变化预估分析

使用国际耦合模式比较计划第五阶段CMIP5的模式结果,在不同RCP情景下对贵州省未来气温、降水进行了预估。通过对气温、降水的模拟值和实测值的标准化均方根误差的评估得知,模式对贵州省气温的模拟能力较强,对降水的模拟能力相对较差。预估结果表明:未来在RCP8.5、RCP4.5和RCP2.6情景下贵州省气温均是明显的上升趋势,降水小幅度增加,增温(增湿)速率分别为0.5℃/10a(1.0%/10a)、0.2℃/10a(0.9%/10a)和0.1℃/10a(0.6%/10a),到了21世纪末期相对于基准期气温(降水)分别增加4.5℃(5.2%)、2.3℃(5.4%)和1.3℃(4.2%)。空间分布总体上增温幅度从西南向东北逐渐变大,而降水相对于基准期变化的区域性差异较大。总体来说,21世纪温室气体浓度越高,增温增湿速率越快。     

SSPs情景下福建省未来极端降水的模拟与预估

基于最新一代CMIP6全球气候模式模拟的历史和未来SSPs排放情景下的逐日降水数据和高分辨率逐日格点观测数据,采用泰勒图和分位数映射法评估订正模式性能,计算并分析SSP2—4.5和SSP5—8.5情景下福建省21世纪近期(2021—2040年)、中期(2051—2070年)和末期(2081—2100年)8个极端降水指数的变化。结果表明：在参照期(1991—2010年)经过分位数映射法偏差订正后,各极端降水指数模式模拟与观测更加接近,其空间相关系数、均方根误差和标准差的模拟性能都大幅提升。21世纪各个阶段,福建省年累积降水量(Prcptot)、极端暴雨日数(R50mm)均多于参照期,且越到后期、高排放情景下增幅越大。大于10 mm的降水日数(R10mm)和极端大雨日数(R20mm)则是增减各异,R10mm表现为福建东北部减少、其他大部分地区增加,R20mm表现为SSP2—4.5情景下21世纪近期福建西北部减少、而其他情景和时段均增加。表征降水强度的最大1 d降水量(Rx1day)、最大连续5 d降水量(Rx5day)和日降水强度指数(SDⅡ)在未来全部增加,且沿海地区增幅高于内陆地区。持...     

CSIRO Mk3.6.0模式及其驱动下RegCM4.4模式对中国气候变化的预估

使用区域气候模式RegCM4.4,对全球模式CSIRO-Mk3.6.0在RCP4.5情景下的气候变化试验结果（1950-2100年）在东亚地区进行25 km动力降尺度试验,比较了CSIRO-Mk3.6.0和RegCM4.4预估中国地区的21世纪气候变化。结果表明,两个模式预估未来中国地区气温持续升高,升温幅度具有区域性特征,RegCM4.4预估区域平均升温幅度低于CSIRO-Mk3.6.0,但二者年际波动基本一致。两个模式预估未来降水在中国西部以持续增加为主,东部则表现出较大的不一致性,预估区域平均年降水量变化不大,呈现冬季明显增加,夏季微弱减少的特点。此外,为了解区域气候模式对中国降水预估的不确定性,对本研究和以往RegCM3使用相同分辨率模拟得到的未来降水预估进行了对比,两个区域模式预估中国西部大部分地区未来降水一致性增加,东部存在明显不一致（冬季中、高纬除外）。     

Projected Changes of Palmer Drought Severity Index under an RCP8.5 Scenario

The potential change of drought measured by the Palmer Drought Severity Index(PDSI)is projected by using a coupled climate system model under a Representative Pathway 8.5(RCP8.5)scenario.The PDSI changes calculated by two potential evapotranspiration algorithms are compared.The algorithm of Thornthwaite equation overestimates the impact of surface temperature on evaporation and leads to an unrealistic increasing of drought frequency.The PM algorithm based on the Penman-Monteith equation is physically reasonably and necessary for climate change projections.The Flexible Global Ocean-Atmosphere-Land System model,Spectral Version 2(FGOALS-s2)projects an increasing trend of drought during 2051–2100 in tropical and subtropical areas of North and South America,North Africa,South Europe,Southeast Asia,and the Australian continent.Both the moderate drought(PDSI–2)and extreme drought(PDSI–4)areas show statistically significant increasing trends under an RCP8.5 scenario.The uncertainty in the model projection is also discussed.     

