上层海洋-低层大气科学研究计划

海洋和大气是地球系统的重要组成部分，其在全球气候变化中具有重要作用。上层海洋与低层大气研究（SOLAS）作为IGBPII第一个新的核心计划，以海洋中深度在100 m以上的水层和 1 000 m以下的大气边界层为主要研究对象，通过多学科的交叉研究，以揭示海洋与大气相互作用的物理和生物地球化学过程耦合及其在气候变化中的作用。SOLAS科学计划得到了世界各国的积极响应，已有16个国家向国际SOLAS科学委员会提交了SOLAS进展状况的国家报告。我国也制定了自己的科学研究计划重点研究中国近海的大气物质入海、海洋温室气体排放、海-气界面上的物质和能量交换过程及其对气候和环境的影响和反馈。     

美国全球变化研究计划（USGCRP）2012年度计划

全球气候变化通过改变环境、自然资源、经济等诸多方面对美国产生广泛的影响。美国全球变化研究计划（USGCRP）主要为美国乃至全世界提供帮助来理解和预测气候变化、环境响应机制等相关的科学知识,预测气候变化或气候变异引起其他的变化,为应对气候变化的相关政策和风险管理提供理论依据。研究主要包括理论基础研究、综合观测研究、模型预测研究,为决策者提供相关产品等。2011年年末NSF如期对USGCRP进行了完善,并率先发展和制定了USGCRP战略新计划。从NSF对USGCRP的资助力度来看,2012年度预算比2011年预算增加了33％,即106．05百万美元,2012年度的重点研究领域为：     

年代际气候预测问题:科学前沿与挑战

未来10~30年气候状态的预测是当前国际气候领域的研究热点,被包括世界气候研究计划耦合模式比较计划(CMIP)在内的国际科学计划列为核心内容。年代际气候预测已经从最早单纯关注未来10~30年的气候变化拓展为关注未来1~10年或者30年的逐年气候状态。国际上开始尝试基于年代际气候预测系统发布未来1年和5年平均的气候展望。针对年代际气候预测的科学前沿和挑战问题,从年代际气候可预报性的理论认知、当前国际上关于年代际气候预测的主要科学进展2个角度进行了总结,据此提出了该领域亟待解决的前沿科学问题,对提升年代际气候预测技巧的途径进行了讨论。     

全球气候变化及其影响

全球气候变化及其对社会与自然系统产生的影响已日益受到全世界各国政府与广大民众的关注。与天气和气候有关的灾害给人类生命财产造成的损失日益增大,社会与生态系统似乎变得日趋脆弱。人们关心刚刚过去的20世纪的天气与气候发生了什么变化,更希望了解未来的21世纪,人类居住的地球会出现什么样的气候情景。根据一些国家和地区的观测记录、研究成果以及科学家们对气候变化的评估与预测展望,对全球气候变化问题进行概括。首先阐明20世纪地区性气候变化的事实;并根据政府间气候变化委员会(IPCC)科学技术报告中关于20世纪全球气候变化进行的总结性评估以及对21世纪全球气候变化的预测,作为阐述过去与未来全球气候变化的主要依据。同时,还介绍了一些科学家对IPCC关于全球气候变化的结论所持的不同观点或质疑。还就气候变化对社会与自然系统可能产生的影响略作论述。     

东亚区域能量和水分循环对我国极端气候影响研究的一些初步进展

介绍了2009年项目"全球变暖背景下东亚能量和水分循环变异及其对我国极端气候的影响"的主要研究目标和内容,着重叙述了项目实施以来的主要科研进展,包括西北敦煌和临泽区陆气交换加强观测试验、我国极端气候的变化分析和模拟研究以及气候预测新方法和新系统的研制等方面.最后概要介绍了项目未来几年的主要研究工作计划.     

