极端气候:影响人类生存的最大风险

正极端天气气候事件是指一定地区在一定时间内出现的历史上罕见的气象事件,其发生概率通常小于5%或10%。极端天气气候事件总体可以分为极端高温、极端低温、极端干旱、极端降水等几类,一般特点是发生概率小、社会影响大。随着全球气候变暖,极端天气气候事件的出现频率发生变化,呈现出增多增强的趋势。世界气象组织指出,2007年1月和4月的全球地表气温分别比历史同期平均值高出1.89℃和1.37℃,都超过了1998年     

区域气候模式RegCM3对华北地区未来气候变化的数值模拟

采用高水平分辨率区域气候模式进行区域未来气候变化预估,对理解全球增暖对区域气候的潜在影响和科学评估区域气候变化有很好的参考价值.这里对国家气候中心使用25 km高水平分辨率区域气候模式RegCM3单向嵌套全球模式MIROC3.2_hires在观测温室气体(1951—2000)和IPCC A1B温室气体排放情景下(2001—2100)进行的共计150年长时间模拟结果,进行华北地区未来气温、降水和极端气候事件变化的分析.模式检验结果表明:模式对当代(1981—2000)气温以及和气温有关的极端气候事件(霜冻日数、生长季长度)的空间分布和数值模拟较好;对降水及和降水有关的极端气候事件(强降水日期、降水强度、五日最大降水量)能够模拟出它们各自的主要空间分布特征,但在模拟数值上存在偏大、偏强的误差.和全球模式驱动场相比,区域模式模拟的气温、降水和极端气候事件有明显的改进.2010—2100年华北地区随时间区域平均气温升高幅度逐渐增大,随之霜冻日数逐渐减少,生长季长度逐渐增多;同时随温室效应的不断加剧,未来降水呈增加的趋势,强降水日期和五日最大降水量逐渐增多、降水强度逐渐增大.从空间分布看,21世纪末期(2081—2100)气温、降水以及有关的极端气候事件变化比21世纪中期(2041—2060)更加明显.     

青藏高原植被物候对不同强度极端温度和降水的差异化响应

量化气候因素如何影响植被物候对于理解全球变化背景下气候-植被相互作用以及碳水循环至关重要.然而,不同强度的极端气候事件对青藏高原植被物候的影响尚不明确.利用长期日光诱导叶绿素荧光遥感,研究了2000～2018年青藏高原植被物候对不同强度极端温度和降水事件的响应.研究发现,随着温度梯度的增加,最高温度暴露天数(Maximum temperature exposure days, TxED)和最低温度暴露天数(Minimum temperature exposure days,T_nED)均导致春季物候(Start of the growing season, SOS)由延迟转为提前.然而, T_xED和T_nED对秋季物候(end of the growing season, EOS)的影响随着温度梯度的增加由提前转为延迟,直到达到温度阈值.超过该温度阈值将会对植被生长产生不利影响,引起EOS提前结束.具体而言,对应的最高和最低温度阈值分别为10.12℃和2.54℃.对于累积降水(Cumulative precipitation...     

气候变化对中亚五国粮食安全的影响

随着全球气候变暖趋势的逐渐加剧,气候变化对粮食安全造成的影响引发社会各界广泛关注.中亚国家深处亚洲内陆,生态环境脆弱,农业技术较低,面临着严峻的气候变化威胁.基于1990～2019年中亚五国的面板数据,构建了C-D-C模型,研究气候变化对该区粮食安全的影响,并预测未来发展趋势.研究发现,过去30年中亚五国粮食安全水平整体呈上升趋势,其中哈萨克斯坦粮食安全指数较高,而塔吉克斯坦粮食安全水平较低.年均温和年降水对五国的粮食安全影响存在倒U型关系,其中对哈萨克斯坦粮食安全的积极影响最大;极端高温和极端低温对中亚五国粮食安全具有显著的负向影响,其中对土库曼斯坦粮食安全的消极影响最大;霜冻日数对粮食安全的影响不显著.未来气候预测结果显示, 2030～2090年中亚气温和降水量有继续升高趋势,整体将对五国粮食安全具有持续抑制作用.建议各国提高气候风险认识,加强气候科学研究,提前制定多方适应策略;同时,加强国际合作,有效减少温室气体排放,强化保障粮食安全的能力.     

