未来不同排放情景下气候变化预估研究进展

概述未来不同排放情景下气候变化预估研究的主要进展。首先,对用于开展气候变化预估研究的不同复杂程度的气候系统及地球系统模式及其模拟能力进行了简要的介绍,指出虽然目前气候系统模式在很多方面存在着较大的不确定性,但大体说来可提供当前气候状况的可信模拟结果;进而介绍了IPCC不同的排放情景,以及不同排放情景下全球与东亚区域气候变化预估的主要结果。研究表明,尽管不同模式对不同情景下未来气候变化预估的结果存有差异,但对未来50～100年全球气候变化的模拟大体一致,即全球将持续增温、降水出现区域性增加。在此基础上,概述了全球气候模式模拟结果的区域化技术,并重点介绍了降尺度方法的分类与应用。同时对气候变化预估的不确定性进行了讨论。最后,对气候变化预估的研究前景进行了展望,并讨论了未来我国气候变化预估研究的重点发展方向。     

气候变化情景下北江流域骤发干旱特征变化预测

以北江流域为研究对象,利用VIC(Variable Infiltration Capacity)模型与CMIP5全球气候模式耦合构建了流域水循环模型,基于模型输出的蒸发和潜在蒸发数据,构建基于SESR指数的骤发干旱（简称骤旱）识别方法,评估2021—2050年三种排放情景下（RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5）骤旱特征（频次、历时、强度）相对于基准期（1971—2000）的变化及不确定性。结果表明,在RCP情景下：（1）流域呈持续增暖趋势,且排放情景越高升温幅度越大,降水、蒸发和潜在蒸发呈总体呈减小趋势,但潜在蒸发减小幅度小于蒸发;（2）骤旱频次在流域西部（东部）减少（增加）,且增幅随排放情景上升而增大（<80%）,流域东北部和南部预计会遭遇强度更高、历时更长的骤旱过程;（3）不同骤旱特征预测的不确定性差异较大,且均呈现出较强的空间异质性。     

气候变化下淮河流域极端洪水情景预估

利用IPCC第4次评估公开发布的22个全球气候模式在A1B、A2和B1三种典型排放情景下的未来气温和降水预测结果,结合新安江月分布式水文模型,在对模型验证效果良好的基础上,参照集合预报方法,对未来90年(2010～2099年)气候变化下淮河流域的极端洪水进行预估。研究结果表明,从出现概率来看,淮河流域未来可能发生极端洪水年份的密集程度从大到小依次为A2情景、A1B情景、B1情景。A1B情景下,21世纪下半叶出现极端洪水的可能性增大,A2情景在2035～2065年以及2085年以后是极端洪水发生较为集中的时期。B1情景在21世纪70年代左右发生极端洪水的可能性较大。综合各种极端事件的定义方法,将极端洪水划定3个洪水量级。A2情景预估极端洪水的平均洪量在3种情景中最大,B1情景最小。3种情景未来一级极端洪水发生比例都比历史上偏大,A2情景下增加最多。二级极端洪水都较历史略有减少,三级极端洪水减少最显著。3种情景下各个量级极端洪水所占比例各不相同,A1B和A2情景二级以上极端洪水出现比例较大,B1情景下极端洪水量级多为三级,超1954年的一级极端洪水所占比例较小。     

气候变化情景下青藏高原多年冻土活动层厚度变化预测

在人类活动和气候变暖的共同影响下, 浅层多年冻土近地表和活动层的热状况会发生显著的变化, 从而对生态环境、 水文、 工程等产生较大的影响. 以A1B, A2, B1气候变化情景模式为基础, 运用Stefan公式计算和预测了青藏高原多年冻土区活动层厚度的变化特征. 结果表明: 以羌塘盆地为中心, 青藏高原多年冻土活动层厚度向其四周不断增加, 多年冻土活动层厚度随着气温升高而增加. A1B 、 A2模式下活动层厚度变化大, 相对人类活动强度较小的B1模式活动层厚度变化较小. 到2050年时, A1B情景活动层厚度平均约为3.07 m, 相对于2010年活动层厚度约增加0.3~0.8 m; B1情景活动层厚度增加0.2~0.5 m; A2情景增加0.2~0.55 m. 到2099年, A1B情景活动层的平均厚度将约为3.42 m; A2情景将可达3.53 m; B1情景将可达2.93 m. 气候变暖将可能加深活动层, 百年后将大范围改变多年冻土的空间分布.     

