中国未来地球计划的协同推广机制建设初探

本文在回顾科学成果传播方式与模式的基础上,以科学成果集成、网络传播和公众科学素养提升为出发点分析了当前科学传播面临的挑战与时代需求。基于对未来地球计划科学组织模式的解读,分析了未来地球计划成果传播模式的特点,并从科学研究、社会认知和科学决策层面探讨了科学成果推广和普及机制。有针对性地提出了充分引入利益相关者参与、推进创新科学成果推广机制与平台建设等科学传播相关政策建议。     

欧亚大陆北部地球科学计划

1 概况欧亚大陆北部研究计划(The Northern Eurasia Earth Science Partnership Initiative, NEESPI)最早由美国宇航局(NASA)和俄罗斯科学院(RAS)发起制定,其目的在于开展多学科的研究,提高对欧亚大陆北部的综合认识,了解这一     

中国地球气候系统模式研究进展：CMIP计划实施近20年回顾

在系统总结过去20年从CMIP1到CMIP4世界各国模式的综合情况基础上,回顾了中国气候模式参与CMIP科学试验的概况。在此基础上,慨述了CMIP5的试验设计,总结了参加CMIP5的5个中国气候模式的特点。随后,从高分辨率模式研发、地球系统模式研发、地球气候系统模式最为关键的分量——大气环流模式和海洋环流模式研发的角度,提出了中国地球气候系统模式发展面临的挑战,指出了中国模式发展面临的机遇。针对如何从国家层次协调以实现地球气候模式的可持续发展问题,给出了美国国家科学院最近发布的《推动气候模拟的国家战略》所提出的九条措施作为参考。     

美国气象现代化实施计划及其特点

美国气象现代化实施计划及其特点崔讲学（陕西省气象局，西安．７１００１５）美国国家气象局在１９８６年提出了一个庞大的现代化计划，并于１９８８年被国会批准，１９９０年付诸实施。其现代化的主要目标旨在实现中尺度水文和气象预报警报项目的业务化，开发现有的人才...     

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CMIP5模式对未来北极海冰的模拟偏差

本文对中国参加CMIP5的6个气候模式对未来北极海冰的模拟情况进行了评估。通过与1979-2005年海冰的观测值以及2050年代的多模式集合平均值对比发现,中国的气候模式对海冰范围的模拟结果与CMIP5模式的平均水平存在一定差距,具体表现为：BNU-ESM和FGOALS-s2对当前海冰范围估计很好,但对温度敏感性略偏高;FIO-ESM对当前海冰范围估计很好,但由于海冰对温度的敏感性偏低,导致其模拟的未来海冰在各种RCP情景中都融化缓慢;FGOALS-g2（BCC-CSM1-1和BCC-CSM1-1-m）对当前海冰范围的模拟存在显著偏多（显著偏少）的问题,这导致其对未来海冰融化的估计也持续偏多（偏少）。中国模式对北极海冰的模拟偏差导致它们对极区地表大气温度和湿度的模拟出现偏差,并且这些极区气象要素的偏差会进一步通过动力过程传导到对秋、冬季西风带、极涡的模拟中去。研究表明：从对海冰本身的模拟以及海冰偏差带来的气候影响这两个角度看,BNU-ESM在中国模式中水平较高,但总体上中国6个气候模式在海冰分量的模拟上仍与世界平均水平存在差距,这需要中国各模式中心的持续改进。     