编者按

正全球变化,包括气候变化以及在地球内外多圈层交互作用下发生的其他环境变化.全球变化给人类和其他地球生命带来了机遇,有其积极的一面,但同时也带来了更多的挑战和负面影响.目前这种影响已经涉及地球系统的主要过程和人类活动的各个方面.例如森林的过度砍伐导致生物多样性下降,全球变暖已经导致海平面上升,同时也增加了极端气候事件和自然灾害发生的频率.全球变化在改变自然环境的同时对经济社会发展也产生了深刻影响,妥善应对全球变化的挑战是人类实现可持续发展的重要保障.为了应对以上挑战、加强国际合作、提高研究水平,20世纪80年代以来国际上先后发起了世界气候研究     

冰室-(超)温室气候动荡期湖平面演化及天文轨道气候作用

湖平面变化是影响陆相湖盆沉积与资源赋存、陆地碳收支及环境生态演化的重要因子.湖平面波动受气候作用明显,早侏罗世处在冰室、(超)温室气候动荡期,发生了全球性大洋缺氧(托阿尔期,～183Ma)和气候变冷等极端气候事件(普林斯巴赫期,～185Ma).为研究气候动荡背景下湖平面演化及地球表层水循环和调控机制,选取柴达木盆地早侏罗世湖相连续沉积记录,采用岩石粉末色度(CIE b*)序列开展米兰科维奇旋回分析,建立了基于东特提斯陆相沉积记录的早侏罗世天文年代标尺(～174.2Ma至～190.9Ma),通过沉积噪声模型重建盆地相对湖平面变化曲线,发现5～10Myr尺度湖平面变化响应于长趋势气候演化及极端气候事件; 1～2.5Myr尺度湖平面波动显著受控于天文轨道气候作用(～2.4Myr偏心率和～1.2Myr斜率周期).其中,普林斯巴赫期～1.2Myr湖平面周期波动与全球海平面呈“同相位”共变,～1.2Myr斜率周期通过控制极地地区存在的间歇性或永久性冰盖生长和消亡影响全球海平面及湖平面升降;托阿尔期～1.2Myr湖平面波动与全球海平面呈“反相位”关系,在(超)温室气候期极地地区不存在明显冰盖情况下,...     

气候变暖下太湖极端洪水的归因探讨

全球增温引起的降水变化是否引起极端洪水的增加,发生在不同气候背景的极端洪水事件可提供不同参照系;而不同驱动因子下气候、水文数值模拟为认识洪水发生和归因提供了有效途径.本文结合机理数值模拟和随机统计模拟两种途径,针对1990s和1880s的太湖流域特大洪水,通过GCM气候模拟驱动的流域水文模拟和不确定性的阈值模拟,分析19世纪末和20世纪末极端洪水的发生强度和频率的变化,从而论证极端洪水发生的风险系数.结果表明,1990s的极端洪水流量(0.1%的极端洪水流量(Q0.1%)为2929~3601 m³/s,0.5%的极端洪水流量(Q0.5%)为1842~1893 m³/s)比工业革命前大气温室气体状况下(Q0.1%为2069~3119 m³/s,Q0.5%为1436~1561 m³/s)显著增大.与19世纪末相比,由于太湖流域人类活动改变的流域下垫面在1999年特大洪水中引起最大增量占35%,本文模拟和分析的20世纪末气候下的洪水最大增量占60%.去除人类活动影响的下垫面变化,估计特大洪水风险的最大增量为25%,因此认为20世纪末气候变化引起的太湖极端洪水风险在增加;这将为认识与全球增温相关联的洪水灾害预测预警提供科学依据.     

全球变暖魔咒

正极端天气的背后,其实是温室效应导致的全球变暖。全球变暖的后果,会使全球降水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上升等,既危害自然生态系统的平衡,更威胁人类的食物供应和居住环境。现在多数人普遍认为,是全球变暖导致越来越频繁的极端天气。全球气候变暖是一种"自然现象"。人们焚烧化石矿物或砍伐森林并将其     

三峡库区人居环境气候适宜性

运用GIS技术,在充分考虑气温、湿度、风速以及日照等条件下,计算了1995年1月至2010年12月三峡库区22个气象站点的温湿指数和风效指数及其时空分布,对三峡库区人居环境气候适宜性的总体分布趋势进行分析.并以2003年6月三峡工程一期蓄水作为时间中点,分析了三峡工程蓄水前后库区人居环境气候适宜性变化,同时对库区水位与气象要素的相关性进行定量分析.结果表明:从11月到翌年3月,库区气候偏冷,属于较不舒适人居环境;夏季的6-9月,整个库区气候偏热,属于较不舒适的人居环境;库区年均温湿指数和风效指数均呈现明显的地区差异,整体表现为由库区中部向东西递减的趋势;库区气候适宜性指数在三峡工程前后变化明显,库区水位与气候适宜性因子在2003年6月以前没有显著的相关性,在2003年6月以后,与温湿指数呈显著正相关,而与风效指数呈显著负相关.     

