PRECIS对SRESA1B情景下的中国区域气候变化预估分析

利用海气耦合大气环流模式Had CM3为PRECIS提供初始场和边界条件,驱动PRECIS模拟产生SRES A1B情景下的区域气候情景数据,分析了中国区域1961—2100年降水、气温的变化。结果表明:在SRES A1B情景下,中国区域未来降水量、气温总体呈现明显上升趋势,气温中日最低气温增幅最大,日最高气温增幅最小;21世纪前半叶(2011—2040年)到中叶(2041—2070年)期间,降水量、气温增加速率达到最高;降水在总体增加趋势中呈现出较多局地特征,21世纪后半叶,105°E以东地区出现多个降水增幅大值区;平均气温在未来各时段各区域均表现出升温的整体特征,新疆和东北地区升温幅度最大。     

中国沿海和近海海平面上升预测

本文利用验潮站观测和卫星高度计数据,以及基于筛选的CMIP6的10个模拟性能较好的地球系统模式结果,对中国海平面的长期变化趋势,以及未来上升幅度进行了分析和预测。结果显示：（1）1960-2021年,中国沿海海平面呈加速上升趋势,上升速率为2.5 mm/a,加速度为0.06 mm/a2;1993-2021年上升速率为4.0 mm/a,高于全球同期3.3 mm/a的上升值。（2）1980-2021年,渤、黄海,东海和南海沿海海平面上升速率分别为3.5 mm/a、3.3 mm/a和3.6 mm/a,渤、黄海和南海沿海海平面上升速率较快,东海偏慢;渤、黄海沿海海平面在20世纪60-70年代上升较慢,80年代之后上升加快。（3）在中等情景（SSP2-4.5）和高情景（SSP5-8.5）下,2050年中国近海海平面将上升0.22 m(0.19～0.28 m)和0.24 m(0.21～0.33 m);到2100年,中国近海海平面将上升0.59 m(0.47～0.80 m)和0.83 m(0.64～1.09 m)。（4）2021-2040年,统计预测的海平面上升中值略接近数值模式低、中和高情景预测值...     

全球变暖背景下中国海域风速长期变化趋势分析及风资源评估

采用第六阶段国际耦合模式比较计划（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6, CMIP6）数据对未来我国海域风速长期变化趋势进行分析,并评估风能资源分布的变化。研究表明SSP126、SSP245、SSP370和SSP585共四种代表性情景下,2015—2100年东海风速呈显著减小趋势;南海海域风速随外辐射强迫的增加呈显著增长趋势;黄海、渤海地区增长趋势较弱。未来南海北部海域风功率密度显著增加,相对历史数据最大增长12%,东海则有所下降,最大降幅为11%。4种代表性情景下,近岸风能总体变化较小,随着人为辐射强迫增加呈现略减小趋势,长江口附近海域风功率密度及年均风能随外辐射强迫增加而出现较为明显下降,黄海、渤海、南海沿岸大多基本维持不变。     

基于IPCC-CMIP5 预估21世纪中国近海海表温度变化

观测事实表明,近百年来全球气候经历了显著的变暖过程,并且在人类活动排放的CO_2等温室气体不断增加的前提下,未来变暖将会持续下去.利用IPCC第五次评估报告中34个CMIP5模式对于未来不同CO_2排放情景下的输出结果,评估了未来百年中国近海海表温度(SST)的变化趋势.结果表明,基于当前人类的CO_2典型排放速度(RCP4.5),中国近海的大部分海区在2030年以后普遍升温并将接近或超过1℃(相对于1970~2005年的历史海温).其中,中高纬度海区的升温速率最为明显,黄海、渤海和东海的增温幅度明显高于南海,在2030~2039、2060~2069年和2090~2099年间的升温将会分别超过1、2℃和3℃左右.在CO_2加倍排放的情景下(RCP8.5),渤海在21世纪末最大升温可能接近5℃,从而成为全球升温幅度最大的区域之一.由此可见,未来气候变暖背景下中国近海的环境生态将面临严重挑战,这也使得控制减少温室气体的排放、降低气候变化的风险成为当前的紧迫议题.     

