中世纪暖期南北半球气候变化特征与成因的模拟对比

利用通用地球系统模式CESM过去1500年气候模拟试验结果,对比分析中世纪暖期南、北半球气候变化特征及成因,对认识南、北半球暖期气候变化规律及其与外强迫变化的关系有重要科学意义。结果表明：中世纪暖期全球及南、北半球总体是变暖的,但仍存在峰谷变化,高纬地区增温幅度大于低纬地区,北半球中世纪暖期比南半球更为明显,其距平变幅也大于南半球。全球降水距平基本为正,南、北半球降水变幅基本相当,降水变化显著区域集中于低纬地区。太阳辐射是影响中世纪暖期全球及半球气温变化最显著的因素,火山活动对北半球气温变化也有较显著的影响。从全球尺度来看,降水由太阳辐射和火山活动共同影响,其中太阳辐射影响最为显著,但从半球尺度来看,火山活动是影响半球降水的重要因素。     

地理科学视角下的气候变化研究实践与思考

近几十年来,因气候变化异常而引发的一系列灾害事件已被世界各地的器测及实验记录所证实。深入探究不同时空尺度气候变化的特征与机理是建立气候变化与各类灾害事件耦合关系的前提。自然地理学是地理科学的分支学科之一,主要研究不同自然事件的空间分布特征及其演化机理,因此探究气候变化及各类灾害事件的时空分异规律及其互相耦合机制,是地理科学学科视角下气候变化研究的主要内容。本文以国家自然科学基金委员会地理科学学科2010—2021年与气候变化有关的面上项目、青年科学基金以及地区科学基金的申请和资助项目为研究对象,剖析学科领域内气候变化相关研究的资助现状,归纳并展望地理科学学科视角下气候变化研究的未来发展方向。结果表明,近十几年来,地理科学学科领域内气候变化相关研究的青年科学基金申请与资助量均逐年增长,显示出该学科方向人才储备规模不断扩大;面上项目的申请与资助量较为稳定;地区科学基金的申请量亦呈增加趋势,但资助量波动较大。依托单位中,中国科学院下属的6家研究院（所）是地理科学学科中气候变化相关研究的主要科研单位。目前,地理科学学科领域内的气候变化研究存在研究队伍区域分布不均、研究手段及内容相对单一、机理和...     

中国中世纪暖期气候研究综述

中世纪暖期是2000年来全球最重要的气候事件之一,关于中世纪暖期的研究,主要是通过各种代用资料重建气候序列。从目前的研究来看,能敏感响应环境变化的高分辨率的信息载体主要有冰芯、树轮、历史文献、湖泊沉积及石笋等。随着代用资料的开发,对于中世纪暖期的研究已经取得了丰硕的成果,但在中世纪暖期是否具有全球性,不同区域的起讫时间、增温幅度、内部波动以及成因机制等问题上还存在一定争议。主要原因是受重建资料敏感性与地域性限制,加上不同代用指标对气候变化敏感性的差异以及不同代用资料的方法、气候与环境意义等存在差异,定年存在误差。在中国,从对重建资料的整理分析来看,对于"中国是否存在中世纪暖期"这个问题,各研究者们没有达成一致的看法;对于中国中世纪暖期冷暖变化的研究,由于区域差异,东部重建资料以历史文献为主,而西部关于历史气候环境的相关记载很少,所以重建资料以冰芯、湖芯、树轮等为主。大多数的研究结果认为,西部的冷暖变化与东部有着明显的差异,其中最主要的是东部在900~1300 A. D.存在明显的温暖期,而西部则暖期不如东部明显。今后为了更加全面深入的了解中世纪暖期气候特征,应加强各种代用指标高分辨率序列的积累和定量化研究、各种代用指标和重建序列的综合集成研究及其与古气候模拟结果的比较研究,以期从动力学角度加深理解中世纪暖期的区域响应差异。     