亚洲夏季风的年际和年代际变化及其未来预测

本文是对我们近五年在亚洲夏季风年代际与年际变率及其未来预测方面研究的一个综述.主要包括下列三个问题:(1)根据123年中国夏季降水资料和印度学者的分析,检测出亚洲夏季风具有明显的年代际尺度减弱,这种年代际变化使中国东部(包括东亚)和南亚夏季降水的格局在过去60年中发生了明显变化.在东亚,从1970年代后期开始,主要异常雨带有不断南移的趋势,结果造成了南涝北旱的降水分布,这主要受到60～80年年代际振荡的影响.青藏高原前冬和春季积雪的年代际减少与热带中东太平洋海表温度的年代际增加是东亚降水型改变的主要原因,这是通过减弱亚洲地区夏季海陆温差与夏季风强度而实现的.未来亚洲夏季风的预测表明,东亚夏季风和南亚夏季风对气候变暖有十分不同的响应.东亚夏季风在本世纪将增强,雨带北推,尤其在2040年代之后;而南亚夏季风环流将继续减弱.这种不同的变化是由于两者对高低层海陆热力差异的不同响应造成.(2)年际尺度的变率在亚洲夏季风区主要表现为2年与4～7年的振荡.本文着重分析了2年振荡(TBO)形成的过程、机理及其对东亚降水的影响.对TBO-海洋机理进行了具体的改进,说明了东亚夏季风降水深受TBO影响的原因,尤其是阐明了长江型(YRV) TBO和淮河型(HRV) TBO的特征及其形成的循环过程.(3)在总结亚洲夏季风时期遥相关型的基础上,本文提出了季节内和年际尺度的低空遥相关型:即西北太平洋季风的遥相关型与印度“南支”和“北支”遥相关型.它们基本上反映了沿低空夏季风强风速带Rossby波群速度传播的结果.据此可以根据西北太平洋和印度夏季风的变化分别预测中国梅雨和华北雨季来临和降水异常.最后研究还表明,在本世纪亚洲夏季风可能更显著地受到人类活动造成的全球变暖的影响,未来的亚洲夏季风活动是人类排放的CO2引起的全球变暖与自然变化(海洋和陆面过程(积雪))共同作用的结果.     

地球科学的两次革命

第二次世界大战之后两次伟大的革命震动了地球科学:一个涉及固体地球,即大陆漂移;一个关于冰期之争,即更新世是否只有4次冰期。前者经过大约100年的长期准备,但是人们立即接受了这个概念。后者则来得相对突然,经过几十年才得到承认。1大陆漂移早在1620年Bacon就发现了大西洋两岸的平行现象。1858年Snider-Pellegrini认为美洲曾经与欧洲和非洲连在一起,以后才分开。1889年Mantovani提     

地球是一个整体：《21世纪中国地球科学发展战略报告》

《报告》提出了我国地球科学发展的战略目标和方向：至2020年,中国地球科学研究达到国际先进水平,在地球科学研究的多个领域跻身国际前列,引领国际某些重要领域的发展。     

CMIP5和CMIP3对未来中国近地层风速变化的预估

利用世界气候研究计划的第五阶段模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,CMIP5)提供的参加政府间气候变化专门委员会第五次评估报告(The Fifth Assessment Report of Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC AR5)的23个全球气候模式和第三阶段模式比较计划/第四次评估报告CMIP3/AR4的19个全球气候模式,考虑高排放典型浓度路径RCP 8.5(Representative Concentration Pathway 8.5)和排放情景特别策划SRES A2(Special Report on Emission Scenarios A2)、中等排放(RCP 4.5和SRES A1B)和低排放(RCP 2.6和SRES B1)各3种温室气体排放情景,预估21世纪中国近地层(距地面10 m)风速变化。结果表明:21世纪中国区域近地层年平均风速呈减小的趋势,随着温室气体排放浓度的增加,年平均风速减小趋势的程度依次显著,模式预估风速减小趋势的一致性也依次增加。CMIP5和CMIP3模式的预估结果均表明21世纪中国西部地区(N和SW区)年平均风速呈减小的趋势,东部地区(NE和SE区)年平均风速呈增加的变化趋势。与21世纪前期(2006—2015年)相比,21世纪后期(2090—2099年)中国西部、华北北部至东北南部地区风速偏小,东北北部、华北南部至华南大部地区风速偏大。温室气体排放浓度越大,21世纪后期中国冬季(夏季)风速偏小(偏大)于21世纪前期的范围越大,偏小(偏大)程度越明显。     

“中国气候观测系统实施方案”设计进展

根据全球气候观测系统（GCOS）中国委员会的总体部署，GCOS中国委员会办公室负责人郭亚曦司长、巢清尘副司长负责组织了“中国气候观测系统实施方案”的设计实施，由中国气象科学研究院张人禾院长、徐祥德研究员主持的多部门联合设计专家组T2005年成功地完成了“实施方案”初步编写，设计工作取得了显成果。     

"中国气候观测系统实施方案"设计进展

根据全球气候观测系统(GCOS)中国委员会的总体部署,GCOS中国委员会办公室负责人郭亚曦司长、巢清尘副司长负责组织了"中国气候观测系统实施方案"的设计实施,由中国气象科学研究院张人禾院长、徐祥德研究员主持的多部门联合设计专家组于2005年成功地完成了"实施方案"初步编写,设计工作取得了显著成果.     

