破解“世界屋脊”气候密码——青藏高原影响全球气候

人类虽然早已征服了珠峰,却还远未能破解它所隐藏的气候密码。 福建师范大学邵逸夫楼,第十二届中国科协年会第八分会场。“地球三极气候环境变化与可持续发展研讨会”从11月2日早上一直持续到11月3日,成为本届年会上少数几场连开两天的重要会议之一。     

全球变化研究中的生物气候指标

在大气科学、地学和生态学的长期研究中,科学家们经常使用年与季节的单一和综合气候指标,来表达气候及其变异特征,并预测气候与环境的关系和未来变化。在近期的全球变化研究中,尤其是植被模型领域,科学家们较多利用生物气候指标来模拟和分析植被结构、功能与环境的定量关系,包括年均温、最冷月和最热月均温、极端低温、年降水及其季节性分配、生长度日（积温）GDD₀和GDD₅,以及各种干旱或湿润指数,比如α指数（实际蒸散与可能蒸散的比率）、Palmer干燥度指数（PDSI）和标准化降水蒸散指数（SPEI）等。然而,部分计算较复杂的指标在古生态学和古植物学领域,尤其在基于孢粉数据定量重建古气候时,使用尚不频繁。本文在简介生物气候指标及其对物种和植被分布的控制原理之后,重点介绍全球植被模型与古气候定量重建中常用的一些生物气候指标,包括其原理、计算方法、优缺点及其应用举例,并列举一些易获取的气候数据库供下载使用,如CRU和WorldClim全球气候数据库,来自中国气象数据网的各种元数据和插值数据,以及来自中国生态系统研究网络数据共享系统的中国陆地生态信息空间气象数据库等。

     

气候系统模式FGOALS_gI模拟的小冰期气候

利用1650～1750年逐年变化的太阳辐照度等外强迫资料,驱动中国科学院大气物理研究所LASG发展的快速气候系统模式FGOALS_gl,模拟了小冰期(LIA)气候.把模拟的LIA表面温度变化与重建资料进行对比,结果表明FGOALS_gl对LIA气候具有较强的模拟能力,说明太阳辐照度的自然变化是导致小冰期气候的重要成因.模拟结果显示,LIA时期纬向平均温度变化表现为整个对流层降温,低纬度地Ⅸ的降温中心位于对流层中层,北半球降温幅度大于南半球,高纬地区的降温幅度大于低纬地区.分析发现,中高纬地区的局地温度变化主要与环流异常相对应的冷暖平流有关;低纬地区的降温主要与赤道东风加强有关,东风增强通过增大蒸发和引起次表层冷海水上翻而令表层温度降低.LIA时期的降水变化丰要位于中低纬地区,表现为日界线东(西)侧降水的负(正)异常.与降水异常相对应.Walker环流加强,东太平洋对流活动减弱,它与低纬地区对流层中层冷异常相联系.与大气层顶净短波辐射异常的季节变化相对应,南、北半球夏季平均表面温度异常较之冬季低0.28℃左右.     

气候系统模式FGOALS_gl模拟的小冰期气候

利用1650～1750年逐年变化的太阳辐照度等外强迫资料,驱动中国科学院大气物理研究所LASG发展的快速气候系统模式FGOALS_gl,模拟了小冰期(LIA)气候。把模拟的LIA表面温度变化与重建资料进行对比,结果表明FGOALS_gl对LIA气候具有较强的模拟能力,说明太阳辐照度的自然变化是导致小冰期气候的重要成因。模拟结果显示,LIA时期纬向平均温度变化表现为整个对流层降温,低纬度地区的降温中心位于对流层中层,北半球降温幅度大于南半球,高纬地区的降温幅度大于低纬地区。分析发现,中高纬地区的局地温度变化主要与环流异常相对应的冷暖平流有关; 低纬地区的降温主要与赤道东风加强有关,东风增强通过增大蒸发和引起次表层冷海水上翻而令表层温度降低。LIA时期的降水变化主要位于中低纬地区,表现为日界线东(西)侧降水的负(正)异常。与降水异常相对应,Walker环流加强,东太平洋对流活动减弱,它与低纬地区对流层中层冷异常相联系。与大气层顶净短波辐射异常的季节变化相对应,南、北半球夏季平均表面温度异常较之冬季低0.28℃左右。     

过去1000年气候模拟比较和机制分析

利用中等复杂程度模式MPM­2进行的多情景1000年气候模拟试验和全球海气耦合气候模式ECHO­G进行的1000年长时间积分气候模拟试验结果,分析了过去1000年全球气候变化特征及其与各强迫因子变化的关系,并与部分温度重建资料作了对比,探讨了近千年气候变化的原因和驱动因子。模拟和重建结果均反映出了大约出现在1000～1300年的中世纪暖期、1300～1850年的小冰期和1860年之后的全球升温期。对于1300～1850年的小冰期和1860年之后的升温期,模拟和重建的趋势基本一致,尤其是1670～1710年Maunder太阳黑子最小期时,模拟和重建结果吻合很好。各因子及其组合的强迫试验表明,在不同典型气候时期,强迫因子的作用是不一样的。1000～1300年的中世纪暖期,模拟与重建资料存在一定的位相差异和幅度差异。从整体上来看,模式得出的温度距平值要小于重建温度距平值。在1000年尺度上,太阳辐射、火山活动和温室气体对全球温度变化都有重要意义,但表现的时间不同。在最近百年尺度上,温室气体含量的变化对温度的变化起着相对更为重要的作用。     

全球冰-海洋耦合模式的海冰模拟

海冰是全球气候系统的重要分量 ,与大气和海洋的相互作用 ,直接影响大气环流和海洋环流 ,对气候及其变化具有重要影响。文中依据冰、海洋间的热力、动力耦合相互作用 ,改进冰海洋热力耦合方案 ,利用由中国科学院大气物理研究所的 30层海洋模式和基于Flato空化流体流变学的海冰动力模式和Hibler表面热收支平衡的零层海冰热力模式 ,建立全球冰海洋耦合模式。利用大气月平均气候资料 ,利用冰海洋耦合模式对全球海冰的分布及其季节性变化、海冰漂移进行了耦合模拟和分析。模拟的南半球海冰分布及季节变化与实际分析资料非常接近 ,比 2 0层冰海洋耦合模式的结果有显著改进。北半球海冰范围偏小 ,但季节变化的量值与实际相当一致。模拟的海冰速度场反映了南、北半球海冰漂移的主要特征 ,如北极的穿极漂流和南大洋的绕极环流等。对海冰密集度的分析表明 ,模拟结果得以改进原因在于改进的冰海洋热力耦合方案增强了融冰期冰海洋耦合系统海洋热通量增加—密集度减小—能量收支增加的正反馈机制。     

国家重点基础发展计划(973计划)2010年应对全球变化项目《北半球冰冻圈变化及其对气候环境的影响与适应对策》简介

<正>全球气候变化已成为当今世界热点问题,为加强中国在全球变化关键科学问题的话语权,国家科技部组织实施了全球变化研究国家重大科学研究计划项目.该计划第一批19个重大项目2010年正式启动实施,研究计划第一届专家组组长由徐冠华院士担任,秦大河院士和吴国雄院士