极端气候事件综合危险性等级指标构建及近60年来长江流域极端气候综合分析

本文利用经过均一化订正的长江流域共669个气象站近60年(1961—2020年)逐日观测资料,采用相对阈值和绝对阈值相结合的极值分析方法,对长江流域近60年极端高温事件、极端低温事件、极端干旱事件和极端降水事件进行识别,分析了年发生频率和线性变化趋势.在此基础上,考虑到全国极端气候事件发生情况,构建了多个极端气候事件综合危险性等级指标,比较客观地给出了长江流域极端气候事件综合危险性等级.研究结果表明,相对于全国其他地区,长江流域大部分地区极端气候综合危险性等级较高,虽然自1961年以来综合年发生频率呈现弱的线性减少趋势,但自20世纪90年代以来,长江流域极端气候事件发生的危险性相对于全国其他地区明显偏高.通过对不同极端气候事件危险性和变化规律研究,结果表明：长江流域近60年极端干旱事件年发生频率呈现线性减少趋势,与全国他其区域相比较,长江流域大部分地区极端干旱发生的危险性等级都在中级以上,说明长江流域容易发生极端干旱事件;长江流域近60年极端降水事件年发生频率呈现弱的增加趋势,危险性等级指数分析表明,高危险区主要位于长江中下游地区,湖南西部、江西大部、湖北南部等地发生极端降水事件的危险...     

长白山天池火山喷发的气候效应

约发生于１０００年前的长白山天池火山喷发对全球气候产生过非常显著的影响，本文用一二维能量平衡模式模拟了天地火山的那次喷发对全球气候的影响。结果表明：天池火山喷发形成的平流层气溶胶可维持３年长的时间，并对到达地表的太阳辐射有非常明显的削弱。引起的北半球平均最大降温可达０．８５℃。天池火山大喷发对全球气候影响的时间超过６年。     

“厄尔尼诺”仍在肆虐并加强

国土资源部6月25日召开全国汛期地质灾害防治工作紧急视频会议,进一步动员部署地质灾害防治工作,最大程度避免和减少人民生命财产损失。据中国气象局介绍,2015年6月25日受厄尔尼诺事件影响,全球和我国极端天气气候事件发生频繁。5月以来,我国降水量总体较常年偏多10.8%,平均暴雨日数0.43天,较常年(0.35天)和去年同期(0.39天)均偏多。全国共出现73站次超极端日降水量阈值事件,较去年(30次)偏多,较常年(41次)偏多。目前,我国虽然未发生大范围流域性暴雨洪涝灾害,但南方出现13轮强降雨过程,阶段性、局地性雨量大,导致上海、南京、南昌等大城市出现严重内涝;也造成贵州、广东、广西、福建、重庆、四川、湖南、湖北、甘肃、西藏、青海、吉林等地的局部地区发生山洪、泥石流、滑坡等地质灾害,其中贵州尤为严重。     

专题：遥感与全球变化研究——编者按

全球变化,包括气候变化以及在地球内外多圈层交互作用下发生的其他环境变化.全球变化给人类和其他地球生命带来了机遇,有其积极的一面,但同时也带来了更多的挑战和负面影响.目前这种影响已经涉及地球系统的主要过程和人类活动的各个方面.例如森林的过度砍伐导致生物多样性下降,全球变暖已经导致海平面上升,同时也增加了极端气候事件和自然灾害发生的频率.全球变化在改变自然环境的同时对经济社会发展也产生了深刻影响,妥善应对全球变化的挑战是人类实现可持续发展的重要保障.     

我国小冰期盛期的气候环境

小冰期是距今最近的全球性冷气候事件,是至今研究历史时期气候与人类活动关系的重点时期,它曾对世界和我国的社会经济产生了重要影响. 本文根据我国近年来历史文献、冰芯、树轮、湖芯和石笋的高分辨率研究成果,结合部分国外的结果,对小冰期从高纬、高山地区向中纬、低海拔地区的发展过程,17世纪小冰期盛期大范围普遍的降温、降水变化和空间分布与季风的关系进行了讨论. 该成果和气候模拟的结果可进行检验,为全球增温背景上可能出现的冷波动提供历史相似型.     

全球气候变化中的云辐射反馈作用研究进展

云的形成过程及其类型复杂多样,在气候系统中发挥着重要作用.在当前气候背景下,云在大气顶的净辐射效应为负值,即对地气系统起着强烈的冷却作用.云反馈过程是当前气候变化研究中不确定性最大的因子之一,其强度会随时间、空间、云量、云高、云光学厚度等发生变化.目前,观测研究和气候模拟都表示全球平均云反馈为正值,以热带高云高度反馈和热带海洋低云量反馈两个正反馈为主,但是云反馈仍然存在较大的不确定性.在温室气体驱动的全球变暖下云如何对气候系统进行反馈至关重要,它直接影响气候敏感度的估算并决定着气候模式对未来全球变暖预估的准确性.因此,云反馈强度也会在很大程度上影响温室气体减排政策的制定.为此,本文回顾了云在气候系统中反馈作用的最新研究进展,指出了该研究领域当前面临的关键挑战,最后,对未来需要开展的研究进行了讨论与展望,以期为全球和东亚区域云辐射物理过程模拟、模式不确定性分析以及未来气候变化和全球变暖预估等方面的研究提供系统的科学参考.     

