一个地球系统模式模拟的气候变化对海洋碳循环的影响

使用维多利亚大学的地球系统模式进行模拟,选取1800-2500年间较高的CO₂浓度情景（RCP8.5）,分析由于CO₂增加引起的气候变化对海洋碳循环的影响。当气候敏感度为3.0 K时,相对于无气候变化,到2100年,由于大气CO₂增加造成的气候变化导致海表面温度升高2.7 K,北大西洋深水流量减少4.5 Sv,海洋对人为碳的年吸收减少0.8 Pg C;比较人为溶解无机碳在海洋中的垂直累积分布,发现气候变化对海洋吸收大气CO₂的影响在北大西洋区域最明显。1800-2500年,相对于不考虑气候变化的情景,模式模拟的气候变化导致整个海洋对人为碳的累积吸收总量减少23.1%,其中北大西洋减少32.0%。此外,比较不同气候敏感度（0～4.5 K,间隔为0.5 K）的模拟结果发现,气候敏感度越高,气候变化对海洋吸收CO₂能力的抑制作用越明显。     

Modeling the Impacts of Nitrogen Dynamics on Regional Terrestrial Carbon and Water Cycles over China with Noah-MP-CN

As an important part of biogeochemical cycling, the nitrogen cycle modulates terrestrial ecosystem carbon storage,water consumption, and environmental quality. Modeling the complex interactions between nitrogen, carbon and water at a regional scale remains challenging. Using China as a testbed, this study presents the first application of the nitrogenaugmented community Noah land surface model with multi-parameterization options(Noah-MP-CN) at the regional scale.Noah-MP-CN parameterizes the cons...     

气候变化对陆地生态系统和海岸带地区的影响解读

IPCC第五次评估报告认为,受气候变化影响,许多生物种及生态系统已经发生显著变化,未来这些变化还将继续。气候变化和人类活动的共同作用将对21世纪的陆地生态系统和内陆水系统产生重要影响,大部分陆地和淡水物种灭绝的风险都将增加,部分地区可能会发生不可逆转的变化。未来仅依靠生态系统自身的适应能力将不足以应对这些变化,需要辅以适应措施帮助生态系统适应气候变化。海岸带系统和低洼地区除了受气候变化的影响,还受到人类活动的强烈影响,并且影响的方式和结果因地而异。预计到2100年,全球平均海平面将上升0.28～0.98 m,相对海平面上升差异较大。到2100年,数以亿计的人将受到沿海洪水的影响。未来海岸带地区适应的相对成本会有很大的区域差异。在全球尺度上,采取防御措施取得的效益仍要高于不作为而付出的社会经济成本。发达国家比发展中国家具有更强的适应气候变化能力,可持续发展的气候恢复力也更大。     

黑碳气溶胶及其在气候变化研究中的意义

简单介绍了黑碳气溶胶的一般性质，着重叙述了黑碳气溶胶在大气辐射强迫中的特殊作用以及对气候变化的影响，概括介绍了国内外相关领域的研究现状，指出黑碳气溶胶在气候变化以及大气环境等领域中具有重大的研究价值和意义。     

Recent Progress in Studies of Climate Change in China

An overview of basic research on climate change in recent years in China is presented. In the past 100 years in China, average annual mean surface air temperature (SAT) has increased at a rate ranging from 0.03℃ (10 yr)-1 to 0.12℃ (10 yr)-1 . This warming is more evident in northern China and is more significant in winter and spring. In the past 50 years in China, at least 27% of the average annual warming has been caused by urbanization. Overall, no significant trends have been detected in annual and/or summer precipitation in China on a whole for the past 100 years or 50 years. Both increases and decreases in frequencies of major extreme climate events have been observed for the past 50 years. The frequencies of extreme temperature events have generally displayed a consistent pattern of change across the country, while the frequencies of extreme precipitation events have shown only regionally and seasonally significant trends. The frequency of tropical cyclone landfall decreased slightly, but the frequency of sand/dust storms decreased significantly. Proxy records indicate that the annual mean SAT in the past a few decades is the highest in the past 400-500 years in China, but it may not have exceeded the highest level of the Medieval Warm Period (1000-1300 AD). Proxy records also indicate that droughts and floods in eastern China have been characterized by continuously abnormal rainfall periods, with the frequencies of extreme droughts and floods in the 20th century most likely being near the average levels of the past 2000 years. The attribution studies suggest that increasing greenhouse gas (GHG) concentrations in the atmosphere are likely to be a main factor for the observed surface warming nationwide. The Yangtze River and Huaihe River basins underwent a cooling trend in summer over the past 50 years, which might have been caused by increased aerosol concentrations and cloud cover. However, natural climate variability might have been a main driver for the mean and extreme precipitation variations observed over the past century. Climate models generally perform well in simulating the variations of annual mean SAT in China. They have also been used to project future changes in SAT under varied GHG emission scenarios. Large uncertainties have remained in these model-based projections, however, especially for the projected trends of regional precipitation and extreme climate events.     