过去2000年中国气候变化研究的新进展

回顾过去2000年中国气候变化的研究历史,总结了本领域在最近10年的新成果,并对未来研究动向进行了展望。主要内容包括：代用证据采集、过去2000年温度序列重建与冷暖期辨识、降水及干湿序列重建与变化特征分析、过去千年气候变化模拟与机制诊断、历史气候变化影响分析等。主要进展体现在：加密了中国气候变化代用资料的空间覆盖度,提升了2000年气候变化序列重建、资料分析和影响辨识等研究的定量化程度,深化了对中国过去2000年气候在年代—百年尺度的变化特征及其形成机制与影响的认识。为进一步揭示地球系统的变化规律,特别是更深入认识中国气候的时空变化规律提供了更好的基础。     

“过去300年中国东部季风区雨带进退图谱与模拟诊断”研究进展

“中国季风环境在不同时间尺度上的演化历史及其驱动机制”是我国全球变化研究所关注的核心科学问题之一。为深入系统地开展对这一问题的研究,国家自然科学基金委员会的《全球变化及其区域响应科学研究计划》在“十五”期间陆续启动了一系列重点项目,“过去300年中国东部季风区雨带进退图谱与模拟诊断”项目（编号40331013,2004年初起实施）就是其中之一。本项目旨在利用丰富的清代雨雪档案记载,重建1736年以来黄河中下游地区与江淮流域35⁴0个站点时间分辨率为月、季的降水序列;并分析该区域1736年以来年、年代际降水变化与雨带进退的时空特征分析,诊断该区域过去300年特征时段降水变化的成因及其动力学机理     

中国自然地理学中的气候变化研究前沿进展

气候学是自然地理学的重要组成部分;过去气候变化和当代气候增暖的影响与适应研究是中国自然地理学在气候变化领域的2个主要研究方向。本文综述了这2个研究方向的主要进展,包括：分别简述研究的意义、发展历程与主要科学问题;梳理总结中国过去气候变化重建与时空特征分析,历史时期气候变化的影响,全球增暖背景下中国气候区划变动特征,全球增暖对中国自然生态系统、水资源、农业等方面影响的区域差异,气候变化的综合风险区划等方面的前沿进展,特别是在各方面所取得的主要科学认识;以期为未来的深入研究,特别是编制相关领域和学科发展战略提供参考。     

“气候变化对西北干旱区水循环影响机理与水资源安全研究”项目启动

<正>2010年9月12-13日,全球变化研究国家重大科学研究计划"气候变化对西北干旱区水循环影响机理与水资源安全研究"项目启动会在北京举行。该项目是全球变化研究国家重大科学研究计划今年首批启动的19个项目之一。     

过去2000年亚洲气候变化(PAGES-Asia2k)集成研究进展及展望

介绍了国际过去全球变化研究计划(PAGES)过去2000年气候变化研究网络的设立背景、研究目的及亚洲在其中的独特性;总结了过去2000年亚洲气候变化(PAGES-Asia2k)集成研究的主要进展及中国的贡献,分析了当前在亚洲区域开展该项研究的主要问题及难点,并对未来研究进行了展望。亚洲历史悠久,高分辨率的代用资料丰富,是开展过去2000年气候变化研究的理想区域,但目前尚处于起步阶段。已有进展表明:在过去1200年中,亚洲830-1220年相对温暖,1340-1880年明显寒冷,20世纪则快速增暖;但亚洲气候类型多、变化过程复杂、区域差异大。因此,发展气候序列重建的新技术方法,提高重建序列的时、空分辨率、空间覆盖度和重建结果的精度,建立亚洲过去2000年气候代用资料数据库,集成重建过去2000年区域温度变化序列及干湿变化空间型,进而开展区域气候变化驱动机制与气候变化影响及适应研究,是该计划下一步的研究重点。     

地理课程应加强气候变化应对教育

全球气候变化是不争的事实。这些事实主要有:最近100年是过去1000年中最暖的,最近20年是过去100年中最暖的。自1860年有气象仪器观测记录以来,全球平均气温已升高0.6℃。我国气候变化趋势与全球气候变化总趋势基本一致。我国气候近百年来气温上升0.4～0.5℃,以东北、西北、华北地区变暖最为明显。以"气温升高"为主要特征的全球气候变化对农业生产布局及结构,对森林和其它生态     