太阳、气候、饥荒与民族大迁移

古气候研究表明 ,近 40 0 0a以来有 4个全球气候变冷时期 ,即在公元前2 0 0 0年、公元前 80 0年、公元 40 0年及公元 1 6 0 0年左右的几个世纪———这种准周期性与太阳活动的周期性变化有关 .全球温度变化影响了地区降水形式 :在气候变冷期 ,欧洲北部变得更潮湿 ,而中低纬度地区变得更干旱 .这两种变化形式都不利于农业生产 .历史记载表明 ,历史上民族大迁移是由于庄稼歉收和大面积饥荒 ,而不是逃离战争 ,公元 2和 3世纪的日尔曼部落的大迁移就是一个例子 .化石燃料的燃烧引起二氧化碳的加速排放 ,这终将会导致全球变暖 ,不过历史记载表明 ,总体来说 ,全球变暖对人类是一个福音 .反之 ,全球变冷会导致农业减产、饥荒和民族大迁移 .也许当前最重要的任务不是用计算机来模拟温室效应对全球气候的影响 ,而是进行水利和农业研究以确保不断增长的人口的食物供应 .     

一个基于耦合气候系统模式的气候预测系统的研制

基于美国通用气候系统模式CCSM4和自行设计的一套初始化方案,建立了一个全球气候预测系统(PCCSM4),并使用该预测系统对夏季气候进行了30年(1981~2010)系统性的超前一个月的集合回报试验.回报结果表明,PCCSM4基本可以把握观测中夏季(JJA)平均海表面温度(SST)、海平面气压(SLP)和降水的主要分布特征;PCCSM4对SST,尤其是赤道中东太平洋关键区SST具有较高的回报能力,30年的相关系数最高可达0.7;PCCSM4对500 hPa位势高度场、850hPa纬向风场和海平面气压场的回报性能高于降水;总的来看,热带地区的可预测性高于全球,更高于东亚地区;PCCSM4对于典型ENSO年的夏季气候和亚洲夏季风的年际变化具有较好的回报能力,经过进一步的检验和完善可以应用于全球和我国短期气候预测业务.     

气候序列的均一化——定量评估气候变化的基础

长期气象观测序列是反映气候变化的最基本依据.然而,几乎所有气象站都要经历迁址或观测仪器、规则和方法等方面的变更,导致观测序列相应时段的系统性偏差.均一化就是要校订这类系统性偏差,以确切评估时间序列中的变化趋势.近年来随着气候变化研究的深入,均一化也从早期主要着眼于平均态校订发展到更注重极端天气气候信息的校订.本文结合理想的和实际的气候序列分析,演示均一化的基本思路;简介近年来就中国区域气候序列的均一化研究取得的一些新认识,并就该领域存在的（特别是涉及气候极值或极端天气以及多要素物理联系等方面）问题,展望进一步研究.     

盘点世界各地极端天气堪比“末日”

正随着全球气候变暖,近年来,极端天气气候事件的出现频率发生变化,呈现出增多增强的趋势。事实上,人类正处于极端天气的适应期,炎热的酷暑、狂暴的飓风、刺骨的严寒以及滔天的洪水近乎成了"常客",风调雨顺已被视为"奢侈品"。美国严寒天气堆起近8米冰山2013年1月,由加拿大而来的北极气团持续席卷大部分的美国地区,致使北方部分地区呈现出了2013年"冰河时代"的面貌。     

2008年和2012年冬季欧洲气候的差异及成因

2008年冬季（1月和2月）和2012年冬季均发生了较强的拉尼娜事件,但欧洲气候,尤其是西欧在这两年差异较大,2008年异常偏暖,而2012年却出现了极寒事件.诊断表明,大气环流异常是造成气候差异的直接原因.2008年冬季,北大西洋上空大气环流异常呈正位相的北大西洋涛动,有利于欧洲异常偏暖;2012年冬季,北大西洋和欧亚高纬阻塞的长期维持是西欧发生极端严寒的重要原因.通过数值试验,研究了前期海表热状况异常对大气的影响.结果表明：北大西洋海温异常能在一定程度上解释这两年欧洲各自的气候异常;尽管热带海温异常对2012年冬季的北大西洋环流形势和欧洲气候异常起一定的贡献,但不能解释2008年的情形;靠近欧洲的北极海冰异常偏少使得欧洲气候偏冷,对2008年的偏暖气候贡献为负,对2012年则有正贡献.