青海湖水位波动对气候暖湿化情景的响应及其机理研究

利用1961—2015年青海湖水位资料及其流域气温、降水量、蒸发量等气象观测资料,高原季风、西风环流气候等指数及植被数据,分析青海湖水位波动的基本特征,揭示高原季风、西风环流、植被覆盖、径流以及冻土退化对湖泊水位波动的影响机理,建立基于水量平衡的青海湖水位变化的定量评估模型。研究表明：2004年前后,青海湖水位出现由降到升的突变,自2005年以来持续回升;水位波动具有8 a和21 a的显著性周期;全球变暖背景下高原季风增强、西风环流趋弱、气候趋于暖湿、流域植被恢复、冻土退化和径流量显著增大,引起了2005年以来青海湖水位的持续回升。基于湖泊水量平衡原理建立的气候变化对青海湖水位影响定量评估模型,能够客观反映青海湖流域上年及当年降水量、流量和蒸发量对湖泊水位的效应。     

近30年来中国干旱生态区增暖放大现象及其与植被覆盖的联系

利用归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）将中国划分为不同的生态区,在此基础上分析夏季植被状况与不同生态区增暖之间的联系。研究表明,就多年平均而言,中国植被覆盖呈现自东向西逐渐减少的空间分布。1982年以来,植被稀疏的干旱生态区是夏季增暖最明显的区域,平均气温和平均最高气温增速大都位于0.6~1.0℃/10 a,而平均最低气温的升高达到0.8~1.4℃/10 a,明显高于中国其他区域。进一步分析发现,夏季气温的变化与其所处地区的植被疏密程度之间存在很好的负相关关系,即快速增暖主要发生在植被稀疏区,且这种负相关关系在夏季平均最低气温上最为显著。不同植被覆盖区中气温的长期变化趋势,受NDVI变化带来的地表反照率和云量变化的影响,但各生态区不尽相同,主要表现在:植被稀疏的干旱生态区,植被减少,引起地表反照率增加,感热输送增加而潜热输送减小,加速了该地区整体的增温速率;而在植被茂密地区,植被增加造成地表反照率减少,同时由于蒸发冷却,其整体增暖幅度缓于植被稀疏区。所以,植被活动对全球变暖背景下的区域气候变化具有重要作用,尤其表现在干旱生态区的陆面过程上,地表辐射平衡和能量收支的显著改变放大了干旱生态区的增暖速率。     

吉林省主要产粮区NDVI时空变化特征

为了确定作物长势遥感监测的评价指标,利用2000—2012年吉林省EOS/MODIS数据,采用NDVI旬最大值法,结合吉林省主要农作物生长发育的特点,对主要产粮区作物生长季旱田和水田的NDVI时空变化规律进行研究,并分析其与气温和降水的关系。结果表明:2000—2012年吉林省作物生长季农作物的NDVI随作物生长发育进程有明显的变化,水田和旱田两种作物的NDVI时间变化均呈单峰型;吉林省不同区域的NDVI变化趋势一致,5月上旬至6月上旬,NDVI呈缓慢增加的趋势;6月中旬至7月上旬,NDVI迅速增加;7月中旬至8月上旬,NDVI增加缓慢;8月中旬开始,NDVI开始下降。6月中旬开始,吉林省中部地区旱田NDVI明显高于西部地区,NDVI增长速率中部地区大于西部地区,达到峰值的时间中部地区也早于西部地区。吉林省水田NDVI变化中西部地区差异较小,均在8月上旬达到峰值,植被指数时间变化与吉林省作物生长发育进程相吻合。吉林省中西部地区作物的NDVI与气温和降水均呈正相关,气温和降水对NDVI的影响有明显滞后效应,且气温的影响大于降水。     