中世纪暖期气候研究综述

中世纪暖期是过去2 000 a以来最为重要的一个时期。该温暖事件是否具有全球性特征,其变化是否具有同步性,温度和降水变化的幅度如何?依据大量的研究成果,虽然对中世纪暖期的气候变化不甚清楚,我们仍然认为这一事件很可能是全球性的,而非区域性的。各种证据表明该时期的温暖程度不及20世纪,而且中世纪暖期表现出不连续的特征,降水也存在区域差异,这主要是因为降水和温度有着不同的响应自然驱动的物理特性。大量重建和模拟显示,诸如太阳辐射和火山作用的自然因素可以解释这一时期的大部分气候变化特征,但气候系统内部的相互作用是不能被忽视的。因此,将内部因素和外部因素联合起来揭示气候变化的机制就显得非常重要。     

中国中世纪暖期气候变化的基本特征

对中世纪暖期（MWP）的时空分异和区域影响进行综合分析,关系到对近百年来全球气候变暖驱动力的正确认识,也有助于客观地解析20世纪气候变化增暖的历史地位.本研究对中国疆域内各个地区MWP的一些成果进行梳理和再思考,表明MWP在中国疆域内的存在是毋庸置疑的,但不同地区MWP表现出明显的时空差异.中国中东部地区在800—1300 AD存在明显温暖期,各种地质记录和文献记载都有较明显反映;虽然西北部MWP表现不很明显,但是众多石笋、湖泊沉积和风沙沉积也记录了500—1500 AD间呈现温暖湿润的气候特征;青藏高原各地MWP的表现差异明显,其中800—1100 AD暖期是高原东北部最暖的时期,而南部和西部最暖期分别出现于1150—1400 AD和1250—1500 AD.太阳辐射变化和火山活动可能是形成MWP的基本原因,而中国三大自然区下垫面条件的复杂多样性造成MWP发生过程和表现形式的时空分异.     

青藏地区高寒草地春季物候时空变化及其对气候变化的响应

植被物候是评估全球气候变化的重要指标,掌握其时空变化有利于理解陆地植被生态系统与气候变化间的关系。然而,当前关于青藏高原高寒草地春季物候(生长季始期,Start of Growth Season,SOG)变化趋势及驱动机制方面仍然存在诸多争议。本文基于MODIS-NDVI数据采用动态阈值法和偏相关分析等方法提取并分析青藏地区2000—2015年高寒草地SOG时空变化趋势和空间分异特征,结合同时期气象数据基于像元尺度直观量化其对气候变化响应的空间分布特征。结论如下:(1)2000—2015年青藏地区高寒草地SOG整体上由东南向西北逐渐推迟,同时呈现河谷地区早、高山地区晚的特征;(2)2000年以来青藏地区高寒草地SOG呈明显提前趋势,提前幅度约为0.33 d/a,但在不同的草地类型上存在差异。空间分布上,呈提前趋势的区域主要分布于青海东部、三江源地区,呈推迟趋势的区域主要集中分布于西藏阿里南部等区域;(3)研究时段内青藏地区高寒草地SOG与温度、太阳辐射量及降水量相关性均较明显,但相对于太阳辐射与降水量而言,SOG对气温的响应更为敏感。本研究结论对全球变化背景下植被一气候关系的理解及高原的生态安全建设具有一定的参考意义。     

中国过去2000年气候变化的评估

根据近20年中国在过去2000年气候变化研究领域的主要文献,对中国(特别是中国东部)过去2000年气候变化进行了综合评估。主要结论有：(1)在中国东部,虽然20世纪暖期的温暖程度非常明显,但至目前为止的研究结果显示,其温暖程度和波动幅度可能尚未超过过去两千年曾经出现过的最高水平。(2)中国东部降水同样存在数百年的趋势变化,且存在明显的区域差异,特别是华北与江南的低频变化趋势几乎相反。就东部地区的总体变化趋势而言：280′sAD以前,相对湿润;自280′SAD开始,逐渐变干;而至1230′SAD以后,则维持在一个相对较干的水平上。(3)中国西部的温度变化趋势与东部基本一致,但中世纪暖期与小冰期不如东部明显。(4)中世纪暖期,中国东部的华北地区相对干旱,江南则相对湿润;而在小冰期,华北地区则相对湿润,且整个东部地区的降水变率增大。     