我国近海和邻近海的海洋环境对最近全球气候变化的响应

鉴于全球气候变暖对海洋环境和海洋生态及对经济和社会可持续发展影响的严重性,作者首先利用ERA-40再分析的风场资料以及HadISST 和SODA等海洋高分辨率再分析资料,分析了近50年来全球气候变化对中国近海(包括渤海、黄海、东海和南海)和邻近海(主要是热带和副热带西太平洋)海面附近的风力、海表纬向和经向风应力和海表温度的影响.分析结果表明: 由于受全球气候变暖的影响,1976年之后中国近海和邻近海上空的冬、夏季风变弱,从而引起中国近海冬、夏季海表风应力减弱(尤其是经向风应力),而海表水温明显上升; 并且,冬、夏季海表风应力的减弱和海水温度的上升在中国东海反映尤其明显,这些为中国近海赤潮的频繁发生提供了有利的海洋环境.此外,从中国近海上空环流散度分布的变化可见,中国近海上空从1976年之后大气环流辐散增强,这不利于中国近海上升流的形成,从而会对沿岸水域营养盐的输送产生影响.     

陆地生态系统模型及其与气候模式耦合的回顾

陆地生态系统和气候系统通过能量通量、水汽通量、物质交换相互影响、作用。作者对陆地生态系统模型及其与气候模式耦合的研究进行综述和讨论,总结了当代5类主要全球陆地生态系统模型,即生物地理模型、生物地球化学模型、森林林窗模型、陆面生物圈模型和动态全球植被模型,以及它们与气候模式耦合的研究进展。阐述了动态全球植被模型及其与气候模式耦合研究在全球变化研究的重要作用。最后,对未来模拟研究的方向进行了分析。     

中国土壤有机碳库及其演变与应对气候变化

通过综述和评价中国土壤,特别是农田土壤有机碳库（以下简称碳库）的现状与演变态势, 讨论其对我国应对气候变化的意义, 提出了我国土壤碳库及其演变与应对气候变化的基本国情是：1) 我国土壤背景碳储量较低且区域分布不均衡;2) 我国土壤固碳效应明显,未来固碳减排潜力显著;3) 技术和政策是实现和提高我国土壤碳汇、促进我国应对气候变化能力建设的重要途径。建议进一步加强对我国农田土壤固碳减排的研发投入, 完善农业应对气候变化的相关政策和鼓励措施体系,研究构建气候友好的新型农业,以期在提高和稳定农业生产力与应对气候变化能力上获得双赢。     

中国气候变化的研究

总结了近10余年对中国气候变化的研究,重点对不同时间尺度的气温变化进行了分析.讨论了大暖期千年尺度气候振荡,中世纪暖期、小冰期及现代气候变暖等问题.     

中国土壤有机碳库及其演变与应对气候变化

 通过综述和评价中国土壤,特别是农田土壤有机碳库（以下简称碳库）的现状与演变态势, 讨论其对我国应对气候变化的意义, 提出了我国土壤碳库及其演变与应对气候变化的基本国情是：1) 我国土壤背景碳储量较低且区域分布不均衡;2) 我国土壤固碳效应明显,未来固碳减排潜力显著;3) 技术和政策是实现和提高我国土壤碳汇、促进我国应对气候变化能力建设的重要途径。建议进一步加强对我国农田土壤固碳减排的研发投入, 完善农业应对气候变化的相关政策和鼓励措施体系,研究构建气候友好的新型农业,以期在提高和稳定农业生产力与应对气候变化能力上获得双赢。     

中国湿地土壤碳库保护与气候变化问题

 中国湿地分布广, 类型丰富, 但存在着垦殖率高、碳密度较低、围垦损失严重等问题。估计我国湿地土壤碳库达8～10 Pg, 占全国陆地土壤总有机碳库的约1/10～1/8, 过去50 a间的损失可能达1.5 Pg。围垦和过度放牧是我国湿地土壤退化和碳库损失的主要驱动因子。目前,湿地土壤碳库保护面临严峻的挑战,从应对气候变化和保护人类生存环境的战略高度切实加强湿地资源保护,可以为增强陆地生态系统碳汇、探寻温室气体减排的潜在途径提供技术支持。     

