基于CMIP5模式集合预估21世纪中国气候带变迁趋势

本文选用耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）数据,结合英国东英吉利大学气候研究中心（CRU）气温和降水资料,分析了中国20世纪末期气候带分布;以此为基础,模拟并分析了RCP2.6和RCP8.5两种情景下中国21世纪中期和末期气候带的变迁趋势。结果表明：CMIP5模式集合数据能较好地模拟出中国区域气温和降水空间分布形态,CRU分析资料描述的气候带分布与柯本气候分类吻合较好。21世纪中期、末期与20世纪末期相比,RCP2.6情景下,气候类型及分布变化并不显著,RCP8.5情景下,热夏冬干温暖型分别增加了28.2%（中期）、86.9%（末期）,草原气候分别增加了24.1%（中期）、49.4%（末期）。热夏冬干冷温型到21世纪末期有明显的增加,但苔原气候和沙漠气候类型所占比重减少。     

高分辨率区域气候变化降尺度数据对京津冀地区高温GDP和人口暴露度的集合预估

基于RCP4.5（中等温室气体排放）情景下5个全球模式模拟结果的降尺度数据,及SSP2社会经济路径下的GDP和人口密度数据,对21世纪京津冀地区（北京、天津和河北的统称）未来2021—2040年（近期)、2046—2065年（中期)、2080—2099年（末期）的高温GDP和人口暴露度进行多模式集合预估。结果表明：未来京津冀地区热事件将增加,21世纪末期京津冀东南部平原和沿海地区的闷热事件、中部平原地区的高温事件出现频率明显增加。GDP和人口暴露度大值区主要分布在北京、天津、保定、石家庄和邯郸等经济发达、交通便利、人口聚集的城市及其周边地区。21世纪京津冀地区的GDP暴露度区域平均值持续增加,21世纪末期多年平均值约为参照时段的58.9倍;各城市的区域平均值也表现出一致增加。京津冀地区人口暴露度区域平均值在21世纪中期达到最大,为参照时段的2.3倍;北京、秦皇岛、张家口、承德和唐山人口暴露度区域平均值将持续增长,其他城市人口暴露度区域平均值在21世纪中期达到最大。GDP暴露度的变化主要取决于非线性因子,且其贡献率随时间逐渐增加,到21世纪末期可达70.9%。21世纪近期和中期人口暴露度的变化主要取决于非线性因子,气候因子在末期占主导地位。     

21世纪天山南坡台兰河流域径流变化情景预估

基于台兰水文站2003—2005年观测的水文气象数据,通过参数率定和验证获得了适用于台兰河流域的HBV水文模型优化参数。应用RegCM3气候模式在IPCC SRES A1B情景下的预估数据,经Delta降尺度方法生成流域未来气候数据,并结合流域冰川退缩情景预估台兰河流域径流在21世纪中期(2041—2060年)和末期(2081—2100年)可能发生的变化。结果表明:在21世纪中期和末期,台兰河流域气温将显著上升,而降水变化不大;21世纪中期冰川3种可能退缩比例为15%、20%和25%,末期分别为20%、30%和40%;无论冰川处于哪一种退缩情景,21世纪径流较基准期(1981—2000年)都呈增加趋势,中期和末期最小增幅将分别为17.3%和18.6%;最大增幅可达45.9%和66.0%;耦合RegCM3气候模式预估增幅为28.9%和41.5%;台兰河流域未来径流年内分布与基准期大体相同,但又呈现出一定的差异性,具体表现为,在21世纪中期5月份径流增加很快,径流峰值出现在7月份,而到21世纪末期径流峰值出现在8月份。     

华南地区21世纪中后期旱涝变化的情景分析

利用区域气候模式PRECIS（Providing Regional Climates for Impacts Studies）,首先选取若干旱涝指标,在验证模式对各旱涝指标的模拟能力的基础上,分析SRES A1B（Special Report on Emissions Scenarios A1B）情景下华南地区21世纪中后期（2040~2099年）各旱涝指标相对气候基准时段（1961~1990年）的变化情况,进而初步探讨华南地区未来旱涝情况的可能变化。研究表明,PRECIS能够较好地模拟出所选取的旱涝指标的年际变化和月变化特征;在SRES A1B情景下,21世纪中后期华南地区极端强降水事件的发生频率和强度都将显著增加,且强降水期将有所延长,从而使得华南地区出现雨涝灾害的可能性大大增加。与此同时,华南地区未来在春季、夏季和秋季发生气象干旱的可能性变化不显著,但在冬季发生气象干旱的可能性却将增加,尤其是在21世纪后30年冬季出现气象干旱的可能性更高。     