全球高分辨率气候系统模式研究进展

气候模式是定量研究气候演变规律、预测或预估未来气候变化的重要工具。提高气候模式空间分辨率并改进相应的物理参数化过程,是改善模式性能的重要途径之一,对于认识气候变化规律、提高气候预测能力具有重要作用。在阐述发展全球高分辨率气候系统模式重要性的基础上,对当今国内外高分辨率气候系统模式的研究进展进行总结,介绍全球高分辨率气候系统模式研发和评估的现状及其存在的问题,并着重讨论了制约当前高分辨率气候系统模式发展的关键科学问题和技术瓶颈,其中包括高分辨率海洋和大气模式动力框架的研制和大规模高性能并行计算、次网格物理参数化过程的改进,以及中尺度海气相互作用等。同时,还介绍了国际耦合模式比较计划第六阶段中的高分辨率模式比较子计划的科学目标及其试验设计方案。最后对未来我国全球高分辨率气候系统模式的发展和评估进行了展望。     

中国气候和海面变化及其趋势和影响的初步研究

本文从(1)中国历史气候研究,(2)中国海面变化及其影响研究,(3)微量气体、云辐射及气候数值模拟研究,(4)气候变化对西北、华北水资源影响研究等四个方面全面回顾了重大项目“中国气候和海面变化及其趋势和影响的初步研究”三年来的研究进展,给出了若干新的重要结论。     

大气科学研究的一个前沿领域——气候系统动力学与气候预测

从气候环境的变化及其对工农业和人类生活的影响论述了气候系统动力学和气候预测研究在地球科学中的地位和作用，指出气候动力学与气候变化预测是当今大气科学的一个重要前沿研究领域；并从气候系统及其各子系统的相互作用论述了气候系统动力与气候预测的研究对象和主要研究内容；此外，还从当今气候和环境科学发展的趋势和特点指出气候动力学研究应采取的研究路径与方法。     

大气科学研究的一个前沿领域───气候系统动力学与气候预测

从气候环境的变化及其对工农业和人类生活的影响论述了气候系统动力学和气候预测研究在地球科学中的地位和作用，指出气候系统动力学与气候变化预测是当今大气科学的一个重要前沿研究领域；并从气候系统及其各子系统的相互作用论述了气候系统动力学与气候预测的研究对象和主要研究内容；此外，还从当今气候和环境科学发展的趋势和特点指出气候动力学研究应采取的研究路径与方法。     

我国重大气候灾害的形成机理和预测理论研究

国家重点基础研究发展计划项目“我国重大气候灾害的形成机理和预测理论的研究”把20世纪80年代以来我国所发生的旱涝重大气候灾害作为项目研究的切入点,从气候系统各圈层的变化及其相互作用,特别是从气候系统中海—陆—气各子系统的变化和相互作用及其对我国重大气候灾害的影响机理入手,对我国重大气候灾害进行了深入分析研究,提出了与我国旱涝重大气候灾害形成机理有关的“东亚气候系统”新理论,指出这个系统的时空变化特征及其对我国旱涝等重大气候灾害发生的重要作用;从东亚季风—西太平洋暖池—ENSO循环相互作用及机理的研究,提出了热带西太平洋对热带太平洋ENSO循环的热力和动力作用以及与亚洲季风的相互作用过程,指出了ENSO循环的不同阶段对于东亚季风和我国气候异常的不同影响及其机理;提出了高原热力适应理论,应用此理论揭示了高原热力变化对南亚高压东西振荡影响的物理过程。在上述理论研究的基础上提出了ENSO循环的数值预测模式和我国跨季度和年度气候异常的数值预测系统,研制了新一代气候耦合数值模型中的大气环流数值模式。通过这两个预测系统的研制使我国对ENSO事件预测水平有了较大提高,并成功地预测了我国1998—2003年夏季所发生的严重旱涝气候灾害。此外,成功地进行了我国西北干旱区陆—气相互作用观测试验,获取了许多有关我国典型干旱区陆—气相互作用有价值的科学数据,并得到许多原创性的科学结果,为开发大西北提供了可靠的气候环境资料。本项目的完成不仅为今后开展我国重大气候灾害的发生规律、成因与预测研究奠定了坚实的理论和数值模型基础,而且对于国家旱涝气候灾害预测水平的提高,减轻气候灾害造成的经济损失具有重要的经济和社会效益。     

气候变化:过去、现在和未来——第33届国际地质大会气候变化专题综述

本文综述了第33届国际地质大会"气候变化"专题情况。论述了地质年代中气候变化的客观因素及人为作用对气候变化的影响,反映出以人类与地球相互作用为中心的研究已成为目前地质科学家们极其关注的主题。重点介绍了与"气候变化"相关的6个主要议题:气候变化的依据、气候变化的影响因素、气候变化的预测预报、人类作用对气候变化的影响、能源结构的调整、气候变暖对全球环境的影响。阐明了有关气候变化的两点思考:大气中CO2等温室气体排放的快速减少和气候预测可行性的提高,并作了简要的讨论。     

