RCPs情景下中国21世纪气候变化预估及不确定性分析

利用CMIP5提供的26个全球气候系统模式的集合模拟结果,预估新代表性浓度路径情景下,中国区域21世纪温度和降水的变化,并采用泰勒图和模式离差法对多模式预估结果进行不确定性分析。预估结果显示到21世纪末期(2081—2100年),三种浓度路径情景(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)下中国年均温增幅分别为1.87 ℃、2.88 ℃、5.51 ℃;年降水的增幅分别为0.124 mm/d、0.214 mm/d、0.323 mm/d。21世纪中国增温增湿的主要贡献区为青藏高原和东北地区。不确定性分析结果表明,大多数CMIP5模式对21世纪中国区域温度的预估有着较好的一致性,而对降水预估的差异性相对较大。集合模式离差分析结果表明,中国80%以上区域的温度预估结果信号大于噪音,而降水预估的有意义信号区域不足20%,CMIP5集合模式对温度变化预测结果的可信度较高,而对降水变化的预测结果则存在很大的不确定性。     

不同排放情景下贵州21世纪气候变化预估

利用IPCCAR4提供的模式预估结果,分析了不同排放情景下21世纪贵州气候变化特征,结果表明：21世纪由于人类排放的增加,贵州省将继续变暖、变湿。到21世纪后期（2071--2099年）贵州省温度比常年高2～3,2℃,降水比常年多3．8％-5．8％。且在SRESA．2（高排放）、A1B（中排放）、B1（低排放）情景下贵州省年平均温度（降水）整体变化幅度分别为4．0℃／100a（136mm／100a）、3．6℃／100a（96mm／100a）、2．1℃／100a（61mm／100a）,体现了排放量越高,增温（增湿）越显著的特征。从季节特征来看,不同情景下冬季温度的增加趋势都大于其它季节;冬季降水预估没有明显的变化趋势,其余季节基本上以上升趋势为主。其中在A1B、B1排放情景下21世纪前期（2011--2040年）降水有减少趋势,在A2情景下降水无明显变化趋势。     

海南21世纪气候变化预估分析

利用RCP4.5和RCP8.5情景下区域气候模式RegCM4.0单向嵌套BCC_CSM1.1全球气候系统模式输出结果中海南岛区域的格点进行站点插值后的预估数据,分析了海南本岛21世纪气候变化情景,结果表明:21世纪海南岛总体呈变暖、变湿趋势.在RCP4.5情景下,年增暖倾向率为1.4℃/100a,在RCP8.5情景下,年增暖倾向率为3.4℃/100a.RCP4.5情景下,增温幅度最大的是冬季;RCP8.5情景下,前期增温幅度最大的是冬季,中期增温幅度最大的是夏季,后期增温幅度最大的在秋季.21世纪年降水距平百分率的变化有明显的阶段性变化.RCP4.5情景下前、后期降水增多不明显,中期增多明显;RCP8.5情景下前、后期的降水增加幅度比中期更明显.21世纪冷季降水可能减少,秋季可能更明显,冬季次之;暖季降水可能增加,夏季可能更明显.     

中国21世纪气候变化情景的统计分析

利用区域气候模式系统PRECIS,分析SRES A2、B2情景下21世纪的三个时段中国地面气温和降水的变化,并对B2情景下中国区域地面气温和降水可能的变化趋势进行统计分析。结果表明,未来极端高温和降水事件将会增加,而极端低温事件将会减少。对全国七大区平均地面气温和降水变化的分析显示：未来东北、华北和西北地区夏季增温大而降水增加少,暖干化趋势较明显;华中、华东和华南地区的夏季降水增加明显而冬季增加较少,尤其是华南冬季的降水明显地减少,这表明这些地区夏季的洪涝和冬季的干旱都会加重。     

基于IPCC A1B情景的中国未来气候变化预估:多模式集合结果及其不确定性

利用耦合模式比较计划(CMIP3)提供的20世纪气候模拟试验(20C3M)及A1B情景预估试验,讨论了全球增暖情景下21世纪中期中国气候的可能变化。结果表明,A1B情景下,中国夏季降水变化在-0.1～1.1mm/d,冬季降水变化在-0.2～0.2mm/d。模式对降水变化的预估存在较大不确定性。无论冬夏,预估的全国表面气温都将升高,升温幅度在1.2～2.8℃;随纬度升高,增暖幅度相应增大。模式对表面气温变化的预估能力强于对降水变化的预估能力。在A1B情景下,东亚夏季风增强,而冬季风则略为减弱,东亚夏季风雨带到达最北后南撤的时间较之20C3M滞后约一个月。     

