薄板光顺样条插值与中国气候空间模拟

利用720个气象台网的长期平均气象数据拟合具有三维地理空间的气候曲面,并与1km空间分辨率的数字高程模型相结合,对气候变量的规则栅格进行插值估计。对各月平均最低温度、平均最高温度和降水量的插值结果构成了基础数字气候空间,以满足地理信息系统的数据分析需求。插值过程提供的误差统计表明插值的温度误差普遍小于0.6度,降水误差范围在8%~15%,明显优于其它插值方法。样条法利用线性模型反映地形对气候的影响,并提供了简便的误差诊断程序,具有良好的实用性。     

我国提升气候观测能力

我国现有的大气、海洋、陆地观测系统,都不同程度地提供了气候信息。我国2007年9月发布实施《中国气候观测系统实施方案》,旨在通过改进和集成现有的与气候观测有关的观测系统,增强对气候系统各个圈层以及它们之间相互作用的规范观测,以满足我国气候系统研究和服务的需要。     

干谷和湿谷边界层气候差异的数值模拟研究

本文建立了一个采用地形坐标的、包含大气边界层湍流参数化方案,大气辐射过程的参数化方案、陆-气-水相互作用的地面温湿度预报方案等物理过程的非静力近似中小尺度数值模式,用这个模式试验研究了在气候平均值的背景下谷底水体的有无对山地气候影响的一般情况。模拟结果表明:由于水体的存在,夜间谷底气温较干符情况有较大的升高,山谷逆温受到破坏;白天谷底气温则有降低。湿谷中的地湿一般都较干谷中大,尤其是夜间更为明显。无论白天还是夜间,由于山谷风和湖陆风共同作用的结果,湿谷中的风速都此干谷中大,湿谷中的局地环流比干谷中的更为明显。     

黄河源区草地农牧化对气候环境影响的数值模拟

 利用中尺度数值模式MM5,设计了一个控制试验和一个敏感性试验。模拟分析黄河源区草地农牧化对局地气候环境的影响,得到一些初步结论:在全球增暖的大背景下源区草地农牧化引起源区平均气温和地表温度升高,平均日较差增大;源区农牧区降水以增加为主,周围地区以减少为主;源区空气湿度、土壤湿度明显减小;地表径流增加,地下径流减小,增加的降水大部分随地表径流流失;农牧区感热通量增加,潜热通量减小,有效通量增加。源区植被改变对气候环境的影响状况不同于其他地区。     

全球气候治理的伦理学讨论

气候变化及其应对在短短20年期间逐渐成为全球重要议题,以何种共赢、共识的方式行动起来,这不仅仅是技术进步问题,更是对人类集体认知的挑战。因此,需要从伦理学的角度尤其是基于气候变化的长期性和不确定性认识考虑全球气候治理问题。首先经济手段是全球行动和气候决策的最有效方法,但是它仍然存在各种争议,经济目标并非进行决策的唯一选项,除了经济上的效率原则,人类生活中还需要其他原则。其次,在应对决策上,不论是减缓还是适应,不论是征税还是补贴或是不同的贴现率决策,都需要更公平公正的路径来实现共赢,而这又必然涉及代际公平的讨论,进而又必然导致伦理准则的讨论。再次在气候变化决策模拟过程中,任何一个参数的设置和选择都涉及到价值判断,从而又让争论回到伦理原则。另外,不同国家和政府基于不同的国情和目的采取各种各样的碳税政策,要统一或协调可以用于全球所有国家和地区的标准就不仅仅是经济学问题,而是公平问题。因此基于全球气候治理的复杂性,文章提出基于更全面科学认知基础上的政策模拟才是人类进行气候治理的最佳方法。     