2006年“中国气候观测系统实施方案”设计工作进展

“中国气候观测系统实施方案”初稿先后在2006年2月28日、4月5～6日分别通过了由12位院士组成的高层次专家评审组、国务院各部委（科技部、财政部、外交部、发改委等）组成的国家气候委员会与全球气候观测系统（GCOS）中国委员会审议，得到国务院各部委领导及著名专家、学者的高度评价，目前该方案已经得到各部委的认可与支持。2006年在以下几个方面取得进展：     

我国极端降水事件研究进展

全球变暖已经是既定的事实,在此背景下极端降水事件的频繁发生受到广泛的关注。从极端降水阈值的定义、极端降水变化特征、可能影响因子及模拟情况4个方面对国内近些年来极端降水事件的研究状况加以综述,指出目前对极端降水事件阈值的定义比较明确,极端降水长期变化特征有明显的区域性。由于我国降水状况受到东亚气候系统各个子系统的影响,其中机理极其复杂,所以对于极端降水的成因研究仍然不够彻底,相应地运用模式对其模拟和评估也有相对的不确定性。     

我国干湿气候区划研究进展

本文回顾和综述了20世纪中期以来我国在干湿气候区划指标、潜在蒸散计算方法、干湿气候区划等级划分标准及命名方式等方面的研究进展,在此基础上给出了利用干燥度指数进行干湿气候区划的计算方法和等级划分标准,并利用1981-2010年全国2207站的气象观测资料,对近30年来我国干湿气候空间特征进行了分析。结果表明,最近30年我国干旱区（包括极干旱、干旱和亚干旱区）面积为469.2万km²,占国土面积的48.8%,其中极干旱区、干旱区和亚干旱区面积分别为87.8万km²、209.2万km²和172.2万km²,分别占国土面积的9.1%、21.8%和17.9%,主要分布于新疆、内蒙古、西藏、青海、甘肃等西部地区;亚湿润区、湿润区和极湿润区面积占我国国土面积的比例分别为16.2%、27.8%和8.8%,主要位于我国长江以南及东北部分地区。     

中国气温变化研究最新进展

总结了"十五"攻关课题有关中国温度变化研究的若干进展.在资料质量控制和序列非均一性检验及订正的基础上,更新了中国地面近50年、100年和1 000年气温序列.研究表明,不论是近54年还是近100年全国年平均地面气温升高趋势一般比原来分析结果表明的要强,分别达到0.25℃/10 a和0.08℃/10 a.中国现代增暖最明显的地区包括东北、华北、西北和青藏高原北部,最显著的季节在冬季和春季.近50多年中国近地面气候变暖主要是平均最低气温明显上升的结果,全国范围内极端最低气温也显著升高,而极端最高气温升高不多.中国与温度相关的极端气候事件强度和频率一般呈降低趋势或稳定态势.研究发现,城市化因素对中国地面平均气温记录具有显著影响,但在现有的全国和区域平均温度变化分析中一般没有考虑,因此需要在将来的研究中给予密切关注.在增温明显的华北地区,1961～2000年间城市化引起的年平均气温增加值达到0.44℃,占全部增温的38%,城市化引起的增温速率为0.11℃/10 a.中国其他地区的增温趋势中也或多或少反映出增强的城市热岛效应影响.20世纪60年代初以来中国对流层中下层温度变化趋势不明显,仅为0.05℃/10 a,比地面气温变化小一个量级;对流层上层和平流层底层年平均温度呈明显下降趋势,变化速率分别为-0.17℃/10 a和-0.22℃/10 a;整个对流层平均温度呈微弱下降趋势.中国对流层温度与地面气温变化趋势存在明显的差异,但这种差异在20世纪80年代初以后趋于减小.近千年来中国地面气温变化史上可能确存在"中世纪温暖期"和"小冰期"等特征性气候阶段,但"中世纪温暖期"的温暖程度似乎没有过去认为的那样明显.从全国范围看,11世纪末和13世纪中的温暖程度可能均超过了20世纪30～40年代暖期,表明20世纪的增暖可能并非史无前例.中国20世纪气候增暖的原因目前还不能给出明确回答.一些迹象表明,人类活动可能已经对中国的地面气温变化产生了影响,但太阳活动及气候系统内部的低频振动对现代气候变暖可能也具有重要影响.     