基于卫星遥感的植被NDVI对气候变化响应的研究进展

回顾了以往植被对气候响应的有关研究,从此类研究常使用的数据、方法及获取的结论3个方面进行了分析,重点阐述了归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）对降水、温度和辐射等气候因子的响应特征,并探讨了未来的发展趋势。结果表明,植被NDVI对降水的显著响应往往出现在干旱半干旱地区和干湿季气候差异明显地区,且具有一定的滞后特征,滞后的时间尺度与局地条件关系密切;温度成为植被NDVI 控制因子的情况常出现在温带或寒温带地区,与对降水的滞后响应相比,植被对于温度的滞后响应并不是特别明显;辐射对于植被的主导影响主要出现在低纬度的部分区域、高云量区域和高纬度地区的特定时间段内。认为量化人类在植被对气候变化响应过程中的作用,全球变暖情形下植被对气候响应特征的深入分析,以及植被受气候影响的多尺度特征可能是以后此类研究的发展方向。     

利用归一化植被指数研究植被分类、面积估算和不确定性分析的进展

植被在全球生态系统中扮演着重要的角色.陆地生态系统与全球气候变化也是息息相关.利用遥感资料对植被进行分类,并估算植被覆盖面积已成为一个极具活力的研究方向,其结果的准确度及误差来源受到不同程度的重视.作者对利用遥感资料研究植被分类,进行面积估算,分析其不确定性三个方面的研究进展进行了回顾和讨论,探索进一步利用遥感资料分析植被信息的可行性.     

青藏高原植被指数最新变化特征及其与气候因子的关系

利用GIMMS/NDVI(全球库存模拟和影像研究/归一化植被指数,Global Inventory Modeling and Mapping Studies,Normalized Difference Vegetation Index)和MODIS/NDVI遥感数据以及青藏高原6个气象代表站的站点数据,结合多种统计和计算方法,分析了青藏高原植被NDVI变化规律及其影响因子。结果表明:1982~2013年青藏高原多年平均植被NDVI的空间分布存在明显的区域差异,总体上呈从东南向西北递减的趋势,而且发现不同地区植被的时间变化规律也不尽相同。根据高原长势最好的6~9月植被NDVI进行经验正交分解,将青藏高原植被分为5个区,并进一步分析了不同分区内植被的变化规律,得出:青藏高原植被NDVI下降最明显的区域在二区的噶尔班公宽谷湖盆地地区和北羌塘高原地区,植被NDVI上升最明显的区域在四区的祁连山东部地区。为了探讨青藏高原不同分区内影响植被NDVI下降的因子,从青藏高原二区、四区、五区各选取NDVI处于下降趋势的两个代表站点。研究分析了各个站点植被NDVI与降水量、平均气温、平均最低气温、平均最高气温、日照百分率5个气象因子的关系,得出:在高原二区日照强度是其它分区的两倍左右,而降水量相对较少导致植被NDVI降低。高原四区由于降水量小、温度高、日照强,导致植被NDVI处于下降趋势;在青藏高原五区虽然降水充足,但日照较弱,限制了植被的正常成长导致NDVI处于下降趋势中;其结果为高原植被退化机制研究及高原植被对大气反馈等奠定了基础。     

华北平原不同生长发育期作物长势对气候因子的响应研究

利用卫星遥感归一化植被指数(NDVI)时间序列数据和站点气象数据,从农作物生长发育过程的角度,分析了1981~2008年华北平原农田在12个生长发育期(冬小麦8个、夏玉米4个)对降水和温度不同的响应特征。研究区农田植被指数对降水响应的滞后性强于对温度的滞后性,其中对降水最为敏感的是前1和前2个生长发育期,对温度最为敏感的是同期和前1个生长发育期。不同种类作物在不同时期对气候因子响应不同:冬小麦发育中后期、夏玉米发育中期,绝大多数站点植被指数与降水呈正相关;冬小麦生长发育前中期植被指数与温度呈显著甚至极显著正相关。冬小麦出苗期温度、返青期温度和返青期降水分别与不同时期植被指数显著相关,出苗期和返青期为研究区农田长势对气候因子响应的敏感期。     