基于RCP情景的黄河流域未来气候变化趋势

根据国家气候中心提供的7个气候模式的情景资料和黄河流域108个站点的实测气候要素资料,评估了不同气候模式对黄河流域历史(基准期1961~1990年)气候要素的模拟能力,在此基础上,采用较为适合黄河流域的气候模式资料,分析了不同RCP排放情景下黄河流域未来的气候变化趋势。结果表明,MPI-ESM模式能够较好地模拟黄河流域气温降水的历史变化。黄河流域未来气温将持续升高,线性升率约为0.28~0.45℃/10a,未来降水变化具有较大的不确定性,与基准期相比,未来黄河流域降水与基准期基本持平或偏少。气温降水变化的季节分配和空间分布差异明显,2、8、9月份升温幅度较大,5月份升温幅度较小;2、5、12月份降水普遍增多,6~8月份降水减少;黄河源头及宁夏内蒙河段升温幅度较大;黄河源头降水以增多或减少幅度较小为主,中游下段及下游地区降水以减少为主。     

PRECIS模式对宁夏气候变化情景的模拟分析*

使用英国Hadley气候中心区域气候模式PRECIS,分析了B2温室气体排放情景下,相对于气候基准时段1961~1990年宁夏2071~2100年(2080s)地面气温、降水量等的变化。结果表明:PRECIS模式能够很好地模拟宁夏气温的分布特征,对夏季最高气温的模拟效果好于冬季最低气温;较好地模拟出了宁夏降水南多北少的空间差异特征,且对夏季降水的模拟能力明显强于年均降水和冬季降水。相对于气候基准时段, 在B2情景下,2080s宁夏年平均、冬季和夏季平均气温均明显上升,宁夏北部和南部的部分地区气温上升幅度最大,夏季平均气温和最高气温上升幅度大于冬季平均气温和最低气温;未来宁夏年、冬季和夏季平均降水较基准时段均有所增加,但降水随年代际却呈减少趋势,由于气温和降水的气候变率加大,2080s宁夏出现高温、干旱、洪涝等异常天气事件的可能性增大。     

微量元素组合特征对玉米产量的影响

微量元素组合特征对玉米产量的影响陈明（长春地质学院，长春１３００２６）关键词微量元素，玉米产量，定量模型，特征分析，松嫩平原ｌｉｅ量元素组合与玉米产量的关系微量元素对某些农作物产量的影响不仅在于其绝对含量上，而且体现在元素的组合特征上，有时组合特征更...     

SRA1B情景下中国主要作物需水预测

分析气候变化下中国主要作物需水规律,有助于从粮食安全与水资源可持续利用角度应对气候变化。根据IPCC提供的SRA1B情景下大气环流模式MIROC3.2的输出,利用FAOPenman-Monteith公式计算参考作物腾发量;根据FAO作物系数、SAGE作物分布与柯本气候分类,得到计算单元的作物系数,根据参考作物腾发量与作物系数估算作物需水量;考虑需水与有效降水旬尺度的随机匹配,预测SRA1B情景下未来50年中国各地区主要作物的灌溉需水量。结果表明,参考作物腾发量总体上呈上升趋势,全国平均增加约8%;作物需水量总体上呈增加趋势,东北地区平均增加约10%;灌溉需水量总体上呈增加趋势,东北与华南增加显著。分析表明,SRA1B情景下气温升高是作物需水量增加的主要原因,降水的增加使华北地区灌溉需水量的增加不显著,降水的减少使东北与华南灌溉需水量显著增加。     