气候保护及其对社会经济影响的模拟研究

对国际上气候变化与应对气候变化的气候保护经济影响模拟研究状况进行了讨论,认为气候保护研究应该侧重模拟分析;评价了在IPCC第四次评估报告中使用的排放情景专门报告中依赖的6个模型特点,指出IPCC的SRES模型不仅忽视了内生技术进步和国际GDP溢出,而且是缺少反映人类应对行为的被动型模型,现在需要发展主动型模型。还讨论了我国面对气候变化与应对气候变化的气候保护模拟研究的不足,认为我国过分依赖适应气候变化分析的统计学模型,而不是适合气候保护研究的动力学模型。建议开展经济动力学模型、非线性CGE模型和基于自主体的模拟模型研究,提出全球气候保护的中国方案。本文介绍了LRICE模型框架,该模型的特点是干中学的技术进步,能反映发展中国家通过技术进步减少二氧化碳排放的潜力,更接近真实情况。     

陆面水文—气候耦合模拟研究进展

陆面水文过程是全球/区域气候模式十分重要而又十分薄弱的环节。本文通过科学文献计量法,分析了陆面水文—气候耦合研究的发展状况及研究热点和趋势,并进一步对研究中存在的问题和挑战进行综述和探讨。现有多数气候模式中的陆面模式主要基于一维垂向结构设计,缺乏对流域尺度水文过程的精细描述,尤其缺乏下垫面人类活动影响的描述。因此,为了科学认识水文过程与气候变化的相互反馈作用机制,大量研究主要通过耦合流域水文模型与气候模式,研究不同时空尺度下水文过程变化的气候反馈效应。陆面过程模式中水文过程的改进和大尺度水文模型发展为陆面水文—气候耦合模拟奠定基础,在此基础上,陆面水文—气候耦合研究正从传统的单向耦合研究逐步发展为考虑气候—水文反馈的双向耦合研究。然而,双向耦合研究远未成熟,其问题集中表现为陆面水文—气候模型耦合过程如何匹配并提高系统稳定性、研制有效的尺度转换方案、完善参数化方案并评估参数不确定性、研制有效参数移植方法并提高模型适用性以及高分辨率甚至超分辨率模拟等方面,逐步解决上述问题并提高模拟精度是未来水文—气候耦合模拟研究的重要发展方向。     

博斯腾湖气候效应初探

由于湖面和陆面热力性质的差异,以及蒸发耗热、凝结释热等物理过程的存在,博斯腾湖对焉耆盆地的气候有明显的调节作用。如缓和气温变化、增加降水量、减少蒸发量等。博湖气候效应浅层范围仅限于焉耆盆地、效应强度随离岸距离增大而减弱,波及范围下风方大于上风方、并与湖面大小及湖容量多少的年际变化同步。博湖气候效应的环境意义在于:直接影响当地旅游、商业、运输等人类活动,影响当地土壤、水文特征、生物组成、农业资源优势、农业经济优势的形成。     

国外关于亚马逊流域森林砍伐对气候影响的预测

本文介绍了国外对于亚马逊流域森林砍伐的气候变化所作的模拟试验。结果表明，一旦亚马逊流域森林砍伐殆尽，所的气候将为得更加干热，也就是说，亚马逊流域气候对其响应主要表现在水分循环的减弱上，即减少降水约２０％，减少蒸散约３０％，而地面温度将升高２．０－３．０℃，甚至当出现北非沙漠同样的情况时，降水可减少６０％。     

河北地区短期气候动力预报试验

简介气候模式,讨论以ＩＡＰ２ＬＧＭＣ模式进行河北地区夏季降水预测试验情况。试验采用ＡＧＣＭ保持初始ＳＳＴＡ不变,模式系统误差订正以及集合预测等进行,得到比较好的预测结果。     

三江平原湿地大面积开垦前后区域夏季气候状况的对比研究

为了对比湿地大面积开垦前、后三江平原夏季气候状况差异和更加全面认识三江平原区域夏季气候特征,完善以往相关研究中因三江平原气象站点少而带来的研究结果的局限性,在10km分辨率下采用区域气候模式RegCM3,针对三江平原夏季水热同季的气候特点,以6月和7月为例,对20世纪50年代和90年代的夏季气候特征进行了数值模拟。结果表明:20世纪50年代,6月平均气温等值线总体上沿纬线分布,7月,山区的气温分布与6月相似,但平原区的气温分布基本沿经线分布;在20世纪90年代,6月的气温分布与50年代7月的气温分布很相似,7月的气温分布与90年代6月基本一致,只是平原区的气温经向梯度明显减小;总体上,研究区夏季降水量的分布在两个年代基本一致;与气温和降水量的观测数据相比,模拟结果更全面的反映了三江平原湿地大面积开垦前、后两个年代夏季气温和降水量的分布特征,修正了以往因气象站点少而产生的区域气候认识上的偏差。通过分析湿地大面积开垦前、后两个年代研究区夏季气候状况的差异,发现在湿地开垦强度最大的地区,气温和降水量的分布及其量值变化也最为明显。     