中国湿地土壤碳库保护与气候变化问题

中国湿地分布广, 类型丰富, 但存在着垦殖率高、碳密度较低、围垦损失严重等问题。估计我国湿地土壤碳库达8～10 Pg, 占全国陆地土壤总有机碳库的约1/10～1/8, 过去50 a间的损失可能达1.5 Pg。围垦和过度放牧是我国湿地土壤退化和碳库损失的主要驱动因子。目前,湿地土壤碳库保护面临严峻的挑战,从应对气候变化和保护人类生存环境的战略高度切实加强湿地资源保护,可以为增强陆地生态系统碳汇、探寻温室气体减排的潜在途径提供技术支持。     

海洋碳循环与全球气候变化相互反馈的研究进展

海洋作为地球上一个主要吸收二氧化碳的汇,储存大量的二氧化碳.海-气间的二氧化碳交换,使得海洋中碳对气候产生反馈作用,从而影响着大气中CO2的浓度,甚至影响到全球气候的变化.本文主要介绍了海洋碳循环的过程,以及海洋碳循环过程对气候的反馈作用.     

气候变化背景下中国陆地水循环时空演变

水循环是气候系统各子系统相互作用过程中一个最活跃的枢纽,受气候变化影响显著。本文采用观测和多套再分析数据,系统分析了1979年以来中国及各大流域大气水汽含量、降水、蒸散发和地表径流等水循环要素年际变化。研究发现,1979-2018年,中国陆地整层大气水汽含量和水汽收支呈显著上升趋势;水汽收支除在松花江和西南诸河略有下降,其余流域均呈上升趋势;降水除西北诸河流域呈现显著上升趋势外,其余流域变化不显著;蒸散发整体呈微弱增加,但南方大部流域呈现显著的减小趋势;除西北诸河径流显著上升趋势外,北方大部分流域地表径流呈现减少趋势,而南方流域的径流变化趋势复杂多样。相对1979-2000年,21世纪以来中国年平均气温上升约0.63℃,年降水量、大气水汽含量分别增加0.5%和1.2%,水汽总输入和输出量均减小,降水再循环率增加10.9%。进入21世纪,中国陆地水资源一级分区内循环均较前20 a活跃,降水再循环率除松花江和辽河流域外,均有所增加。其中,海河、黄河、淮河和西北诸河流域的水汽和蒸发形成的降水都有所增加;辽河流域蒸发形成的降水有所增加,但输入水汽减少导致流域降水减少最多;松花江、长江、珠江和西南诸河流域蒸发形成的降水增加,输入水汽减少导致降水略有减少;东南诸河蒸发形成的降水略有增加,但整体变化不大。     

气候变化对水文循环的影响

水文循环是地球上海洋、陆地和大气之间相互作用中最活跃且最重要的枢纽,受气候变化影响最为显著。本文回顾了气候变化对全球水文循环的影响,并对20世纪60年代以来中国降水、蒸散发、地表径流及大气水汽含量等陆地水文循环要素变化进行了评估。气候变暖使得全球水文循环加强,观测数据表明自1970年以来,全球对流层和地表水汽含量呈现增加趋势,但由于监测网络在空间覆盖和时间响应的限制,热带水汽增加与环流减弱之间相互影响,使得气候变化对区域水文循环的影响不确定性较大。在全球气候变化背景下,中国水文循环符合全球水循环变化的特征,又表现出更为复杂的区域特征,各个流域间空间差异增大。大气水汽含量在80年代后呈现上升的趋势;60年代以来,中国降水平均态虽然无明显变化但空间差异显著增加,实际蒸散发平均值微弱增加,空间差异增大,地表径流空间差异增大,某些流域呈现减少趋势。21世纪以来,由蒸散发再凝结形成的降水量增加,大气内循环活跃程度加大。     

Variations of Terrestrial Water Storage in the Yangtze River Basin under Climate Change Scenarios

In this study, the water balance-based Precipitation-Evapotranspiration-Runoff (PER) method combined with the land surface model Variable Infiltration Capacity (VIC) was used to estimate the spatiotemporal variations of terrestrial water storage (TWS) for two periods, 1982–2005 (baseline) and 2071–2100, under future climate scenarios A2 and B2 in the Yangtze River basin. The results show that the estimated TWS during the baseline period and under the two future climate scenarios have similar seasonal amplitudes of 60–70 mm. The higher values of TWS appear in June during the baseline period and under the B2 scenario, whereas the TWS under A2 shows two peaks in response to the related precipitation pattern. It also shows that the TWS is recharged from February to June during the baseline period, but it is replenished from March to June under the A2 and B2 scenarios. An analysis of the standard derivation of seasonal and interannual TWS time series under the three scenarios demonstrates that the seasonal TWS of the southeastern part of the Yangtze River basin varies remarkably and that the southeastern and central parts of the basin have higher variations in interannual TWS. With respect to the first mode of the Empirical Orthogonal Function (EOF), the inverse-phase change in seasonal TWS mainly appears across the Guizhou-Sichuan-Shaanxi belt, and the entire basin generally represents a synchronous change in interannual TWS. As a whole, the TWS under A2 presents a larger seasonal variation whereas that under B2 displays a greater interannual variation. These results imply that climate change could trigger severe disasters in the southeastern and central parts of the basin.     

