商洛1961—2020年10 ℃界限温度变化特征

利用商洛7个气象观测站1961—2020年逐日气象观测资料,分析商洛1961—2020年气温稳定通过10 ℃的初日、终日、持续日数和活动积温分布特征,采用线性倾向估计法分析变化特征,综合采用累积距平、滑动t检验、Mann-Kendall法进行突变分析和检验,采用R/S相关性分析预测其未来变化趋势。结果表明：商洛市1961—2020年≥10 ℃初日、终日、持续日数及积温等值线呈纬向分布;商洛市≥10 ℃平均初日呈提前趋势（线性倾向率为-23 d/10 a,通过0005显著性检验）,平均终日呈推迟趋势（线性倾向率为13 d/10 a,推迟趋势不明显）,持续日数呈增加趋势（线性倾向为33 d/10 a,通过0001显著性检验）,活动积温增加趋势（线性倾向率为688 ℃d /10 a,通过0001显著性检验）;终日和积温突变不明显,初日在1972年前后发生突变,持续日数1972年和2002年前后发生突变;初日将继续呈提前趋势,持续日数呈增长趋势,持续性不明显;终日推迟趋势和积温增大趋势不显著,有较大的随机性。     

黑龙江省近50a农业界限温度变化特征分析

利用黑龙江省6个站点的1961-2010年日平均气温资料,利用5 d滑动平均法对该省≥0℃、10℃界限温度进行了分析。结果表明:近50 a来,黑龙江省≥0℃、10℃起始日期均呈提前趋势,分别为平均每10 a提前1.9、1.3 d。≥0℃、10℃终止日期均呈推迟趋势,分别为每10 a推迟1.2、0.6 d。稳定通过≥0℃积温历年平均值为2 961.7℃,倾向率为39.0℃/10a,呈递增趋势;通过≥0℃持续日数历年平均为204 d,倾向率为3.1 d/10a,呈递增趋势。稳定通过≥10℃积温历年平均值为2 515.3℃,倾向率为37.4℃/10a,呈递增趋势;稳定通过≥10℃持续日数历年平均为135 d,倾向率为2.0 d/10a,呈递增趋势。     

近50年东北地区热量资源变化特征

利用1951—2005年东北地区100个气象站日平均气温资料,得出各年代稳定通过10℃,0℃积温及其持续天数和起止日期分布的变化,进而分析了气候变暖背景下东北地区热量资源的变化特征。结果表明:东北地区气温持续增暖,线性趋势达0.4℃/10 a,较我国其他地区更为显著,且与各热量资源指标有较好的相关性。东北地区气候变暖使得稳定通过10℃,0℃积温普遍显著升高,且稳定通过10℃,0℃积温的持续天数也普遍显著增加;稳定通过10℃,0℃积温和持续天数的等值线在东北平原和相对平坦的内蒙古高原向北大幅度推进,而在山区有向高海拔地区抬升的趋势;稳定通过10℃,0℃积温持续天数普遍增加是受到起始日期提前和终止日期延后的影响,而且起始日期提前比终止日期延后的影响更明显。东北地区热量资源的变化有利于东北地区粮食产量的提高和稳定。     

近50a石河子棉区≥10℃积温时空变化特征

利用石河子棉区4个气象站1971—2020年逐日气象资料，采用气候倾向率、累积距平、均方差、Mann-Kendall突变检验等方法，分析了石河子棉区≥10℃积温的变化特征。结果表明：石河子棉区≥10℃初日呈显著提前趋势，终日略微推迟，持续日数显著延长，积温明显增多；≥10℃积温及持续日数均在1994年发生了由少到多的突变；≥10℃积温正常年份的概率超过64%，依次向两端递减；≥10℃积温偏低地区主要在莫索湾，偏高地区主要在乌兰乌苏。气候变化背景下，石河子棉区热量条件有较好的改善，棉花延迟型低温冷害有所减轻，石河子棉区品种布局应以早熟棉为主。     

门源盆地界限温度初终日和积温对温度升高的响应

利用门源气象站1961—2008年逐日气温资料,以五日滑动平均法确定稳定通过≥0℃、≥3℃、≥5℃、≥10℃初、终日,求算初终日间持续日数、活动积温和有效积温,分析界限温度初终日、持续日数和积温的变化,应用PEARSON函数计算界限温度初终日、持续日数、积温与年平均气温的相关性并建立回归模式。研究表明:门源盆地各界限温度初日均呈提前趋势,终日均呈推迟趋势,初终日间持续日数均呈增加趋势,活动积温和有效积温均表现为增多趋势;各界限温度初日与年平均气温呈负相关,终日与年平均气温呈正相关,初终日间持续日数与年平均气温均呈正相关,活动积温和有效积温与年平均气温相关极显著;年平均气温每升高1℃,则≥5℃初日提前6天,终日推迟5天,≥10℃初日提前9天,终日推迟7天,各界限温度期间的持续日数延长3—16天,活动积温增加149～221℃·日,有效积温增加60～131℃·日。     

1990年以来鲁南地区热量资源的变化及未来趋势

为了解1990年以来鲁南地区热量资源变化情况,将资料分为近15 a(1991—2005)及前30 a(1961-1990年)两组,用K-W检验分析两组样本是否有显著差异,并用一元线性回归模型的回归系数估算未来气候变暖时热量资源的变化。结果表明:1991-2005年鲁南地区与前30 a相比,年平均气温明显升高,≥0℃及≥10℃积温及持续日数明显增加,无霜期明显延长,热量资源显著增加。当未来气候变暖时,年平均气温每升高1℃,≥0℃积温将增加308~309℃.d,持续日数延长15~16天,≥10℃积温将增加235~248℃.d,持续日数延长6~8天,无霜期将延长9~14天。     