未来气候变化对中国荒漠化的潜在影响

气候变化与荒漠化间的反馈机制已成为全球研究的重点问题之一 ,减缓温室气体增加与防治荒漠化也成为全球协同行动的领域。作为一个发展中国家 ,中国的荒漠化及其防治不仅影响到全球气候变化 ,同时气候变化对中国的荒漠化也会产生显著影响。文中采用全国 1914个气象站的数据作为基线数据 ,在根据植被区划图在青藏高原上对Thornthwaite方程做适当订正的基础上 ,选择未来两个具代表性的年份 (2 0 30年和 2 0 5 6年 )用HadCM 2模型来预测全球变化框架下中国未来荒漠化生物气候类型区的变化。结果表明 ,各生物气候类型区的面积基本上均呈增加的趋势 ,其中以亚湿润干旱区增加为主 ,半干旱区次之。与 1990年的 395 6 5 81万km2 的荒漠化生物气候类型区面积相比 ,在GHGs年增量为 1%且考虑硫酸盐溶胶影响的情况下 ,2 0 30年和 2 0 5 6年分别提高了 11 33%和12 94% ,而在GHGs年增量为 0 5 %且考虑硫酸盐溶胶影响的情况下 ,则分别提高了 3 75 %和6 95 % ,比前者分别减少了 7 5 8和 5 99个百分点。虽然在GHGs年增量 0 5 %的减少情况下 ,中国未来荒漠化生物气候类型区面积扩大和程度加剧的速度有所减缓 ,但其总体增加仍很显著。因此进一步开展气候变化与荒漠化间相互作用的研究 ,并用以指导中国的荒漠化防治工?     

气候变化下东北中等流域冬季径流模拟和预测

为了预测未来气候变化下冬季径流，利用寒区水文模型CRHM（Cold Region Hydrological Model platform）模拟2000—2012年和预测2025—2060年松花江二级支流依吉密河上游冬季径流流量。研究结果表明:①根据2025—2060年际冬季径流深和径流系数变化，发现典型排放浓度增加，冬季径流序列不稳定性增大。②根据识别突变点位置，发现典型排放浓度越高，累积冬季径流拐点增多。③通过相关性分析发现，同时期气候为影响冬季月径流的主要因素，冬季降水是影响冬季月径流变化的主要因素。④利用累积量斜率变化率比较方法发现，相对于2025—2042年，2043—2056年和2057—2060年冬季降水增长对冬季径流增长贡献率分别为39.8%和62.6%；相对于2043—2056年，2057—2060年冬季降水减少对冬季径流减少的贡献率为27.0%。     

变化情景下昆明市松华坝水源区径流变化研究

选用昆明市日气象资料、松华坝水源区降水资料,结合水源区土壤及土地利用数据,建立松华坝水源区SWAT模型。分别用水源区牧羊河流域中和站及冷水河流域白邑站的月径流资料对模型进行参数率定和验证。结合IPCC的A1F1、B1气候变化情景以及15种假定气候情景,以19931999年为基准期,用率定好的SWAT模型预估未来变化情景下松华坝水源区两流域径流变化。结果表明,在A1F1和B1情景下牧羊河流域径流相对基准期分别减少6.7%和5.3%,而冷水河流域径流变化不大;另外,水源区温度升高1℃,牧羊河和冷水河径流分别减少9.6%和1.53%;若降水增加10%,则牧羊河和冷水河径流分别增加22.55%和13.9%。这一结果为未来变化情景下水源区水资源调度管理提供依据。     

Simulation and Projection of Climate Change in Qinling and Surrounding Areas with NEX-BCC Model

Based on NEX-BCC_CGM1.1 global daily statistics downscaling climate data set, the latest release by American National Aeronautics and Space Administration (NASA), which has representative concentration path, by using linear fitting and empirical orthogonal function (EOF) analysis methods, the simulation capacity on precipitation and temperature in Qinling and its surrounding areas of this data sets was estimated and the possible changes of the precipitation, daily maximum and minimum temperature in the next stage under the two scenarios of Rcp4.5 and Rcp8.5 were analyzed. Results showed that: ①The inter-annual trend of average daily precipitation, maximum temperature, minimum temperature is simulated well by NEX-BCC_CGM1.1. The spatial distribution was in accordance with the observations. The deficiency is that the elements value and extreme frequency have systemic bias compared with the observations. ②Average daily precipitation will have increasing trend in the future in Qinling and its surrounding areas under the two scenarios of Rcp4.5 and Rcp8.5. For different level precipitation frequency, light rains will reduce and rainstorms will increase in the future. The spatial modes of precipitation in the future are shown as the variation of the uniform increase in the whole region (EOF1) and anti-phase change in northern and southern Qinling (EOF2). EOF1 will be positive phase in medium-term in the Mid-21^st century, where there will be significantly more means precipitation. ③Under the two scenarios, temperature warming trend is obvious, daily maximum temperature increasing trend is greater than minimum temperature, and the amplitude of temperature increase under Rcp8.5 is higher than Rcp4.5. The frequency of daily maximum temperatures greater than 36 ℃ will increase and low temperature less than -15 ℃ will reduce in the future, at the same time, high temperature (low temperature) increase (decrease) rate is more pronounced under Rcp8.5. Average daily maximum and minimum temperatures are shown uniform warming in the whole region (EOF1) and anti-phase change in northern and southern Qinling under two scenarios, but the spatial distribution has great difference.     