基于CMIP5数据评估气候变化下西北航道风能资源的未来变化

定量评估14个CMIP5全球气候模式再现西北航道历史阶段近地表风速的能力后,使用由多个性能优异的模式集成的风速数据,用于量化评估在3个未来时间段以及多个辐射强迫情景下与历史阶段风能密度的差异,以全面分析气候变化对西北航道未来风能资源的潜在影响。结果表明:与历史阶段相比,西北航道南部(70°N以南)大陆风能资源将会减少,但其北部地区(70°N以北)特别是波弗特海西侧未来风能资源会增加,到21世纪末,如果不采取任何缓解温室气体排放的措施,该地区风能资源增幅更大且年内变化将出现十分显著的增加,这种变异性的大幅增加,将给该区域的风能开发带来极大挑战。     

水温变暖对西北太平洋柔鱼潜在栖息地分布的影响

根据影响西北太平洋柔鱼栖息地分布的主导环境因子—海表面温度,基于最大熵模型,利用1996-2005年气候历史数据和两种不同情景（RCP4.5和RCP8.5）下的气候预估数据,分析了1996-2005年、2021-2030年、2051-2060年、2090-2100年主要捕捞月份（7-10月）柔鱼潜在栖息地变化。结果表明,柔鱼渔场纬度方向空间分布呈季节性南北移动;随着未来气候变化,在RCP4.5和RCP8.5两种情景下,2021-2030年、 2051-2060年、 2090-2100年7-10月柔鱼潜在栖息地分布较1996-2005年7-10月均呈现向北极移动趋势,适宜面积增加。推测柔鱼渔场季节性南北移动可能受各月适宜海表面温度范围变化的影响,在RCP4.5情景下,到21世纪末,各月柔鱼潜在最适宜生境向北移动1°～2°,适宜面积增加3%～13%;在RCP8.5情景下,到21世纪末,各月柔鱼潜在最适宜生境向北移动3°～5°,适宜面积增加42%～80%。     

南黄海冬季温盐年际变化时空模态与气候响应

根据南黄海36°N断面1977-2013年历年2月表底层温度、盐度观测资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、最大熵谱分析和延迟相关分析等方法分析了断面温盐年际变化时空模态和机制。断面表底层温度时空模态有二种:鲁南近海型和南黄海槽型,模态时间分量主要有准周期变化和线性趋势变化,表底层温度鲁南近岸型模态有显著线性升高趋势,表底层温度南黄海槽型模态准平衡变化。温度模态年际变化是对局地气温、风应力、黄海暖流、太平洋年代际振荡指数位相和ENSO事件的响应。断面表底层盐度时空模态有二种:鲁南近海型和南黄海槽型,模态时间分量主要有准周期变化和线性趋势变化,表层盐度南黄海槽型模态有显著线性降低趋势,表底层盐度鲁南近海型模态准平衡变化。表底层盐度模态是对辽南水、渤南沿岸水和黄海暖流水盐度年际变化的响应。     

中国近海风场未来气候变化统计降尺度预估

利用经验正交分解和多元回归相结合的方法,基于1992—2011年逐日0.25°×0.25°经纬度网格卫星反演风场和欧洲中期数值预报中心1.5°×1.5°经纬度网格的再分析海表面风场和气压场资料,建立了中国近海海表面风场的统计降尺度模型,并对模型进行了验证。将该模型应用到全球耦合模式比较计划中的8个模式输出场,对1986—2005年历史气候态模拟和2026—2045年3个不同排放情景下中国近海海表面风场的变化特征进行评估。结果表明:统计降尺度模型的交叉验证显示其较好的再现了海表面风场(SSWS)的气候态空间分布;与观测对比表明,利用模式模拟数据进行统计降尺度分析的空间分布型的模拟上要优于直接插值结果;相对于历史模拟参考时段,未来各RCP情景冬季SSWS整体变化不大,空间分布均表现为约25°N以南海域SSWS增加,夏季SSWS整体表现为略微的增加,增加主要区域为山东半岛中国黄海海域,台湾岛以东中国东海海域以及南海部分海域,不同情景之间SSWS变化的幅度和区域大小均不相同。     

渤、黄海冬季海冰对大气环流及气候变化的响应

受全球气候变暖影响,渤、黄海冬季气候呈明显的变暖趋势。在1951-2010年共60年中,后30年较前30年,气温升高了1.6℃,升幅异常显著。与此相对应,渤、黄海冬季海冰的冰级下降了0.6级。渤、黄海冰情持续偏轻与全球气候变暖趋势相当一致。冬季渤、黄海气温异常是对全球大气环流变化的响应,直接受同期东亚大气环流制约。研究表明,渤海海冰和大气环流的关系是清楚的,这对预测渤、黄海海冰具有重要意义。     