1961—2010年云南干湿气候变化

利用15个站点1961—2010年日照时数、降水量和平均温度等气候资料,计算云南5个区域各季节相对湿润度指数,分析云南干湿气候变化特征。结果表明,相对湿润度指数可定量、准确地表达云南各区域自然气候干湿程度,能客观反映云南干湿气候的波动变化和区域性差别。20世纪90年代中期以来,云南干季、雨季潜在蒸散量呈增大变化趋势,同期降水量有减小的趋势变化,从而在气候变暖背景下引发云南气候的干旱化趋势。干季各地相对湿润度指数年际波动变化大,年代际差异明显;雨季各地干湿状况年际波动相对较小,且呈现明显的周期性波动变化趋势。云南5个区域的干湿气候变化既有一致性也有差异性：滇中和滇西南比较一致,滇西北与滇东南差异明显,滇西北与滇东北雨季差异突出、干季较为相似。     

中国干湿状况和干湿气候界限变化研究

选取全国616个地面气象台站1975-2004年的地面资料,通过Penman-Monteith公式计算的参考蒸散确定湿润指数（W）,按W为0．03、0．2、0．5和1．0把中国分为极干旱、干旱、半干旱、半湿润和湿润5个干湿区,给出了湿润指数的变化趋势和变异状况的地理分布,讨论了湿润指数的年代际变化特征。结果表明：湿润状况显著增加的地区主要为新疆西北部和中国的西南部,干旱化显著的地区主要在青海的东部、甘肃的南部和四川北部;干湿状况变化从中国的东部向西部逐渐增大,中国的西南地区干湿状况最为稳定;20世纪80年代初全国的平均干湿状况发生变化,由干旱趋向湿润,30a来半湿润、湿润地区干湿状况年际变化大,半干旱区和湿润区增多,半湿润区减少。     

浑善达克沙地气候特征及其气候变化分析

利用浑善达克沙地及其周边气象台站1965～2001年气候资料,运用统计方法,分析浑善达克沙地主要气候因子的时空变化,结果表明：浑善达克沙地气候要素存在着明显的经向分异和一定程度的纬向分异;1965～2001年间,浑善达克沙地绝大部分地区的年平均气温呈明显上升趋势,季平均气温也有较明显的上升趋势,年平均风速变化有较明显的减小趋势,春季风速减小趋势最为明显;沙地大部年、季降水量变化趋势不甚明朗,年蒸发量呈较平缓下降趋势,年干湿度呈缓慢升高趋势。     

中国西北夏季干湿特征分析

近45 a来中国西北夏季干湿的长期变化趋在不同的分区内有所差异,但位于西北西部的地区目前正处于偏湿阶段,而西北东部的地区目前正处于偏干阶段,同时整个西北地区近45 a来偏旱的年份多于偏湿的年份;东亚大槽比较稳定、深厚、新疆脊强,副热带高压偏东偏南是中国西北干旱年500 hPa高度场的显著特点,而东亚大槽比较浅薄、新疆脊比较弱,副热带高压偏西偏北是湿润年500 hPa高度场的显著特点。     

大兴安岭气候干湿变化及对森林火灾的影响

明确气候变化背景下大兴安岭林区气候干湿状况特征,揭示其对森林火灾的影响,可为该区域森林火灾管理和森林资源保护提供科学依据。基于大兴安岭林区1974—2016年标准化降水指数（SPI）,采用统计分析和对比分析方法,系统研究不同干湿情景对森林火灾发生次数及过火面积的影响,并讨论不同等级干旱对其影响的异同性。结果表明:1974—2016年,年、季尺度上大兴安岭林区气候均呈湿润化趋势。森林火灾发生次数多（少）和过火面积大（小）与气候的干湿状况（等级）基本一致,但森林火灾的发生次数与气候干湿状况相关更为密切。年尺度上,SPI与火灾次数呈负相关,与过火面积的自然对数则呈较弱的负相关;季尺度上,各季节SPI与对应的林火次数和过火面积自然对数均呈显著的负相关,但与过火面积的相关程度差异较大,以春季相关最为显著,秋季次之,夏季则相对较弱;不同季节SPI与年林火次数和过火面积自然对数呈负相关,前一年冬季SPI对当年火灾次数的贡献最大。可见,气候干湿状况对森林火灾的影响存在明显的滞后效应。SPI不仅能较好地反映区域气候的干湿状况,亦能较好地指示森林火灾发生的可能性及发生火灾的过火面积的相对变化情况,可为森林火灾预测和管理提供科学依据。     

未来气候情景下冬小麦潜在北移区农业气候资源变化特征

基于区域气候模式系统PRECIS输出的RCP4.5气候情景数据分析表明,相较于1981-2010年,至2071-2097年冬小麦种植北界将平均向北移动147.8 km,北移面积约1.86×105 km²。选取代表光、温、水资源的9项农业气候资源指标,探究未来情景下,2021-2097年冬小麦潜在北移区内农业气候资源变化特征,结果表明：(1)相较于基准时段(1961-1990年),未来潜在北移区内光照资源变化呈减少趋势;热量资源呈明显增加趋势,在21世纪末的30年,波动性加大;降水资源整体增加趋势不明显,但波动性亦呈现增大趋势。(2)未来潜在北移区内,2030T (2021-2050年)、2050T (2041-2070年)和2070T (2061-2090年)时段光照资源在研究区域的东北部减少幅度较大,而在西南部较小;热量资源在研究区域的北部增加比南部明显;降水资源则主要在研究区域的东北部增加明显。