Progresses in the Atmospheric Electricity Researches in China during 2006--2010

Atmospheric electricity is composed of a wide range of electric phenomena in the troposphere, strato- sphere, and even lower ionosphere. Research progress on atmospheric electricity in the past 5 years in China are briefly reviewed here. This research area has been greatly expanded through rocket-triggered lightning experiments and the increased use of high spatio-temporal resolution techniques for the detection and location of lightning. The main results described in this review are summarized in the following five aspects:(1) processes and parameters inferred from rocket-triggered lightning, (2) lightning physics and effects (observations and theoretical study), (3) lightning activities associated with different thunderstorms, (4) charge structure of thunderstorms (observations and simulation), and (5) the VHF/UHF lightning location techniques and discharge channel mapping.     

Projections of Future Trends in Biogeochemical Conditions in the Northwest Atlantic Using CMIP5 Earth System Models

We use the results from eight of the Earth System Models (ESMs) made available for the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change to analyze the projected changes in biogeochemical conditions over the next 50 years in the northwest Atlantic. We looked at the projected changes using the Representative Concentration Pathway 8.5 scenario in the 100–400?m depth range over a large region and at more specific locations to assess the relevance of using these outputs to force a regional climate downscaling model of the Gulf of St. Lawrence. The projected trends for dissolved oxygen (decrease), pH (decrease), and nitrate (variable although negative in general) represent a continuation of the recently observed trends in the area. For primary production, no firm conclusions can be drawn because of large differences in the trends from one model to another. The consistency of the trends near the regional model lateral boundaries leads us to conclude that the ESM trends can be used to set up future boundary conditions to evaluate regional impacts of climate change although the uncertainty of the results for the Scotian Shelf will be greater than for the Gulf of St. Lawrence.     

中国极端气候变化观测研究回顾与展望

评述、总结了近年有关中国极端气候变化的观测研究成果,讨论了尚未解决的科学问题和今后应重点加强的工作方向。已有研究表明,1951年以来中国大陆地区极端气候事件频率和强度发生了一定变化,但不同类型和不同区域极端气候变化存在明显差异。从全国范围看,与异常偏冷相关的极端事件如寒潮、冷夜和冷昼天数、霜冻日数等,显著减少减弱,偏冷的气候极值减轻;与异常偏暖相关的暖夜、暖昼日数明显增多,暖夜日数增多尤其明显,但高温事件频数和偏热的气候极值未见显著长期趋势;全国平均暴雨和极端强降水事件频率和强度有所增长,特别是长江中下游和东南地区、西部特别是西北地区有较明显增长,而华北、东北中南部和西南部分地区减少减弱;多数地区小雨频数明显下降,偏轻和偏强降水的强度似有增加;全国遭受气象干旱的范围呈较明显增加趋势,其中华北和东北地区增加更为显著;登陆和影响我国的热带气旋、台风频数有所下降,其造成的降水总量有较明显减少;北方地区的沙尘暴事件从总体上看有显著减少减弱趋势;我国东部部分地区夏季雷暴发生频率也存在较明显下降趋势。现有工作表明,在涉及极端气候变化研究的资料处理和分析方法方面还有改进余地。观测资料的非均一性,以及观测环境改变和城市化对地面气候要素变化趋势的影响偏差,需要进行深入评价和客观订正。此外,目前对于区域极端气候变化的综合分析还较薄弱,在极端气候变化机理的研究方面有待加强。