基于19个站的不同排放情景下贵州21世纪气候变化预估

运用IPCC AR4提供的模式预估结果,分析了基于19个站的不同排放情景下21世纪贵州气候变化特征,结果表明:21世纪贵州省将继续变暖、变湿,且人类排放越大,增温增湿的幅度越大。从未来情景气候预估的区域性特征来看,相对于基准期(1981—1999年),2011—2040年,A2(高排放)、A1B(中排放)和B1(低排放)3种排放情景下全省年平均气温偏暖在1℃以下,且省北部地区偏暖程度略大。2041—2070年,3种排放情景下全省年平均气温分别比基准期偏暖1.6~2℃、1.8~2.4℃和1.2~1.8℃,且均表现为省东北部偏暖幅度大、西南部偏暖幅度小的态势。2071—2099年,偏暖态势亦是东北部多、西南部少,3种排放情景下分别比基准期偏暖3℃以上、2.6~3.2℃和1.8~2.2℃。降水方面,前期(2011—2040年)在A2和A1B情景下相对于基准期全省年平均降水以偏少为主,偏少幅度在2%以内,在B1情景下相对于基准期省西北部降水偏少东南部降水偏多,变化幅度基本在1%以内。21世纪中期(2041—2070年)和后期(2071—2099年)在3种排放情景下全省各区域降水相对于基准期均是偏多。其中2041—2070年,3种排放情景下全省年平均降水分别偏多0%~3%,2%~5%和1%~3%,且偏多态势分布在3种情景下均不一致。2071—2099年,降水偏多的态势为南多北少,具体表现为3种排放情景下分别偏多4%以上,3%以上和2%~5%。     

多模式集合预估21世纪淮河流域气候变化情景

利用政府间气候变化委员会第四次评估报告(the Fourth Assessment Report of the Intergov-ernmental Panel on Climate Change,IPCC AR4)的14个全球气候耦合模式对中国淮河流域气温和降水的模拟能力进行了评估,预估了该地区21世纪的降水和气温变化。同时,还分析了14个气候模式对1961-1999年气温和降水的模拟能力,并且根据Taylor方法选取具有较好模拟能力的模式做集合分析。结果表明,不同的气候模式对淮河流域的气温和降水都具有一定的模拟能力,但大多数模式模拟的气温偏低、降水偏多;选取的模式集合可以明显改善模式的模拟能力,但是没有表现出明显的优势。对淮河流域降水和气温未来情景的预估表明,各模式给出的情景结果尽管存在一定的差异,但模拟的21世纪气候变化的趋势基本一致,即气温持续增加,降水出现区域性增加;还重点分析了14个模式集合的结果在2010-2039年、2040-2069年和2070-2099年3个时段的年平均、季节平均降水和气温变化及其时空变化特征,结果表明,3个时段的气温和降水在不同情景下都是逐渐增加的,A2情景下增幅最显著,B1情景下增幅最小。     

基于CMIP5模式的中国气候变化敏感性预估与分析

以CMIP5提供的26个全球气候系统模式的温度和降水数据为基础,采用区域气候变化指数(Regional Climate Change Index,RCCI)分析中国的不同区域对21世纪气候变化响应的敏感性。结果表明,三种排放情景(RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 8.5)下,21世纪全期,气候变化最敏感的区域分布在西藏地区,其次为我国西北地区以及东北地区,气候变化敏感性最低的区域分布在我国内蒙古中东部、华北地区以及长江中下游一带,且高排放情景对应更高的气候变化敏感性。对RCCI指数贡献因子分析结果表明,对中国气候变化敏感性贡献的大小依次为Δσ_TΔσ_pΔRRWAF。冬夏两季温度变化的大值区与RCCI指数的大致区分布一致,RCCI大小的分布很大程度上由温度变化的敏感性决定。而夏季降水变化的大值区主要出现在西藏地区、华南地区和东北地区,冬季降水变化的大值区则主要出现在黄河以南长江以北的中原地区以及东北地区。     