影响我国短期气候异常的关键区：亚印太交汇区

围绕国家重点基础研究发展计划项目“亚印太交汇区海气相互作用及其对我国短期气候的影响”,介绍了“亚印太交汇区”（AIPO）的概念,从气候系统多圈层相互作用的角度,阐述了研究AIPO区海气相互作用的科学意义;在分析国内外海气相互作用影响气候研究发展动态的基础上,指出AIPO区是影响我国短期气候的关键区;研究AIPO区海气相互作用对我国短期气候的影响也是国民经济发展需要亟待解决的重要课题。介绍了项目拟研究的关键科学问题,指出该项目的最终研究目标为：揭示AIPO季节到年际尺度的海气相互作用特征,从而提出该关键区海气相互作用影响我国短期气候异常的理论框架,为改进东亚季风的季度—年际变化预测提供理论和方法。     

中国西部环境演变及其影响研究

文章综述了气候与中国西部环境演变过程及其对社会经济的影响 ,特别分析了人类活动和全球变暖条件下的演变特征。以政府间气候变化专门委员会 (IPCC) )的研究方法 ,采用全球大气海洋耦合模式和区域气候模式 ,预测了 2 0 10年、2 0 30年和 2 0 5 0年中国西部地区未来气候生态环境的可能变化趋势即情景。对西部地区生态与经济的脆弱性问题也作了分析 ,最后提出了在西部大开发中实施生态环境保护与可持续发展双赢战略的思想。     

全球变化对农业的影响及适应对策

政府间气候变化专门委员会是为气候变化框架公约提供科学和技术评价的机构，下设负责气候和温室气体、影响和对策、社会和经济问题三个工作组。它的第一次评价报告完成于１９９０年，修订于１９９２年。为了于１９９５年９月完成它的第二次评价报告，ＩＰＣ组织了世界各国２００多名各领域的科学家（１３名来自中国）分５０多个章节撰写，于１９９５年３月完成了ＩＰＣＣ第二次评价报告的第三稿。本文浓缩介绍了ＩＰＣＣ第二工作组Ｄ     

CMIP研究计划的进展及其在中国地区的检验和应用前景

由世界气候研究计划(WCRP)推动制定的CMIP计划,是一整套耦合大气环流气候模式的比较计划.该计划旨在通过比较模式的模拟能力来评价模式的好坏,促进气候模式的发展;同时也为生态、水文、社会经济诸学科在全球变化背景下预估未来环境变化提供可靠的科学依据.CMIP计划从AMIP开始,经历了CMIP1、CMIP2、CMIP3几个阶段的发展,并已为模式研究提供了迄今为止时间最长、内容最为广泛的模式资料库.尽管模式的模拟结果仍不可避免的存在一些不足,但世界各国纷纷利用该资料库进行模式发展以及与气候变化相关的多学科研究,为预估未来的环境变化提供了不可替代的科学依据.对其作了简要回顾,并对其在中国地区存在的问题和潜在应用前景作了简要论述.     

近10年来“国际古气候模拟比较计划(PMIP)”回顾和未来古气候模拟研究热点

国际古气候模拟比较计划(PMIP)是古气候领域里的一项长期开展的大型国际研究计划。该计划的主旨是利用气候数值模式,通过开展一系列针对古气候变化的模拟试验理解全球气候变化的机理,确定气候系统内部的各种影响气候变化的关键反馈因子; 通过比较不同气候模式对不同于现代气候(古气候)的模拟能力评价模式的优劣,进而促进气候模式的发展; 同时也为全球变化背景下利用气候模式预估未来气候变化提供借鉴。PMIP自1991年酝酿开始至今经历了PMIP1(1991～2001年)、PMIP2(2002～2007年)两个阶段,并正在开展第三阶段(PMIP3)(2008～)的研究。本文简要回顾了近10年来PMIP研究进展及概述了未来PMIP将要开展研究的重点领域和方向,主要包括4个主题： 1)基准(benchmark)时段(6kaB.P.和21kaB.P.)模拟; 2)间冰期和温暖期气候模拟; 3)快速气候变化模拟; 4)不确定性研究。     