大兴安岭植被NDVI变化及其对气候的响应

利用S-G(Savitsky-Golay)滤波对2000—2016年呼伦贝尔市境内的大兴安岭植被NDVI序列进行逐栅格重构并剔除突变点,结合大兴安岭海拔、坡向、坡度等地理因子和气温、降水等气象因子,分析大兴安岭植被生长季NDVI的变化及其对气候的响应。结果表明:大兴安岭植被NDVI生长季均值呈上升趋势,平均增速为0. 029/10 a。植被NDVI随海拔的增加呈现先缓慢减小后迅速增加的趋势,随坡向变化不大,随坡度的增加而增加。植被NDVI的生长季均值与1 a前和2 a年前的降水呈现显著的正相关,具有明显的滞后性。在每年植被恢复生长初期各海拔植被均与气温呈现极显著的正相关,年内植被NDVI与降水的相关性在垂直方向上存在较大差异。     

辽宁省植被覆盖度时空演变及其对气候因子的响应

基于MODIS-NDVI数据及像元二分模型,对辽宁省植被覆盖度进行估算,并在此基础上探讨了辽宁植被覆盖度时空演变特征及其对气候因子的响应,结果表明：2000-2018年辽宁省植被覆盖度整体呈波动增加趋势,年平均增长速率为0.38%,呈增加趋势的面积占总面积的92.3%;2000年以来,裸地及低覆盖区域占比逐年减小,中低覆盖、中覆盖及高覆盖区域占比分别增加11.35%、11.00%和9.22%;辽宁省植被覆盖度与气候因子的关系表现出明显的空间差异性,其中,西部易旱地区覆盖度与气温呈显著负相关,与降水呈正相关,东部地区覆盖度与气温呈正相关,与降水呈负相关;辽宁植被覆盖度对降水的响应存在一个月的滞后期,对气温的响应无滞后效应。     

新、旧气候态差异及对中国地区气候和极端事件评估业务的影响

利用1961—2020年中国区域2089个地面观测站资料,分析了1991—2020年和1981—2010年新、旧气候态下,平均气温、最高气温、最低气温和降水量等变量的空间变化特征,探讨对气候距平值、极端事件等评估结果的影响。结果表明：新气候态下,全国三类气温年和季节平均均一致升高,年降水增加,空间上气温偏高（低）、降水偏多（少）的特征将弱（强）化;华北东部、华东中部和北部以及青海西南部的年平均风速和日照时数距平增加;极端高温年减少,低温年增多,其中平均气温和最低气温受到的影响较最高气温更大;夏季南北方两条雨带极端强降水年的发生概率降低,冬季东北中部和南部、华北、华东北部、西北东部极端弱降水年概率显著增加;全国超过一半的站点极端日高温、低温和强降水事件的历史频次发生改变;新气候态还减弱了极端日高温事件的增速,加快了极端日低温事件的降速。     

A Modeling Study of Climate Change and Its Implication for Agriculture in China Part II: The Implication of Climate Change for Agriculture in China

The potential CO2-induced impacts on the geographical shifts of wheat growth zones in China were studied from seven GCMs outputs. The wheat growth regions may move northward and westward under the condition of a doubling CO2 climate. The wheat cultivation features and variety types may also assume significant changes. Climatic warming would have a positive influence in Northeast China, but high temperature stress may be produced in some regions of central and southern China. Higher mean air temperatures during wheat growth, particularly during the reproductive stages, may increase the need for earlier-maturing and more heat-tolerant cultivars.     

The Fractal Dimension Distribution of the Short-Term Climate System in China and It’s Connection with the Monsoon Climate

By analyzing the Fractal Dimension(FD) distribution of the Short-range Climate system(SCS) in China, it is found that the FD varies in different region and this just agrees with the regionally of the monsoon climate in China. The FD of the SCS Lays between 2.0 and 5.0. In the vast eastern area of China, the FD almost grows gradually with the latitude. Line 4.0 is along the mountain chains from the Nanlin Mountain to the Wuyi Mountain. North of the line the FD varies only slightly and all are above 4.0. Only in coastal islands the FD is smaller than 3.0.     