Local Climate Change Induced by Urbanization on a South China Sea Island

The South China Sea is a hotspot for regional climate research. Over the past 40 years, considerable im provement has been made in the development and utilization of the islands in the South China Sea, leading to a substantialchange in the land-use of the islands. However, research on the impact of human development on the local climate of theseislands is lacking. This study analyzed the characteristics of local climate changes on the islands in the South China Seabased on data from the Yongxing Island Observation Station and ERA5 re-analysis. Furthermore, the influence of urba nization on the local climate of the South China Sea islands was explored in this study. The findings revealed that the 10-year average temperature in Yongxing Island increased by approximately 1.11 °C from 1961 to 2020, and the contributionof island development and urbanization to the local warming rate over 60 years was approximately 36.2%. The linearincreasing trend of the annual hot days from 1961–2020 was approximately 14.84 days per decade. The diurnal tem perature range exhibited an increasing trend of 0.05 °C per decade, whereas the number of cold days decreased by 1.06days per decade. The rapid increase in construction on Yongxing Island from 2005 to 2021 led to a decrease in observedsurface wind speed by 0.32 m s –1 per decade. Consequently, the number of days with strong winds decreased, whereas thenumber of days with weak winds increased. Additionally, relative humidity exhibited a rapid decline from 2001 to 2016and then rebounded. The study also found substantial differences between the ERA5 re-analysis and observation data,particularly in wind speed and relative humidity, indicating that the use of re-analysis data for climate resource assessmentand climate change evaluation on island areas may not be feasible.     

未来气候变化对西南地区地质灾害的可能影响

本研究利用区域气候模式RegCM4提供的RCP8.5(高排放)和RCP4.5(中排放)情景下的逐日平均气温和降水量,计算并分析了西南地区21世纪不同阶段平均气温、平均降水、连续干旱日数(CDD)、> 20mm的降水日数(R20mm)、连续5天最大降水量(Rx5day)和单日降水强度指数(SDII)相对于参照期(1986～2005年)的变化特征,进而定性地给出未来气候变化对西南地区地质灾害的可能影响。结果表明：未来西南地区因平均气温升高、平均降水量变化、持续干旱变化、强降水变化、降水集中程度变化和单日降水强度变化将导致地质灾害发生的可能性增大,但诱因不同、影响区域有差异;另外温室气体浓度越高,平均气温、平均降水以及相关极端指数相对于基准期变幅基本上都越大,相关地质灾害风险增加的可能性也越大。     

生态系统在全球变化中的调节作用

讨论在全球变化的背景下,生态系统对全球变化的调节作用.首先论述陆地生态系统对全球变化的调节作用,主要包括陆地生态系统对大气成分的调节以及对全球气候的调节;其次,论述水生生态系统对全球变化的调节作用,主要包括淡水生态系统对全球变化的调节作用以及海洋生态系统对全球变化的调节作用;最后,论述湿地生态系统对全球变化的调节作用,主要包括湿地生态系统对生物多样性保护的功能,湿地对全球变化的元素调节作用以及湿地对气候和水文的调节.       

中国西部地区未来气候变化趋势预测

用中国科学院大气物理研究所的全球环流耦合模式(IAP/LASG GOALS),对中国西部地区由于CO2含量增加引起的未来气候变化进行了模拟预测分析.预测CO2含量每年以1%速度递增,对此进行了控制试验和扰动试验两个长期积分,并用它们的差值来表示中国西部地区的气候变化.结果表明,CO2增加以后,在初始阶段平均温度、降水和湿度变化不大,随着CO2含量的增加,中国西部地区温度、降水及湿度均呈显著的增加趋势,且比全球增加大得多.到2050年全球温度相对于现在增加1.5℃,而中国西部地区温度升高在1.2～2.2℃,其中最大增温区出现在青藏高原附近;西南地区降水将增加200mm以上,比湿增加最大,达0.8 g kg-1以上,新疆西部和西北部地区降水减少50 mm左右,平均降水增加15%,整个西部地区气候变暖变湿.