澜沧江干流河谷盆地气候特征及变化趋势

关于气候变化，许多学者已在全球或全国范围内做过很多研究。但是全球气候变化是非同步的，受地形、自然条件的变更、人为活动的影响，区域气候将发生变化，特定地点的气候变化特征将具有时间和空间的特殊性。而且，区域气候变化研究对其经济等各方面发展具有十分重要的影响。为研究特殊区域-纵向岭谷区气候变化特征和趋势，把握区域气候对全球变化的响应程度，利用贯穿于澜沧江干流河谷盆地的18个气象站1960-2000年的观测资料，通过统计分析，探讨了干流河谷盆地区域的气温和降水的时空分布特征及其变化趋势。结果表明：澜沧江干流河谷盆地气温和降水总体上有自南部向北部递减的趋势，即南部的气温比北部高，降水比北部多。澜沧江干流河谷盆地气候变化与全球和全国气候变化趋势基本一致：气温变化总趋势是增温(年平均气温上升率为0．0152℃(2／a)，其增温率大于全国和全球的平均增温率；降水变化趋势则较为复杂，总体趋势为减少，但其变化规律不如气温明显；气温和降水的变化趋势具有明显的区域性和季节性，流域内各分区的气候变化幅度不同，时空分布也存在显著差异。澜沧江流域森林面积的减少乃是该区域气候变化的原因之一。     

内蒙古草地NPP变化特征及其对气候变化敏感性的CENTURY模拟研究

气候变化及其对植被净初级生产力的影响是全球变化研究的核心内容之一。基于空间化的CENTURY生物过程模型,分析1981-2010年内蒙古草地净初级生产力（NPP）的时空演变规律及其对关键气候因子的敏感性特征。结果表明：近30年内蒙古草地大部分区域NPP呈下降态势但趋势并不显著,全区平均降速约为1.17 g C/m²·a;NPP年代际变化时空差异较大,1980s至1990s约69.65%的区域NPP下降,1990s至2000s NPP下降加剧,下降面积较前者扩大了17.50%;NPP对降水与温度的敏感性特征空间异质性较强,但总体上区域降水减少可能是近30年内蒙古草地NPP下降的主要因素,温度升高同样会导致草地NPP下降,但作用程度较小。     

中国中世纪气候异常期温度的多尺度变化特征及区域差异

中世纪气候异常期（MCA,约950-1250年）是地球气候变化史上距今最近的长达数百年的典型温暖气候阶段,因此常被作为研究温暖气候及其影响与适应问题的主要历史相似型而备受瞩目。综合利用近年所发表的长度超过千年的中国4个区域（东北、西北、东中、青藏高原）高分辨率气候变化重建结果,结合历史文献的冷暖记载,采用集合经验模态分解的方法,对MCA期间中国温度的年代—多年代—百年尺度波动特征及其区域差异进行了分析。结果显示：从全国总体看,尽管在12世纪中后期存在数十年的相对冷谷,但在百年尺度上,10-13世纪是过去2000年中持续时间最长的显著暖期,且这一温暖期的起讫时间和温暖程度存在区域差异。各个区域温度变化序列的集合经验模态分解表明：在准30年尺度上,950-1130年间中国区域的温度波动位相基本同步;但在其后的1130-1250年,各区温度波动幅度变小,也存在位相差异。在准百年尺度上,各个区域均自10世纪前期起显著转暖,在MCA期间总体温暖背景下,出现2次冷波动;但除西北与东中部在整个MCA期间的百年尺度温度变化基本同步外,东北和青藏高原地区在MCA期间与其他区域存在显著的波动位相差异,且其温暖气候结束时间也较西北与东中部早40~50年。在百年以上尺度的趋势变化上,东北部和东中部2个区域均显示MCA和其后出现的小冰期（LIA）2个阶段温度差别较显著,而西北、青藏高原2个区域则均显示MCA和LIA的阶段温度差别不大。综合各种尺度的波动特征显示：MCA温暖程度在东中部与20世纪相当,在东北部较20世纪略低,在西北和青藏高原则显著低于20世纪。     