黄土高原地区土地覆盖变化对气候的反馈作用数值模拟

区域尺度土地覆盖变化是自然变化和人类活动共同驱动的结果,同时又对区域气候环境产生反馈。利用欧洲中值数值预报中心（ECMWF） ERA-Interim再分析资料,驱动RegCM4.5区域气候模式,进行了两个时间段（1980-2014、2005-2014）的数值模拟试验。以1：250 000土地利用图为基础,结合植被图、土壤图制作具有高精度、极强现势性的土地覆盖资料,区域模式中陆面过程模式采用BATS,模拟了现实的土地覆盖改变对气候要素的影响,分析了黄土高原地区土地覆盖变化对气候的反馈作用。结果表明：（1） RegCM4.5不但能够较好描述黄土高原气温、降水的时间空间分布特征,也能够模拟土地覆盖变化对黄土高原局地气候变化的反馈。（2）不同土地覆盖变化特征对气候反馈作用不同,荒漠化会引起局部地区气温升高和降水减少,并通过正反馈机制,致使自然植被生长发育受阻;水域旱化会导致夏季气温升高和降水增加,从而加剧干旱洪涝灾害风险;草地覆盖增加会导致春夏季降水量与气温的降低,秋冬季降水量与气温升高。（3）土地覆盖变化对气温与降水的影响在夏季较强。该研究可促进对黄土高原生态治理环境效应的理解,也能深化对土地利用-气候变化之间互馈作用的过程认识,并为区域生态建设对策选择提供参考。     

江平原湿地大面积开垦前后区域夏季气候状况的对比研究

为了对比湿地大面积开垦前、后三汀平原夏季气候状况差异和更加全面认识三江平原区域夏季气候特征,完善以往相关研究中因三江平原气象站点少而带来的研究结果的局限性,在10km分辨率下采用区域气候模式RegCM3,针对三江平原夏季水热同季的气候特点,以6月和7月为例,对20世纪50年代和90年代的夏季气候特征进行了数值模拟。结果表明：20世纪50年代,6月平均气温等值线总体上沿纬线分布,7月,山区的气温分布与6月相似,但平原区的气温分布基本沿经线分布;在20世纪90年代,6月的气温分布与50年代7月的气温分布很相似,7月的气温分布与90年代6月基本一致,只是平原区的气温经向梯度明显减小;总体上,研究区夏季降水量的分布在两个年代基本一致;与气温和降水量的观测数据相比,模拟结果更全面的反映了三江平原湿地大面积开垦前、后两个年代夏季气温和降水量的分布特征,修正了以往因气象站点少而产生的区域气候认识上的偏差。通过分析湿地大面积开垦前、后两个年代研究区夏季气候状况的差异,发现在湿地开垦强度最大的地区,气温和降水量的分布及其量值变化也最为明显。     

气候变暖背景下中原腹地冬小麦气候适宜度变化

通过构建冬小麦光照、温度、降水及综合气候适宜度计算模型,探讨气候变化对冬小麦气候适宜性的影响。结果表明:冬小麦全生育期温度、光照、降水及综合气候适宜度均值分别为0.54、0.64、0.37及0.50;冬小麦对光照适宜性较好,降水是限制冬小麦生长发育的主要因子;温度和降水适宜度以0.001·a^-1线性趋势下降,光照适宜度以0.002·a^-1线性趋势下降,气候因子匹配效果变差对冬小麦的生长不利。冬前生长阶段温度、光照和降水适宜性较弱,各气候因子匹配效果较差。出苗-拔节期降水适宜性较强,各气候因子组合效果较差;拔节-抽穗期和抽穗-乳熟期温度与光照适宜性较强,水分胁迫较大,气候因子组合效果趋好。乳熟-成熟期光照和降水适宜性较强,综合气候适宜性变差。光照、温度和降水适宜度在全生育期的中后期与冬小麦产量的相关性比较显著。     