CMIP5模式对中国近海海表温度的模拟及预估

基于观测和再分析资料;利用多种指标和方法评估了国际耦合模式比较计划（CMIP5）中21个模式对中国近海海温的月、季节和年际变化模拟能力。多模式集合能够再现气候平均意义下近海海温的空间分布特征;但量值上存在一定的低估。在渤海和黄海;集合平均与观测差别比较明显。在年际尺度上;与观测数据对比;模式模拟海温与Niño3指数相关性较小。中国近海海表面温度在1960-2002年有明显的升高趋势;从2003年开始增温趋缓。评估结果表明;ACCESS1.0、BCC-CSM1.1、HadGEM2-ES、IPSL-CM5A-MR、CMCC-CM、FGOALS-g2、CNRM-CM5-2、INMCM4八个模式对中国近海海温的变化有较好的模拟能力。利用ACCESS1.0、INMCM4、BCC-CSM1.1、IPSL-CM5A-MR、CMCC-CM这5个模式结果对中国近海海温未来的变化进行了预估。在RCP4.5、RCP8.5情景下;未来近100年中国近海海温有明显升高趋势;最优模式多模式集合平均增温分别可达到1.5℃、3.3℃;净热通量变化和平流变化共同促进了东海升温。     

风对中国东部海域海平面季节变化的影响

应用ROMS数值模式配置基本实验模拟了2004年到2006年中国东部海域海平面的季节变化。模拟结果与TOPEX／Poseidon（T／P）卫星高度计观测结果基本一致,海平面年较差从中国沿岸到黑潮路径逐渐变小。将数值模式的风应力项去掉,配置对比实验。与基本实验结果对比发现,对比实验海平面仍然具有季节变化,但是闽浙沿岸和苏北沿岸海平面春夏季异常偏低、秋冬季异常偏高现象消失,中国沿岸向太平洋的海平面变化减弱。春季和秋季,渤、黄海和黑潮附近海平面异于东海的现象减弱。对比实验海平面的年较差的数值明显减小,从近岸向黑潮海平面年较差渐变的过程消失。整个渤黄海的海平面年较差近似。对比实验海平面年较差占基本实验海平面年较差比率从近岸向黑潮路径逐渐增大。     

海平面上升、强台风和风暴潮对厦门海域极值水位的影响及危险性预估

气候变化背景下海平面上升、强台风和风暴潮对我国东南沿海地区的洪涝灾害影响日益严重,为应对气候变化的影响,本文以位于我国东南沿海的厦门地区为例,应用多种海洋大气观测资料和数理统计及模拟方法,分析了历史上9914号和1614号两次台风对厦门海域极端海面高度(极值水位)的影响,预估了未来海平面上升情景下厦门海域极值水位的变化...     

变化环境下中国东南沿海致灾气旋及其人口暴露度研究

本文基于气象观测站的逐日气压、风速和降水量确定致灾气旋阈值,结合区域气候模式COSMO-CLM (CCLM)输出,研究中国东南沿海地区2021—2050年RCP2.6、4.5、8.5情景下致灾气旋的时空变化特征。并采用人口-发展-环境分析模型(PDE),预测共享社会经济路径SSP2下东南沿海地区人口发展趋势,揭示了致灾气旋人口暴露度演变。研究表明:(1) RCP2.6情景,东南沿海地区平均每年发生致灾气旋6.3次,风速和降水量较基准期(1986—2005年)分别增加9%和15%,72%区域致灾气旋人口暴露度有所增加。暴露在超基准期最大影响面积和最强风速下的致灾气旋人口分别增加2.1亿和0.1亿。(2) RCP4.5情景,致灾气旋年均发生7次,风速和降水量较基准期分别上升16%和32%,89%地区致灾气旋暴露人口增加。暴露在超基准期最大影响面积和最强风速下的致灾气旋人口分别增加2.6亿和0.5亿。(3) RCP8.5情景,致灾气旋年均发生5.8次,风速和降水量较基准期分别增加32%和50%,65%区域致灾气旋暴露人口度有所增加。暴露在超基准期最大影响面积和最强风速下的致灾气旋人口分别增加5.7亿和1.9亿。(4)相比RCP2.6,RCP8.5情景致灾气旋风速和降水量高出23%和35%,暴露于超基准期最大影响面积和最强风速的致灾气旋人口分别多3.6亿和1.8亿。控制温室气体浓度对降低致灾气旋的不利影响具有重要意义。     