多区域气候模式集合对中国径流深的模拟评估和未来变化预估

对5组区域气候模式集合模拟的中国径流深进行评估,并且预估了温室气体高排放情景RCP8.5下的未来变化。结果表明：多区域气候模式集合结果能够基本模拟出径流深的观测特征,对年径流深的空间分布特征模拟较好,但量值存在一定的系统偏差,特别是黄河中游、海河和松辽河存在明显的正偏差,且对全国9个流域片中东南、西南和西北诸河的年内分配总体模拟效果相对较差。未来到21世纪末,全国平均年径流深在各个时段都以增加为主,增加幅度多在5%以内。未来变化存在明显的空间差异,大致表现为“北增南减”的分布特征,但不会改变中国水资源南多北少的空间格局;其中,黄河、西南和西北诸河流域片呈显著的增加趋势,淮河、长江和东南诸河流域片呈现显著的减少趋势,海河、松辽和珠江流域的变化趋势不显著。21世纪末期各地的变化多在±30%以内,且多模式预估的正负变化一致性较高。到21世纪末期,各流域片平均的径流深季节分配总体特征没有明显变化,径流深的最大月份基本维持不变,分配比例的数值有±2%以内的变化,且各季节的增减变化存在明显流域间差异。     

全球气候变暖背景下索马里急流变化的预估研究

索马里急流的变化对亚洲季风和气候变动具有重要的影响,未来索马里急流到底会如何演变?如何受全球变暖的影响?针对这个问题,文中利用IPCC第四次评估报告(IPCC AR4)的多个海气耦合模式的模拟结果,评估了多个模式在当前气候(20C3M)条件下对夏季低空索马里急流的模拟能力;预估模式在SRESA2排放情景下对21世纪(2010-2099)的索马里急流变化.研究结果表明,18个模式在现代气候条件下对索马里急流有较好的模拟能力;18个模式的集合平均结果预测夏季索马里低空急流在21世纪的变化过程是:初期(2010-2040)增强至减弱,中期(2050-2060)增加至最强,末期(2070-2090)减至最弱.与现代气候条件模拟结果相比,夏季索马里低空急流在未来气候变暖背景条件下是趋于减弱的过程,在21世纪末期最弱.研究还表明了夏季低空索马里急流的变化幅度与全球平均气温的变化幅度是一个非线性的关系,各模式对二者关系的描述存在不确定性,鉴于索马里急流对印度季风和东亚季风及中国气候的重要性,索马里急流的变化规律和未来演变是科学界特别需要深入研究的问题.     

The taiga tick Ixodes persulcatus: Propagation under climate change conditions in the 21st century

The contemporary climatic habitat of the taiga tick, the dangerous carrier of tick-borne encephalitis and Lyme disease, is computed using the model. The expected climate changes will cause the reduction of the climatic habitat of Ixodes persulcatus in its western part and the expansion in the northern and eastern directions. By the late 21st century, this species can inhabit almost the whole north of the European part of Russia and the most part of Siberia up to 70° N. At the same time, I. persulcatus will disappear from Baltic countries, Belarus, the northern part of Ukraine, and the western areas of Russia. The RCP4.5 and RCP8.5 scenarios till 2040 suggest climate changes that will affect the location of climatic habitat approximately at the same scale. The differences will start being manifested in 2041–2060 and will become the most pronounced in the last 20 years of the 21st century. Expected climate changes will favor the significant expansion of the climatic habitat of the taiga tick in the 21st century and the potential formation of the zones of tick-borne encephalitis and Lyme disease in the regions, where these diseases are not currently observed.     

Possible Climate Change Impact on River Runoff in the Different Regions of the Globe

The possibility ofassessing changes in river runofftill 2100 for a number oflarge river basins of the world for a wide range of natural conditions is investigated. The assessment is based on the SWAP (Soil Water–Atmosphere–Plants) model using meteorological data as inputs which were simulated with different general atmosphere–ocean circulation models in accordance with the RCP climate change scenarios. The possible climatic changes in annual runoff for some rivers by the end of the 21st century are compared with the natural interannual variability of river runoff caused by weather noise.     