序言——写给《近期气候预测:可预报性和耦合模式预测系统研发》专辑

<正>近期气候预测(Near-term climate prediction)又称"近期年代际预测"(Near-term decadal climate prediction),是指对未来2~10年、最长30年的气候进行预测,它能够提供现有的季节到年际气候预测(数月至一年)和长期气候变化预估(21世纪中叶及以后)所均未能提供的信息。近期气候预测关注的重点不是未来2~10年或30年逐年的气候演变,而是未来多年平均的气候状态。近期气候预测信息对于国家中长期发展规划和政府决策具有重要参考价值,因     

气候变化对湖泊蓝藻水华的影响研究综述

在全球气候变化的影响下,湖泊蓝藻水华面临着规模扩张、频率增加和持续时间延长的发展趋势,严重威胁着湖泊生态系统服务功能和人体健康。系统阐述了外部环境因子和内部生理生态特征对湖泊蓝藻水华发生的作用机制,探讨了气温升高、CO₂浓度增加、极端气候事件频发对湖泊蓝藻水华发生机制的影响途径和过程,初步搭建了以“机理解析—模型构建—模拟预测—风险评估”为主线的气候变化对湖泊蓝藻水华的影响研究框架,并提出了应对气候变化的湖泊蓝藻水华防控策略。针对目前研究存在的问题,从大数据监测平台搭建、机理模型构建及风险预测、营养盐控制标准制定、防控政策制定等方面提出了未来研究的重点方向,以期为湖泊蓝藻水华的综合防治提供科学支撑。     

热带太平洋海洋环流与暖池的结构特征、变异机理和气候效应

热带西太平洋暖池是引发强烈的大气对流、驱动Walker环流和Hadley环流系统的主要热源之一,对全球、尤其是东亚气候有重要影响。针对我国在提升气候预测水平方面的重大和迫切需求,国家重点基础研究发展计划项目"热带太平洋海洋环流与暖池的结构特征、变异机理和气候效应"于2011年7月正式立项。项目拟解决的关键科学问题包括:①调控暖池形成和变异的海洋环流多尺度相互作用过程;②海洋动力过程在暖池热盐结构变异中的作用及其机理;③暖池变异对不同类型El Nio影响机理的异同和对东亚季风变异的调制机理。围绕上述关键科学问题,项目将以暖池变异为中心,关注影响和控制暖池结构与变异的关键海洋过程,以及暖池海气相互作用影响ENSO循环、东亚季风年际变异的过程和机理,重点组织开展以下3个方面有针对性的调查研究:①热带太平洋环流和暖池的结构和变异特征;②热带太平洋环流与暖池相互作用的关键过程和机理;③暖池变异的海洋—大气耦合过程及其气候效应。在此基础上,项目将力争阐明暖池影响东亚季风和我国气候变异的过程、机理与敏感区,改进模式的混合参数化方案,提出有效提高ENSO预报技巧的同化方案,为我国短期气候预测能力的提高提供科学支撑。     

近10年来"国际古气候模拟比较计划(PMIP)"回顾和未来古气候模拟研究热点

国际古气候模拟比较计划(PMIP)是古气候领域里的一项长期开展的大型国际研究计划.该计划的主旨是利用气候数值模式,通过开展一系列针对古气候变化的模拟试验理解全球气候变化的机理,确定气候系统内部的各种影响气候变化的关键反馈因子;通过比较不同气候模式对不同于现代气候(古气候)的模拟能力评价模式的优劣,进而促进气候模式的发展;同时也为全球变化背景下利用气候模式预估未来气候变化提供借鉴.PMIP白1991年酝酿开始至今经历了PMIP1(1991～2001年)、PMlP2(2002～2007年)两个阶段,并正在开展第三阶段(PMfP3)(2008～)的研究.本文简要回顾了近10年来PMIP研究进展及概述了未来PMIP将要开展研究的重点领域和方向,主要包括4个主题:1)基准(benchmak)时段(6kaB.P.和21kaB.P.)模拟;2)间冰期和温暖期气候模拟;3)快速气候变化模拟;4)不确定性研究.