基于自然的解决方案：中国应对气候变化领域的政策进展、问题与对策

基于自然的解决方案（NbS）在应对气候变化领域的重要作用日益受到国际社会的关注。本文将NbS在应对气候变化领域的生态系统划分为森林、草地、农田、湿地、海洋、城市,采用传统环境政策工具分类,将六大生态系统的政策工具划分为命令控制型、经济激励型、自愿参与型三类。在此基础上,梳理构建NbS在我国应对气候变化领域的政策框架。结果表明,我国初步形成了以命令控制型政策为主,重视通过经济激励型政策引导,并逐步完善自愿参与型政策的NbS政策体系。然而,NbS在我国应对气候变化领域的政策仍存在诸多问题,包括NbS尚未成为应对气候变化的主流措施、缺乏自上而下的管理机制、未形成理论与实践的有机统一、资金来源单一、技术支撑和能力建设薄弱、公众参与度有待进一步加强等。为发挥NbS在我国应对气候变化领域的潜力,建议将NbS纳入我国下阶段国家自主贡献更新文件中,争取提出有关NbS的定量承诺,推动NbS成为应对气候变化的主流措施,构建自上而下的管理机制,建立多元化的资金投入机制,加强从理论到实践、从路径到政策的研究,提升能力保障和公众参与度。     

1982~1999年中国地区叶面积指数变化及其与气候变化的关系

利用1982～1999年AVHRR Pathfinder卫星遥感观测的植被叶面积指数（leaf area index,LAI）资料和中国730个气象台站的温度、降水观测资料,研究了中国不同地区（东北地区、华北地区、长江流域、华南地区和西南地区）LAI的季节、生长季和年变化,及其与气候变化（温度、降水）的关系。结果表明,在中国大部分地区,年平均LAI和生长季平均LAI均是增加的。由于区域和季节气候的差异,LAI变化趋势具有明显的空间和季节非均一性。从区域平均的角度来看,不同地区年和生长季平均LAI都有增加趋势,并且在华南地区增加最快。因而,在全球变化背景下,华南地区可能是潜在的碳汇。在季节尺度上,各地区区域平均LAI基本上都是增加的,并且都在春季增加最快。温度变化是LAI变化的主要原因。但是人类活动如农业活动、城市化等对华北平原、长江三角洲和珠江三角洲等地区LAI变化的作用不容忽视。     

Sustainable energy development and climate change in China

Abstract

This article analyses the national circumstances and major factors underpinning China's energy demand and supply, energy-related emissions, and consequently China's sustainable development. These factors include the huge, still growing, and aging population, rapid economic growth, ongoing industrialization and urbanization, environmental and health concerns at local, regional and global level. Against such background analysis, the article explores the potential and constraints of non-fossil fuel, fuel-switching to natural gas, economy restructuring and clean coal technology in mitigating emissions of greenhouse gases (GHG) and ensuring energy supply in China. The authors reiterate the importance of improving energy efficiency in China and discuss how to integrate renewable energy into rural development. The article concludes with an in-depth discussion about redefining development goals, the equity issue in climate change process, and the linkage with sustainable development.     

中国各季节气候对热盐环流减弱的不同响应

使用CCSM3（community climate system model version 3）模式的＂淡水扰动试验＂结果,对热盐环流强度减弱后中国区域冬、夏气候的不同响应特征进行了研究。结果表明：CCSM3可较为准确地再现中国附近区域表面气温及降水量的量值和分布形态。当热盐环流年平均强度减弱约80%之后,中国区域冬、夏季的表面气温与降水量显著降低,但冬、夏季的降低幅度与空间分布形态存在显著的差异。冬季的降温幅度较大且分布较为一致,平均降温幅度可达2.2℃,最大的降温幅度可达4℃;夏季的降温幅度相对较小且南北差异较大,平均降温幅度为1.3℃,最大的降温幅度为3℃。冬、夏季降水量的降低幅度都在6%左右,但其成因及其分布形态都存在显著差异。     