黄淮海地区植被生长季变化及其气候变化响应

利用1982—2000年的NOAA/AVHRR逐旬数据,采用最大变化斜率法、曲线拟合法等方法分析黄淮海地区植被生长季开始及结束时间,选取典型样带,制作基于逐像元的I_NDV(归一化植被指数) 变化图,研究1982—2000年植被生长季的变化规律及其对气候变化的响应。结果表明:黄淮海地区生长季开始的平均时间为3月下旬,结束时间为11月上旬。20年来研究区植被四季平均I_NDV呈上升趋势,春季增长尤为显著,且随着年代的推移,植被生长季有延长的趋势,生长季提前是黄淮海地区植被活动对气候变化响应的主要方式。     

CMIP5多模式集合对江苏省气候变化模拟评估及情景预估

利用中国气象局所属的2 400余个台站观测资料制作的分辨率为0.25°×0.25°数据集中的气温、降水量资料评估了CMIP5中17个模式对于1961—2004年江苏省气温和降水量空间分布特征的模拟能力,筛选出了5个对江苏省气候特征模拟较好的模式。之后基于5个优选模式集合平均的结果预估了3种典型浓度路径(Representative Concentration Pathways,RCPs)下江苏省2006—2100年的气温和降水量变化趋势。结果表明:(1)全球耦合气候模式对江苏省的气温和降水量空间分布特征具有一定的模拟能力,并且模式集合平均的气温和降水量与观测资料的空间相关系数分别为0.85和0.93;(2)在低浓度路径(RCP2.6)、中浓度路径(RCP4.5)和高浓度路径(RCP8.5)3种温室气体排放情景下,江苏省2006—2100年的地表温度均呈现明显的增温趋势,并且苏北的增温幅度要高于苏南;(3)3种温室气体排放情景下,江苏省未来百年降水量均呈现出北方增多南方减少的趋势;(4)未来百年江苏省降水量随气温变化的趋势并不稳定,RCP2.6和RCP4.5情景下降水量随气温的升高而增加,而RCP8.5情景下降水量随气温的增加而减少。     

Climate Changes in the 21st Century over the Asia-Pacific Region Simulated by the NCAR CSM and PCM

The Climate System Model (CSM) and the Parallel Climate Model (PCM), two coupled global climate models without flux adjustments recently developed at NCAR, were used to simulate the 20th century climate using historical greenhouse gas and sulfate aerosol forcing. These simulations were extended through the 21st century under two newly developed scenarios, a business-as-usual case (BAU, CO2≈710 ppmv in 2100) and a CO2 stabilization case (STA550, CO2≈540 ppmv in 2100). The simulated changes in temperature, precipitation, and soil moisture over the Asia-Pacific region (10°-60°N, 55°-155°E) are analyzed, with a focus on the East Asian summer monsoon rainfall and climate changes over the upper reaches of the Yangtze River. Under the BAU scenario, both the models produce surface warming of about 3-5℃ in winter and 2-3℃ in summer over most Asia. Under the STA550 scenario, the warming is reduced by 0.5-1.0℃ in winter and by 0.5℃ in summer. The warming is fairly uniform at the low latitudes and does not induce significant changes in the zonal mean Hadley circulation over the Asia-Pacific do main. While the regional precipitation changes from single CSM integrations are noisy, the PCM ensemble mean precipitation shows 10%-30% increases north of ～ 30°N and ～ 10% decreases south of ～ 30°N over the Asia-Pacific region in winter and 10%-20% increases in summer precipitation over most of the region. Soil moisture changes are small over most Asia. The CSM single simulation suggests a 30% increase in river runoff into the Three Gorges Dam, but the PCM ensemble simulations show small changes in the runoff.     

我国西北地区21世纪季节气候变化情景分析

使用各国政府间气候变化专门委员会(IPCC)数据分发中心提供的7个全球海气耦合气候系统模式(CCC、CCSR、CSIRO、DKRZ、GFDL、HADL、NCAR)的模拟结果,对我国西北地区未来21世纪考虑温室气体增加(GG)和温室气体与硫化物气溶胶共同影响(GS)时,冬夏季的气候变化情景进行了分析.模式集成结果分析表明,我国西北地区的变暖趋势与全球、东亚和中国一致,但变暖幅度明显高于全球、东亚和中国.对未来100年各个季节线性倾向的分析表明,西北地区GG和GS时都是冬季变暖最大,可高达5～8℃/100a,且整个西北地区中新疆地区为最大变暖区.21世纪由于人类活动,西北地区最低温度和最高温度都将明显升高,其线性趋势可达4～6℃/100 a.由于全球气候模式对区域尺度的模拟存在较大的不确定性,未来需要作更多的深入研究.     