近半个世纪来中国西北地面气候变化基本特征

利用中国西北地区（新、青、甘、宁、陕及内蒙古西部地区）1960—2003年131个测站年平均气温、年降水量、年蒸发量及年平均地面风速等资料,分析了近44年中国西北地区地面气候变化基本特征。研究表明：近半个世纪来中国西北地区基本都表现为显著的增温趋势,增温速率普遍为0.2~0.9℃/10 a,大部分地区高于0.22℃/10 a的全国平均水平,与全球变暖的大背景相一致,并且在1994年还发生了一次增温突变。西风带气候区年降水量表现为小幅增加趋势,而季风带气候区表现为小幅减少趋势。近44年来西北地区水面蒸发量表现为显著的减少趋势,且在1976年左右发生了减少突变。整个西北地区平均地面风速减少、日照时数减少、平均日较差减少、相对湿度增加及平均低云量增加可能是水面蒸发量减少的重要原因。     

地表植被改变对气候变化影响的模拟研究

由于人类活动的影响,在过去的几百年里全球植被发生了很大的变化。地表植被的变化通过地面的能量和水汽交换而改变气候,研究目的是通过数值模拟认识这一过程的有关气候效应。方法上使用AGCM+SSIB模式对由于植被变化而可能导致的气候变化进行了敏感性模拟试验,研究区域为欧亚大陆。模拟主要对1700年、1800年、1900年、1950年所代表的气候特征时期植被改变所造成的气候变化响应进行平衡态试验。欧亚大陆在这些时段内植被变化是非常明显的,有大片的土地覆盖从森林变为草地或者耕地,或者从自然草地变为耕地。结果表明地表植被的改变对于气候的作用是非常复杂的,但中纬度地区在统计上有着比较明显的作用。得出的主要结论是,从1700年到1950年由于植被的退化,东亚地区夏季变得更热而冬季变得更冷,欧洲冬夏都变冷了;中国南部的降水在夏季不断减少,亚洲夏季风被削弱。     

气候变化对江河流量变化趋势影响研究进展

气候变化对基于自然稳定气候假定的流量变化趋势的检测和水资源评价方法提出了挑战。在流量变化趋势的检测中分离出气候变化的影响,不仅对水资源管理和水利工程设计有重要的应用价值,而且有助于了解气候变化以何种方式、在何时、何地、已经或尚未对水文循环产生影响,对改进气候模型的模拟与预测有重要的科学价值。 统计方法是检验流量变化趋势显著性的有效工具。直接用气候模型模拟和预测未来径流变化的可靠性取决于模型对当代降水模拟的可信度。多个气候模型集合分析有可能在一定程度上减少模型对降水、径流模拟的不确定性。近年发展起来的多个气候模型集合分析与统计显著性检验技术结合的方法,有可能模拟并预测出气候强迫导致大尺度径流空间分布的变化。随着气候模型尤其是陆—气耦合的区域气候模型对降水模拟的改进,可以预见径流变化的检测、归因和预测的趋同化模拟已为期不远。将温室气体外强迫导致的水文气候变化作为一个因子引入到水资源评价中,对于水资源管理经济与生态评估,以及未来的发展规划将是一件十分重要的变革。      

Simulation Study of the Climate Change Impact on the Rice and its Adaptability in Ningxia Province