基于BCC-CSM1-1模拟的过去千年黄河中上游径流百年尺度变化的归因分析

气候变化对径流的影响是全球变化研究领域的重点问题。论文采用BCC-CSM1-1模拟的过去千年(850—2012年)气候与水文变化数据,基于Budyko假设与傅抱璞公式开展了中世纪气候异常期(MCA)、小冰期(LIA)和现代暖期(MWP)黄河中、上游径流变化及其归因分析。结果表明：(1)在3个气候特征期之间,上游地区径流与气候冷暖变化位相相同,MWP时期径流最高,LIA时期径流最低;中游地区径流则与气候冷暖变化位相相反,LIA径流最高,MCA径流最低。(2)径流对各因子的敏感性不仅存在地理差异,而且受特征期之间气候冷暖转变的影响。中游地区径流对降水和潜在蒸发的弹性系数(绝对值)大于上游,且在冷转暖过程中的弹性系数(绝对值)略大于暖转冷过程。同时,持续偏暖过程中、上游地表变化的弹性系数(绝对值)均明显大于暖转冷与冷转暖过程。(3) 3个特征期之间径流差异主要由降水主导,地表变化影响甚微,但潜在蒸发的作用存在地域差异,上游地区潜在蒸发部分抵消了降水变化的贡献而中游地区潜在蒸发则加强了降水导致的径流变化。研究量化了黄河流域各因子对过去千年百年尺度径流变化的贡献,明确了不同气候转变期各因子贡献的...     

全球变化下作物物候研究进展

作物物候是农作物重要的植物属性,不仅反映作物的生长发育状况,其变化也影响作物产量,是一种能够指示气候变化的综合响应指标。以气温升高为主要标志的全球气候变化对作物物候产生了重要影响,开展全球气候变化下作物物候变化特征及其影响机制研究对于揭示全球变化对作物生长发育过程影响及其产量形成机制具有重要的理论意义和实践价值。目前,作物物候变化及其影响因素是国内外研究的焦点和热点问题,前人已开展了大量而卓有成效的研究工作。本文侧重介绍全球气候变化下作物物候变化的主要研究进展,包括作物物候变化的驱动因子及其影响机制和作物物候主要研究方法,并探讨未来研究仍亟待解决的关键科学问题,以期为深入认识全球气候变化对农业物候的影响机理以及指导区域农业生产实践提供理论依据。     

国家重点研发计划项目“中高纬度湿地系统对气候变化的响应研究”(2016YFA0602300)简介

2016年7月,经科技部批准,由中国科学院东北地理与农业生态研究所承担的国家重点研发计划项目"中高纬度湿地系统对气候变化的响应研究"(项目编号:2016YFA0602300)正式立项。该项目选取中高纬度湿地集中分布、人类活动强度空间差异显著、在中俄两国都有巨大面积分布的黑龙江流域为研究区,在气候变化和高强度人类活动双重胁迫日趋加剧的情形下,针对湿地快速退化及其生态功能丧失所引起的重大生态和环境问题,研究中高纬度湿地对气候变化的响应机制,明确维持其湿地生态功能稳定的机制,科学评估气候变化和人类活动对湿地的影响,解决全球变化影响脆弱湿地生态系统结构和功能稳定性的关键科学问题,提出应对全球变化的湿地适应性调控途径,确保区域生态安全和水资源可持续供给,为国家制定调控战略和湿地保护方案提供科学依据。该项目的合作研究单位为东北师范大学、中国科学院遥感与数字地球研究所、北京师范大学、中国科学院南京地理与湖泊研究所和中国科学院大气物理研究所。该项目的首席科学家为中国科学院东北地理与农业生态研究所宋长春研究员。项目执行时间为2016年7月1日至2021年6月30日,总经费额度为2 500×10~4元。     

南极长城站和中山站的近期气候变化及其对南极涛动的响应

利用长城和中山站的多种气象观测资料,揭示了南极气候在近15—30年全球气候变化关键时期的最新动态及其对南极涛动变化的响应。结果显示,近15年来,位于南极半岛地区的长城站增暖趋势减缓且有变冷迹象,并伴随气压下降和降水增多的趋势,表明全球增暖停滞期南极半岛经历了与过去几十年长期趋势有所不同的新变化,而位于南极大陆沿海的中山站气象要素变化趋势相对平缓,表明南极半岛和南极大陆气候变化特征存在显著的区域性差异。两站多个气象要素与南极涛动指数显著相关,两站温度与南极涛动相关关系相反等研究事实说明了两站气候与南极涛动及其对应的大气环流区域特征有着密切的联系。