变暖背景下青藏高原夏季风变异及其对中国西南气候的影响

利用1951—2012年逐月NECP/NCAR-Ⅰ再分析资料和1960—2012年逐月中国西南地区116站常规气象要素资料,基于青藏高原地区夏季600 hPa涡度场特征,定义了新的青藏高原夏季风强度和位置指数,讨论在全球变暖背景下,青藏高原季风变化对中国西南地区气候的影响。青藏高原季风强度整体增强,在20世纪90年代末达到峰值后逐渐减弱,与北半球气温变化具有较好的一致性,位置变化相对独立。夏季青藏高原季风强度和中心经度位置对中国西南地区气候有显著影响。当青藏高原季风偏强时,西南地区水汽异常辐合,以阴天为主,日照偏短,蒸发减弱,气温日较差明显减小,降水偏多;上升运动在川渝地区发展深厚,云贵地区仅限于600 hPa以下,川渝地区气象要素变化更显著。当青藏高原季风位置偏东时,西南全区受异常下沉运动控制,气温偏高,四川中、西部和贵州、广西等地出现较强的水汽异常辐散,气温显著偏高,相对湿度偏低,降水偏少。进入21世纪以来,青藏高原季风强度和中心经度的反位相叠加,加剧了西南地区的干旱化。新的青藏高原季风指数不仅能反映青藏高原地区的季风环流特征,而且对中国西南气候变化具有较好的指示意义,可为中国汛期气候预测提供理论依据和技术支持。     

中国西北区西部土壤湿度及其气候响应

利用中国西北区西部7个农业试验站1981—2001年0~40 cm的土壤湿度、降水、气温、水面蒸发和相对湿度观测资料,分析了逐站土壤湿度的月变化、年际特征及其气候响应。结果表明:(1)7站土壤湿度月变化分为平稳型和波动型;新疆各站土壤湿度沿垂直方向年际变化比较一致,但青海2个测站上下层趋势基本相反;新疆各站整层年际变化相对较大,而青海2个测站年际变化相对稳定;土壤湿度年际变化总体趋势随深度增加而减小。(2)进入20世纪90年代,多数站点土壤明显干化,个别站还存在突变现象,土壤湿度与气温有着显著的负相关。(3)土壤湿度和气候因子之间存在相互响应,土壤湿度与气温普遍存在负相关,土壤湿度与降水之间总体响应不明显。     

巴楚县冬小麦生长期气候变化特征及其对冬小麦发育期的影响

利用新疆巴楚气象站1983—2012年逐日气象资料及冬小麦生育期资料,采用线性回归、Pearson相关系数方法,分析了巴楚县气候要素和冬小麦生育期的变化特征,以及气候变化对生育期的影响。结果表明:(1)近30 a巴楚县冬小麦生育期内气候变暖趋势明显,月平均气温、月最高气温和月最低气温整体呈上升趋势,日照时数减少,降水量增多。(2)冬小麦播种、抽穗和成熟期提前,越冬开始和返青期延后,全生育期呈缩短趋势。冬前冬小麦生育天数增加,越冬开始—返青期、返青—抽穗期长度缩短,抽穗—成熟期延长。(3)1—2月气温降低是巴楚冬小麦返青期延后的主要原因,而抽穗和成熟期提前则主要受3—4月、4—6月的气温升高影响。     

气候保险的概念、理论及在中国的发展建议

气候风险可能给人类社会带来巨大的生命和财产损失,气候保险通过转移分散风险成为应对气候风险的有效机制。文中首先在辨析气候保险的概念和市场机制等理论基础上,分析了气候保险存在逆向选择风险与难以满足大数法则、存在道德风险与反馈效应的问题;其次梳理了发达国家气候保险的发展情况,其风险分散和转移功能比较强,保费一部分存在政府补贴,一般采取政府紧急贷款、再保险和保险衍生品的方式进一步分散风险,但是也存在道德风险的问题。最后分析了中国气候保险的发展现状发现存在着难以满足大数法则的问题,道德风险尚无明确体现,并提出建议:完善气象站基础设施、制定自然灾害风险地图、提高公众和敏感行业气候保险的购买意愿等尽量使气候保险满足大数法则;促使保险公司在设计保险产品时考虑非经济成本,未雨绸缪避免道德风险及反馈效应;适时发展气候再保险和保险衍生品,建立分散和转移风险的市场机制。