全球气候模式对未来中国风速变化预估

利用世界气候研究计划之第三次耦合模式比较计划 (WCRP/CMIP3) 提供的, 参加IPCC AR4的19个气候模式和国家气候中心为IPCC第五次报告研发的新一代气候模式 (BCC_CSM1.0.1) 及模式集成, 考虑高排放 (A2)、 中等排放 (A1B) 和低排放 (B1) 三种人类排放情景, 预估21世纪中国近地层 (离地10 m) 风速变化。预估结果表明: (1) 21世纪全国平均的年平均风速呈微弱的减小趋势, 且随着预估情景人类排放的增加, 中国年平均风速减小趋势越显著。 (2) 冬季 (夏季) 全国平均风速呈减小 (增大) 趋势, 人类排放量越多, 冬季 (夏季) 风速减小 (增加) 程度越大。21世纪我国风速夏季 (冬季) 增大 (减小) 与全球变暖的背景下未来亚洲夏季风 (冬季风) 增强 (减弱) 有一定关系。 (3) 与20世纪末期 (1980～1999年) 相比, 21世纪初期 (2011～2030年) 中国区域年平均风速A2情景下略偏小, A1B和B1情景下年平均风速无明显变化; 21世纪中期 (2046～2065年) 和后期 (2080～2099年), 三种排放情景下中国年平均风速均比20世纪末期风速小。 (4) 21世纪初期、 中期和后期均表现为冬季 (夏季) 平均风速比20世纪末期冬季 (夏季) 平均小 (大)。 (5) 夏季中国中北部和东北地区风速偏大, 其余地区风速无明显变化或略偏小; 冬季除了东北北部和西藏东南部外, 中国大部地区风速偏小。绝大部分地区超过50%模式一致地预估上述风速变化形式, 具有一定的可信度。     

中国21世纪气候变化的情景模拟分析

利用HadCM2和ECHAM4气候模式比较分析了温室气体排放综合效果相当于CO2浓度逐年递增1％情景下中国区域21世纪地面气温和降水量的变化趋势。结果表明：在温室气体渐进递增情景下，至21世纪末期，相对于1961-1990年的气候基准值，全国地面平均气温增幅可达5—6℃。与地面气温的变化相比，降水量的波动幅度较大，但全国范围内降水量变化的总趋势也是增加的。中国区域地面气温和降水量变化的地理分布显示：降水量的增加主要集中在南方区域，HadCM2预测21世纪末期降水增加可达0．9mm／d，ECHAM4预测可达0．6mm／d；ECHAM4模式模拟的气温增幅比HadCM2高，尤其是在冬季及中国北方和青藏高原地区，而HadCM2模式模拟的降水量的增加较大，但两个气候模式模拟的地面气温和降水量变化的总趋势大体一致。     

华南地区21世纪中后期旱涝变化的情景分析

利用区域气候模式PRECIS（Providing Regional Climates for Impacts Studies）,首先选取若干旱涝指标,在验证模式对各旱涝指标的模拟能力的基础上,分析SRES A1B（Special Report on Emissions Scenarios A1B）情景下华南地区21世纪中后期（2040~2099年）各旱涝指标相对气候基准时段（1961~1990年）的变化情况,进而初步探讨华南地区未来旱涝情况的可能变化。研究表明,PRECIS能够较好地模拟出所选取的旱涝指标的年际变化和月变化特征;在SRES A1B情景下,21世纪中后期华南地区极端强降水事件的发生频率和强度都将显著增加,且强降水期将有所延长,从而使得华南地区出现雨涝灾害的可能性大大增加。与此同时,华南地区未来在春季、夏季和秋季发生气象干旱的可能性变化不显著,但在冬季发生气象干旱的可能性却将增加,尤其是在21世纪后30年冬季出现气象干旱的可能性更高。     

Projections of Climate Change over China for the 21st Century

1. IntroductionUnder the background of global warming in the20th century, it was also getting warmer of 0.2-0.7°C/100 yr over China for the last 100 years, espe-cially for the last 50 years (0.6-0.9°C/50 yr) based onthe instrumental observations (Wang and Gong, 2000;Ren et al., 2004; Zhao et al., 2004). In another way, itwas noticed that the concentration of greenhouse gasesand sulfate aerosols in the atmosphere increased by thehuman emissions. Some new evidences indicated thatthe greenho…