Yinhuang Irrigation District in Ningxia, as the top rice production area of high quality and quantity, has a long history in rice planting. The studies of the effective measures for the rice production replying the climate change were very important for reducing the harm of the future climate change and crop supply safety in Ningxia Province. Based on the coupling of the PRECIS model and the crop model CERES Rice, the effects of climate change on the rice production and growth stage in Yinhuang Irrigation District in Ningxia Province were simulated and evaluated, and the adaptability measures of rice production were studied. The results showed that the CERES Rice model had the preferable simulation capability, and the modified PRECIS model also could preferably simulate the required climate parameter. The crop model simulation results showed that the climate change had some influence on the rice production and growth stage in Yinhuang Irrigation District. The rice production goes down under future climate change scenarios in Ningxia Province. The trend of reduction of 2050s is more apparent than that of 2020s under the same scenarios,but the spatial change trend is similar. The extent and range of reduction of A2 scenario are wider than that of B2 scenario in the same period, but spatial change trend is different. For the change of growth stage, there has no obvious change in the north and the central part of the Yinhuang Irrigation District. The duration in 2050s shortens more obviously than that of 2020s under the same scenario, and the duration under B2 scenario shortens more obviously than that under A2 scenario in the same period. The results of adjusting the sowing date and the rice variety parameter G4 showed that the negative impact of climate change on the rice production can be reduced by sowing date advance in Yinhuang Irrigation District in Ningxia Province. There has obvious difference for the optimal G4 values of different region in Yinhuang Irrigation District, and the rice production can also be effectively upraised by adjusting the rice variety characteristic and cultivating the heat resistant rice varieties. The optimal G4 values can mitigate the damage of climate change on the rice production in Yinhuang Irrigation District in Ningxia Province.     

基于HBV模型的太子河流域径流变化情景预估

以太子河流域为研究区域,采用HBV水文模型对流域的水文过程进行模拟,并选取RegCM4.4区域气候模式输出的平均气温和降水数据来驱动HBV水文模型,模拟逐日径流过程,分析RCP4.5排放情景下未来太子河流域径流的演变。结果表明,HBV水文模型在太子河流域模拟效果较好,率定期与验证期Nash效率系数与确定性系数均在0.60以上,模型基本模拟出了洪水对降水的响应过程。RCP4.5情景下,2021 2070年太子河流域年平均气温呈持续升温趋势,流域降水和年径流深度呈微弱减少趋势。相较于基准期,年径流深度将增多9.79%,夏季和秋季径流深度上升明显。径流分位数的变化表明,峰值极端径流和枯水极端径流均较基准期有不同程度的增多,未来太子河流域发生极端洪涝的可能性较高。     

Runoff Change in Taizihe River Basin Under Future Climate Change Based on HBV Model

Taking the Taizihe River Basin located in Liaoning Province as a study area, we applied HBV hydrological model to simulate the hydrological process of this river basin with the support of observed daily precipitation, mean temperature, hydrological data in Xiaolinzi hydrologic station, and global digital elevation model data from SRTM3, land utilization types, etc. According to the simulation results of daily runoff, the possible impact of future climate change on runoff was analyzed through forcing HBV model by RegCM4.4 dynamic downscaled climatic data. The results show that HBV model performed generally well for daily simulation of the Taizihe River Basin with Nash Sutcliffe coefficient and deterministic coefficient being all over 0.60 in the calibration period and validation period, and the response of flooding to precipitation were simulated better. This indicates the HBV model can be successfully applied to the Taizihe River Basin. Mean temperature will increase obviously with persistent rising trend by RegCM4.4 model in 2021-2070 under RCP4.5 scenario. Annual precipitation and runoff depth are expected to reduce a bit. Compared with the baseline period (1986-2005), annual runoff depth will increase by 9.79%. At the same time, the runoff depth will increase significantly in summer and autumn. The variation of runoff quantile indicates that both peak extreme runoff and dry extreme runoff will increase to different degrees than that in the baseline period. In the future, the Taizihe River Basin will be likely to experience extreme flooding.     

气候变化影响下水资源脆弱性评估方法及其应用

气候变化和人类活动影响下的水资源脆弱性评价,是将气候变化影响纳入水资源规划管理、提出缓解气候变化不利影响的适应性对策的重要科学依据。针对与气候变化影响的水资源系统的敏感性和抗压性相联系的脆弱性与适应性问题,提出变化环境下水资源脆弱性评估理论体系和一般性公式。进一步,以水资源供需安全为出发点,采用温度、降雨双参数弹性系数和有水资源基础,直观、简单的水资源关键性指标体系方法,提出气候变化和人类活动背景下水资源脆弱性评估模型。将模型应用于缺水最严重的海河流域,评价了现状和未来情境下流域水资源的脆弱性情况。结果表明:整体上海河流域水资源脆弱性偏高,且平原区较山区更脆弱;气候因素对流域水资源的脆弱性影响明显,未来如不采取措施,海河流域的水资源脆弱性将进一步加重。