Changes to the Natural Regional Boundaries in China During 1961-2007

Daily temperature data from 599 stations across China for the years 1961 to 2007 were used to analyze the changes in the natural regional boundaries.The results show that the accumulated temperature ≥ 10℃ and its duration changed dramatically from the end of 1990s to the early 21st century.The amplitude of natu-ral regional boundaries was greater in the 21st century than it was in the 20th century.In the eastern region of China,the climatic zones were migrating generally northward,with the northern edge of the subtropical zone and the eastern section of the warm temperate zone showing an obvious northward shift of up to 1 3° of lati-tude.The climatic zones moved south in the Qing-hai-Tibet Plateau,western Inner Mongolia,and some ar-eas of western Xinjiang,and slightly to the north in other parts of the western region.     

气侯变化对东部季风区赣江和官厅流域径流的影响

选取中国东部季风区南方赣江流域和北方官厅流域,基于逐日气象和水文观测数据率定和验证了HBV水文模型,并以国际耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）中输出要素最多的5个全球气候模式在3种典型浓度路径（RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5）下的预估结果驱动HBV模型,预估了气候变化对21世纪两个流域径流的影响。结果表明：(1) 1961—2017年,赣江和官厅流域年平均气温均呈显著上升趋势,升温速率分别为0.17℃/(10 a)和0.28℃/(10 a);同期,赣江流域降水显著增加,官厅流域降水微弱下降。不同RCP情景下,21世纪两个流域均将持续变暖、降水有所增加,北方官厅流域的气温和降水增幅均大于南方赣江流域。(2) 21世纪,官厅流域年、季径流增幅远大于赣江流域。官厅流域年径流在近期（2020—2039年）、中期（2050—2069年）、末期（2080—2099年）均呈增加趋势,RCP8.5情景下增幅最大、RCP4.5最小。赣江流域在RCP4.5下,近期、中期年径流相对基准期略有减少,但在整个21世纪径流呈上升趋势;RCP2.6和RCP8.5下,21世纪中期以后径流增幅下降。(3) 21世纪,东部季风区北部的官厅流域发生洪涝、南方赣江流域发生干旱的可能性增大,不同RCP情景预估得到相同的结论。     

6.25 km高分辨率降尺度数据对21世纪长江经济带极端气候事件及其风险的集合预估

使用基于动力降尺度和统计降尺度方法得到的RCP4.5情景下的6.25 km高分辨率联合降尺度预估数据集,对长江经济带未来极端气候事件及其造成的风险展开评估和预估。结果表明：降尺度预估数据能较好的再现各极端温度指数和大部分极端降水指数的空间分布,但一些极端降水指数的偏差略大。未来长江经济带极端热事件将增加,冷事件减少;长江中游东部和下游的极端降水事件将增加,上游地区东南部发生干旱事件的可能性大。长江经济带以及上游、中游和下游3个分区的高温事件和强降水事件的国内生产总值（GDP）暴露度都将增加;人口暴露度呈先增后降的变化趋势。高温事件的GDP暴露度的分布因子和非线性因子的贡献同样重要,人口暴露度中分布因子的影响更大;强降水事件的暴露度主要取决于GDP或人口分布因子。     

中国20年一遇气温和降水极值变化的高分辨率模拟

基于25 km高分辨率区域气候模式（RegCM3）嵌套MIROC3.2_hires全球气候模式结果,进行IPCC SRES A1B情景下21世纪气候变化的模拟,分析中国区域未来气温和降水极值重现期的变化。首先检验模式对当代（1981-2000年）极端事件重现期的模拟能力,结果表明,模式能够较好地再现中国地区20年一遇极端事件的基本分布型,但所模拟的数值与观测相比还有一定偏差,特别是在极端降水方面。21世纪中期（2041-2060年）和末期（2081-2100年）20年一遇的高温极值在整个区域内均将升高,东北地区增幅最大;低温极值将增大,中心位于内蒙古、新疆及青藏高原南麓;降水极值也将普遍增大。气温和降水极值在21世纪末期的增加幅度均比中期要大。在未来全球变暖背景下,中国地区极端高温事件将明显增多,面积增大;极端低温事件将大幅度减少,面积减少;强降水事件也将增多,面积不断扩大。     