The long-term trend of Bohai Sea ice in different emission scenarios

Based on a coupled ocean-sea ice model, this study investigates how changes in the mean state of the atmosphere in different CO_2 emission scenarios(RCP 8.5, 6.0, 4.5 and 2.6) may affect the sea ice in the Bohai Sea, China,especially in the Liaodong Bay, the largest bay in the Bohai Sea. In the RCP 8.5 scenario, an abrupt change of the atmospheric state happens around 2070. Due to the abrupt change, wintertime sea ice of the Liaodong Bay can be divided into 3 periods: a mild decreasing period(2021–2060), in which the sea ice severity weakens at a nearconstant rate; a rapid decreasing period(2061–2080), in which the sea ice severity drops dramatically; and a stabilized period(2081–2100). During 2021–2060, the dates of first ice are approximately unchanged, suggesting that the onset of sea ice is probably determined by a cold-air event and is not sensitive to the mean state of the atmosphere. The mean and maximum sea ice thickness in the Liaodong Bay is relatively stable before 2060, and then drops rapidly in the following decade. Different from the RCP 8.5 scenario, atmospheric state changes smoothly in the RCP 6.0, 4.5 and 2.6 scenarios. In the RCP 6.0 scenario, the sea ice severity in the Bohai Sea weakens with time to the end of the twenty-first century. In the RCP 4.5 scenario, the sea ice severity weakens with time until reaching a stable state around the 2070 s. In the RCP 2.6 scenario, the sea ice severity weakens until the2040 s, stabilizes from then, and starts intensifying after the 2080 s. The sea ice condition in the other bays of the Bohai Sea is also discussed under the four CO_2 emissions scenarios. Among atmospheric factors, air temperature is the leading one for the decline of the sea ice extent. Specific humidity also plays an important role in the four scenarios. The surface downward shortwave/longwave radiation and meridional wind only matter in certain scenarios, while effects from the zonal wind and precipitation are negligible.     

不同气候情景下中国滨海城市海岸极值水位重现期预估

气候变化背景下,海平面上升叠加台风—风暴潮、天文大潮等产生的海岸极值水位事件趋多增强,对我国滨海城市社会经济可持发展构成了严重威胁。为认识未来我国滨海城市海岸极值水位危害性（强度和频率）的变化,本文首先采用第五次国际耦合模式比较计划（CMIP5）数据,分析了不同气候情景下（RCP2.6, 4.5, 8.5,简称为RCPs）下,未来不同年代（2030年、2050年和2100年）我国滨海城市沿岸海平面变化幅度;其次,基于沿海验潮站的历史观测资料和文献数据,分析了未来热带气旋强度变化对海岸极值水位的影响;最后,利用皮尔逊Ⅲ型（P-Ⅲ）水文概率曲线方法,预估了不同气候（RCPs）情景下未来不同年代（2030年、2050年和2100年）我国9个滨海城市海岸极值水位重现期的变化。结果表明：（1）在不同气候情景下,我国滨海城市沿海平均海平面均呈现上升趋势,其中,到21世纪末,长三角地区沿海海平面上升幅度最大,上升速度比全国平均高出约30%;（2）热带气旋的强度与台风—风暴潮的增水幅度存在正相关关系。预计到21世纪末,热带气旋的整体强度很可能将增强,热带气旋引发的台风—风暴潮的增水幅度较当前很可能有明显提高。（3）未来我国滨海城市沿海极值水位将有显著增高的趋势,当前极值水位的重现期将明显缩短。到21世纪末,我国滨海城市当前百年一遇的极值水位,重现期几乎都将缩短至20年一遇以下,其中,大连、青岛、上海和厦门等城市海岸极值水位重现期很可能缩短为（或低于）1年一遇。本文虽在一定程度上反映了不同气候情景下海岸洪水危害性的变化,但对于未来热带气旋的变化及其影响的研究尚有待进一步深入。     

2012年中国沿海海平面上升显著成因分析

2012年,中国沿海海平面变化最突出的特点是海平面升高显著。海平面总体比常年高122mm,较2011年偏高53mm,达1980年以来最高位。本文使用中国沿海及西北太平洋区域近30a的水位、海温、气温、气压和风等水文气象资料,详细分析了中国沿海海平面2012年异常偏高的成因。结果表明:2010-2012年中国沿海海平面处于2~3a、8~9a和准19a周期震荡的高位,几个周期震荡高位叠加,对海平面上升起了明显的影响;2012年,沿海气温和海温分别较常年偏高0.4℃和0.3℃,气压较常年低1.2hPa,气压达历史最低位;2012年,中国南海夏季风爆发时间较常年偏早,结束较常年偏晚,季风持续时间较常年偏长,导致2012年5-6月和8月,在黄海和东海海域,东北风持续偏强,南海海域南风偏强,风场的异常导致黄海、东海和南海沿海海水长时间堆积,是造成海平面升高的原因之一;2012年,热带气旋登陆时间集中,影响范围广,北上和影响东北地区的台风数量均为历史之最,特别是2012年8月,有6个热带气旋相继影响我国沿海,对当月海平面升高影响明显;另外,2012年副热带高压偏北、偏东、偏弱的特点对东海和南海的海平面上升也有一定影响。     