模拟沙漠取水实验

【实验由来】学完高中地理必修二世界气候类型后,我们了解到在热带沙漠气候等沙漠地区降水极少,太阳辐射强烈,蒸发量大得惊人。因此在沙漠地区很少河流,甚至很少有出露地表的水源,生活在沙漠边缘地区的居民或者是到沙漠科考、旅行的人经常会遇到严重缺水的问题。     

青藏高原黑碳气溶胶外源传输及气候效应模拟研究进展与展望

青藏高原毗邻全球大气污染物排放增长最快速的地区,受西风和南亚季风的影响,中亚、南亚等高原周边排放的污染物通过大气环流传输,进入高原并对其气候环境产生重要影响。观测事实表明：近几十年青藏高原东部和南部雪冰中黑碳含量呈显著上升趋势,这可能导致冰川加速融化和积雪持续时间缩短,最终影响青藏高原的水循环过程。前人对青藏高原黑碳的外源输送,特别是南亚大气污染物的贡献及其对高原气候、冰冻圈变化的影响,还没有较清晰和统一的认识。青藏高原污染物定点监测网络的发展及高分辨率区域气候—大气化学模式的应用,为定量评估高原污染物外源输送及气候效应提供了契机。本文在国家自然科学基金青年科学基金项目“南亚黑碳气溶胶跨境传输及其对青藏高原气候影响的数值模拟研究”的资助下,在以下三个方面取得了进展：①系统性论证了高分辨率区域气候—大气化学模式在高原的适用性,模拟了青藏高原及周边区域黑碳时空分布、传输和沉降过程;②揭示了污染物扩散的机制,评估了大气黑碳的气候及雪冰效应,并对比了自然源粉尘和人为源黑碳对青藏高原气候的影响;③定量估算了不同区域排放对高原黑碳外源输送的贡献率,其中来自南亚的黑碳对青藏高原外源输送的贡献率最高,在非季风期为61.3%,季风期为19.4%。本文揭示了外源输送黑碳对青藏高原气候的影响,为提高一带一路核心区冰冻圈与水资源的管理及预测能力,制定应对环境变化策略及国家气候外交谈判提供科学依据。     

风蚀气候侵蚀力研究进展

风蚀气候侵蚀力是土壤风蚀方程中的气候因子,计算模型经多次修正后已基本发展成熟,广泛应用于干旱半干旱地区风蚀气候条件评估与响应机理分析及其与风沙地貌、风沙灾害的相关性研究等方面,其中风蚀气候侵蚀力对区域气候变化的响应研究是当下的热点问题。目前,风蚀气候侵蚀力研究仍存在计算模型不完善、研究区域发展不平衡、气候变化响应分析不全面、风沙地貌及风沙灾害相关性争议较多等问题。未来应进一步从构建区域校准性计算模型、计算并分析沿海地区风蚀气候侵蚀力、综合分析风蚀气候侵蚀力对气候变化的响应、建立风沙地貌及风沙灾害相关的综合性风蚀气候评价指标等方面开展风蚀气候侵蚀力的研究。     

气候系统模式对于北极海冰模拟分析

利用全球耦合模式对比计划第五阶段(CMIP5)模拟试验的结果,并与观测资料对比分析,评估了CMIP5模式对北极海冰的模拟效果。结果表明:多数模式可以较好地模拟出北极海冰的空间分布以及季节变化特征。1979—2005年北极海冰迅速减少,所有模式均模拟出北极海冰减少的趋势,但减少趋势大小与观测差别较大。在全球变化的背景下,全球地表气温升高1℃,北极海冰的面积减少1.02×106km2,而在模式中减少的北极海冰面积在0.62×106—1.68×106km2之间,说明模式对于北极海冰的模拟仍然存在很多不确定性。