松花江流域气候变化及ECHAM5模式预估

 根据松花江流域1961-2000年观测气温、降水量资料和ECHAM5/MPI-OM模式对该流域21世纪前50 a气候变化的预估结果,分析了松花江流域1961-2000年年平均气温和年降水量变化,并对21世纪前50 a气温和降水量变化趋势进行了预估。结果表明,在全球变暖的背景下,作为中国气候变暖区域响应的先锋,松花江流域年平均气温自1980年代初持续升高,升温幅度比较显著;年降水量在1961-2000年无明显增加或减少趋势,年代际差异也不大。相对于1961-1990年的气候场,21世纪前半叶,年平均气温仍将呈明显增加趋势,到2040年代升温幅度达1℃以上,年降水量变化趋势不显著,可能微弱增加,但冬季平均气温和冬季降水量都呈增加趋势,春季降水量也为增加趋势。     

Stratospheric Temperature Changes and Ozone Recovery in the 21st Century

Increasing greenhouse gases and likely ozone recovery will be the two most important factors influencing changes in stratospheric temperatures in the 21st century. The radiative effect of increasing greenhouse gases will cause cooling in the stratosphere, while ozone recovery will lead to stratospheric warming. To investigate how stratospheric temperatures change under the two opposite forcings in the 21st century, we use observed ozone and reanalysis data as well as simulation results from four coupled oceanic and atmo- spheric general circulation models （GISS-ER, GFDL-CM20, NCAR-CCSM3, and UKMO-HadCM3） used in the IPCC （Intergovernment Panel for Climate Change） Fourth Assessment Report （AR4）. Observational analysis shows that total column ozone and lower stratospheric temperatures all show increasing in the past 10 years, while middle stratospheric temperatures demonstrate cooling. IPCC AR4 simulations show that greenhouse forcing alone will lead to stratospheric cooling. However, with forcing of both increasing greenhouse gases and ozone recovery, the middle stratosphere will be cooled, while the lower stratosphere will be warmed. Warming magnitudes vary from one model to another. UKMO-HadCM3 generates relatively strong warming for all three greenhouse scenarios, and warming extends to 40 hPa. GFDL-CM20 and NCAR-CCSM3 produce weak warming, and warming mainly exists at lower levels, below about 60 hPa. In addition, we also discuss the effect of temperature changes on ozone recovery.     

气候变化背景下中国滑坡灾害人口风险评估

中国是世界上滑坡灾害造成人口伤亡较严重的国家.受气候变化影响,极端降水频率与强度的增加会提高滑坡灾害的人口风险.文中将不同RCPs情景多个模式的未来降水数据和SSPs情景下的未来人口数据相结合,构建滑坡灾害人口风险评估模型,评估气候变化背景下的中国滑坡灾害人口风险.研究发现,气候变化下中国滑坡灾害的危险性呈上升趋势,预...     

青藏高原未来气候变化预估:CMIP5模式结果

本文使用国际耦合模式比较计划第5阶段(CMIP5)中对青藏高原气候模拟较优的气候模式, 在RCP4.5中等偏低辐射强迫情景下对青藏高原未来气候变化进行了预估研究。结果表明, 青藏高原年均地表气温在2006~2100年的线性趋势平均为0.26℃/10a, 增暖幅度与海拔高度大体成正比;相比于1986~2005年参考时段, 2090年代平均升温2.7℃, 21世纪末期增温幅度明显高于早期和中期;在早、中和末期, 年均增温分别为0.8~1.3℃、1.6~2.5℃和2.1~3.1℃;各季节也均为变暖趋势, 其中冬季增温最大。对于年均降水来说, 未来百年将小幅增加, 集合平均趋势为1.15%/10a, 2090年代较参考时段增加10.4%;在早、中和末期的变化范围分别为-1.8%至15.2%、-0.9%至17.8%和1.4%至21.3%;季节降水也呈增加趋势, 夏季增幅明显高于其余三个季节且在21世纪末期较大, 青藏高原未来年均降水增加主要来自于夏季。需要指出的是, 上述预估结果在气候模式间存在着一定的差异, 未来气候变化的不确定性范围较大, 地表气温的可信度相对较高, 而降水的则偏低。     