2016年中国沿海海平面上升显著成因分析及影响

使用中国沿海及西北太平洋区域的水位、海温、气温、气压和风等水文气象资料,详细分析了2016年中国沿海海平面显著升高的成因及影响。分析结果表明:（1）2012-2016年,中国沿海海平面处于准2 a、4 a、准9 a和准19 a周期振荡的高位,几个周期振荡高位叠加,对该时段海平面上升起了一定的作用;（2）2016年,中国沿海气温和海温较1993-2011年的平均值分别高0.7℃与0.5℃,均处于1980年以来高位;气压较1993-2011年的平均值低0.2 hPa;（3）2016年4月、9月、10月和11月,中国沿海海平面均达到1980年以来同期高位,这4个月的风场距平值在东海以南均明显偏大,且以偏南向和向岸风为主,风生流使得海水向岸堆积,沿海长时间以增水为主,对当月局部海平面上升的贡献率达到40%~80%;（4）2016年,中国沿海降水总体偏多,局部区域降水量达到历史同期最高,加上沿海径流量的增加,对沿海局部海平面升高有一定贡献;（5）2016年9-10月,有5个台风相继影响我国南部沿海,持续的风暴潮增水导致台风影响期间的海平面高于当月平均海平面70~360 mm,风暴潮和洪涝灾害给当地造成直接经济损失超过30亿元。     

Trends in the variation of the sea level in the lagoons of the Southeastern Baltic

This paper analyses the global tendency of the sea level rise (SLR) and its long term influence on the sea level upstream drainage cascade based on the example of the level’s variation in the Vistula Lagoon of the Baltic Sea compared to the other lagoons and coastal regions of the southeastern part of the Baltic Sea. A steady positive trend in the water level variations was revealed; its magnitude varies significantly depending on the time period. In general, during the 100–150 year period, the rate of the SLR in the lagoons and coastal areas of the Baltic Sea (1.7–1.8 mm per year) is close to the SLR rate in the World Ocean. In the second half of the 20th century, the increased rate of the SLR in the lagoons and marine areas became stronger (up to 3.6 mm per year in the Vistula Lagoon and in 1959–2006 in the sea and exceeded the rate of global ocean SLR). It dramatically increased at the end of the last century both in the lagoons and in the sea (up to 10.0–15.0 mm per year). This is the response not only to the global climate warming but it is likely that it is also a response to the changes of the climate driving forces that influence the regimes of the local wind and precipitation in the catchment.     

The analysis of gales over the “Maritime Silk Road” with remote sensing data

21世纪海上丝绸之路战略是中国“一带一路倡议”的重要组成部分。海上丝绸之路海域海洋环境的认知和调查是必不可少的,可以为航海、海洋工程、防灾减灾等领域提供科学依据。本文使用高分辨率多平台交叉定标风产品（CCMP）分析海上丝绸之路海域的大风特性。分析了大风天气的年平均速度、空间分布,以及风速和极端风速的频率和趋势。结果表明,在夏季,相对较高的大风场主要分布在阿拉伯海、索马里海、印度支那半岛海域和孟加拉湾海域。索马里海的大风频率超过90%。总体而言,南海大部分区域和北印度洋,大风天逐年增加,增加趋势在秋冬季节尤为明显。     

A modeling study of the characteristics and mechanism of the westward coastal current during summer in the northwestern South China Sea

The characteristics and dynamical mechanism of summer-time coastal current over the North South China Sea shelf have been investigated based on a high resolution unstructuredgrid finite volume community ocean model (FVCOM). Modeldata comparison demonstrates that the model describes and explains well the coastal dynamics over the North South China Sea shelf. The coastal current on the North South China Sea shelf is greatly influenced by monsoon and the freshwater discharge of the Pearl River. Strong southwesterly wind drives the coastal current northeastward. However, under weak southwest monsoon, the coastal current west of the Pearl River estuary (PRE) advects toward the southwest, and splits into two parts when reaching east of the Qiongzhou Strait, with one branch entering the Gulf of Tonkin through the Qiongzhou Strait, transporting low salinity water into the Gulf of Tonkin, and the other part flows cyclonic and interacts with the northeastward current around southeast of Hainan Island, forming a cyclonic eddy east of the Qiongzhou Strait. A variety of model experiments focused on freshwater discharge, wind forcing, tidal rectification, and stratification are performed to study the physical mechanism of the southwestward coastal current which is usually against the summer wind. Process-oriented experiment results indicate that the southwest monsoon and freshwater discharge are important factors influencing the formation of southwestward coastal current during summer.