气候变化对长江上游径流影响预估

利用第五次国际耦合模式比较计划(CMIP5)中5个气候模式在3种典型浓度路径(RCPs)下的预估结果驱动SWAT水文模型,预估了21世纪气候变化对长江上游年径流量、季节分配以及极端径流的影响。结果表明：预估的长江上游平均气温呈显著上升趋势,21世纪末较当前(1986—2005年)升高1.5~5.5℃,降水总体呈增加趋势,在21世纪30年代后高于当前气候平均值,21世纪末相对于当前增加5%~15%。流域内气候变化存在明显空间差异,金沙江和岷沱江流域气温升高和降水增加幅度均大于流域平均值。预估的长江上游年径流量及各月平均径流均有增加趋势,在21世纪30年代后高于当前多年平均值,21世纪中期增加4%~8%,21世纪末增加10%~15%。预估的径流年内分布的均匀性有所增加,但年际变化明显增大,极端旱涝事件的频率和强度明显增加。预估的各子流域径流变化对气候变化的响应也存在差异,金沙江和岷沱江流域年径流量、年际变化和年内分布变化小,对气候变化的响应表现为低敏感;嘉陵江流域、乌江流域和长江上游干流径流增加幅度大,同时极端丰枯出现的频率和程度增加显著,是气候变化响应的敏感区域。     

Climate Change Projections for the 21st Century by the NCC/IAP T63 Model with SRES Scenarios

1. IntroductionFor the latest 15 years, the climate change hasbeen paid more attention by the policy-makers, scien-tists, and the public. The global warming of 0.4-0.8°Cfor the 20th century has been measured by the instru-mental observations. The atmospheric concentrationof CO2 increased from 280 ppm for the period 1000-1750 to 368 ppm in the year 2000 with an increase of27%-35%. In the light of new evidence and taking intoaccount the remaining uncertainties, most of the ob-served warming o…     

Changes of Atmospheric Water Balance over China under the IPCC SRES A1B Scenario Based on RegCM3 Simulations

Simulations of the Regional Climate Model Version 3 (RegCM3) under the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Special Report on Emissions Scenarios (SRES) A1B scenario were employed to investigate possible decadal changes and long-term trends of annual mean atmospheric water balance components over China in the 21st century with reference to the period of 1981-2000. An evaluation showed that RegCM3 can reasonably reproduce annual evapotranspiration, precipitation, and water vapor transport over China, with a better performance for March-June. It was found that the water vapor exchange between the land surface and atmosphere would be significantly intensified in Northwest China by the mid-to late-21st century and that the region would possibly shift to a wetter or drought-mitigated state under global warming. Conversely, the water vapor exchange evidently weakened over the Tibetan Plateau and South-west China by the mid-to late-21st century. In addition, there appears to be a drier state for Northeast China and the middle and lower reaches of the Yangtze River valley by the mid-to late-21st century, with slight mitigation by the end compared with the mid-21st century. The westerly and southwesterly water vapor transport over China generally presents an increasing trend, with increasing diver-gence over the Tibetan Plateau and Northeast China, corresponding to a loss of atmospheric water vapor by water vapor transport.     

Assessment of changes in methane emissions from marsh ecosystems of northern Eurasia in the 21st century using regional climate model results

Changes in methane emissions into the atmosphere from terrestrial ecosystems are assessed with models for the European and Asian parts of Russia using the model unit of a methane cycle and calculations with a regional climate model. The calculations were performed for the present-day base period (1991–2000), for the middle (2041–2050), and late (2091–2100) 21st century using the SRES A2 anthropogenic emission scenario. The average emissions for the base period were equal to 8 Mt CH₄/year for the European part of Russia and 10 Mt CH₄/year for the Asian part. By the middle of the 21st century, they increased up to 11 and 13 Mt CH₄/year, and by the late 21st century, up to 14 and 17 Mt CH₄/year. These tendencies are associated with the increased warm period of the soil and dependence of the integral methane production on temperature. It is predicted that the maximum depth of freezing will lessen in the southern regions of the European and Asian parts of Russia by the late 21st century.