阿勒泰地区10℃界限温度和积温变化分析

利用1961—2010年新疆阿勒泰地区7个地面气象观测站的逐日平均气温资料,运用线性趋势、Manna-Kendall突变检验法,对阿勒泰地区近50a日平均气温稳定≥10℃初日、终日、持续日数和活动积温的时空变化特征进行分析。结果表明:≥10℃初日在空间分布上呈中部平原早,西部、东部山区晚的格局,≥10℃终日的空间分布与≥10℃初日的大体相反,≥10℃的持续日数和积温在空间分布上表现为由中部向外递减的特征。≥10℃的初日趋势略提前,≥10℃终日呈推后趋势,≥10℃的持续日数和积温分别以1.5d/(10a)和59.3℃/(10a)的倾向率呈增加趋势。突变分析表明,积温在1976年发生了一次增加的突变。在50a里,1993—2010年是热量和持续日数增幅最大的时期。     

1971-2010年雅鲁藏布江中游气候生长期变化特征

利用1971-2010年雅鲁藏布江中游河谷地区拉萨、日喀则、泽当和江孜4个站逐日平均气温和降水量资料,分析了该地区气候生长期变化特征。结果表明:(1)雅鲁藏布江中游地区各界限温度气候生长期以5~8 d·(10a)-1的速率增加,其中≥0℃和≥10℃界限温度的气候生长期都增加了30天左右,≥5℃气候生长期增加了20天左右;以稳定通过10℃界限温度来判断,该地区冬半年时间在缩短,夏半年时间在延长。(2)该地区稳定通过各界限温度的初日提前、终日推后,持续天数和活动积温增加趋势显著;≥10℃界限温度的降水量和降水日数增加趋势显著,分别以19 mm·(10a)-1和1.5 d·(10a)-1的速率增加,且在20世纪80年代末发生突变,表明该地区稳定通过10℃界限温度的水热条件显著地向暖湿变化。(3)各界限温度的终日年际变化相对较稳定,其他要素年际变化均处于不稳定状态;年代际变化上,≥10℃界限温度的初日、终日、持续天数以及各界限温度的活动积温保持台阶式变化,其他要素呈波动变化,最小值出现在20世纪80年代。(4)≥10℃界限温度的终日、持续天数和活动积温的变化趋势在20世纪90年代后期出现突变现象,表明≥10℃界限温度的终日显著推后趋势对夏半年的延长贡献最大。     

济宁市气候变化对农业生产影响分析研究

对济宁市（包括11个县市区）1970—2012年的各月气温、降水和日照资料进行研究。结果表明：平均气温整体呈阶段性上升趋势,其中冬季气温上升幅度最大,平均最低气温的上升速率大于平均最高气温的上升速率;全年≥0℃活动积温、越冬前（10月1日—12月12日）≥0℃活动积温、≥10℃的活动积温、<0℃负积温绝对值均呈上升趋势;1981—2010年较1971—2000年,稳定通过≥0℃和≥10℃持续的日数分别增加4.5d和3.2d,稳定通过≥0℃和≥10℃的日期分别提前了3d和2d,终止≥0℃和≥10℃的日期分别推迟了2d和1d。年降水量的变化分为明显的两个阶段,前30年呈下降趋势,而后13年呈上升趋势;日照时数呈下降趋势,夏季下降最为明显。在这种气候变化背景下对济宁农业的影响主要表现在：冬小麦、夏玉米播种期推迟,冬小麦全生育期缩短;夏玉米的种植方式由套种改为直播,收获期推迟,生育期延长;干旱、冻害等其他极端异常气候事件和病虫害的发生机率有增加趋势。     

近53年石家庄地区气温稳定通过10℃的农业气候资源变化特征

以17个气象站1960—2012年的观测资料,利用趋势分析, Mann Kendall检验,Morlet小波分析等方法,分析了石家庄地区气温稳定通过10 ℃的农业气候资源变化特征,结果表明：近53年气温稳定通过10 ℃的初日以14 d/10a的趋势提前,终日以1.1 d/10a的趋势后延,持续日数以2.5 d/10a的趋势增加,积温以64.5 ℃〖DK〗·d/10a的趋势增加,降水量无明显变化,日照时数以53.4 h/10a的趋势减少;各要素的时间序列除降水外均存在不同程度的突变,终日、持续日数、积温以及日照时数的突变较为显著,终日在2007年后后延显著,持续日数在1998年后显著增多,积温在2000年后显著增加,日照时数在1993年后显著减少;通过Morlet小波分析发现,各要素在近53年中存在周期性变化规律,初日和期间积温存在准2～4年的振荡周期,终日存在准2～3年的振荡周期,持续日数存在准2年的振荡周期。降水量存在准3年和准3～7年的振荡周期,日照时数存在准2～3年的振荡周期。石家庄地区气温稳定通过10 ℃的农业气候资源变化使作物的生长发育提前,生长周期变短,日照时数减少对作物生长有一定的不利影响。     

全球变暖1.5℃和2℃阈值时青藏高原气温的变化特征

利用国际耦合模式比较计划第5阶段（CMIP5）中的21个气候模式的RCP4.5和RCP8.5情景预估结果,分析了全球变暖1.5℃和2℃阈值时青藏高原气温年和季节的变化特征。结果表明,对应1.5℃和2℃全球变暖,青藏高原变暖幅度明显更大,就整体而言,在RCP4.5/RCP8.5情景下,高原区域平均的平均、最高、最低气温变暖分别为2.11℃/2.10℃和2.96℃/2.85℃、2.02℃/2.02℃和2.89℃/2.77℃、2.34℃/2.34℃和3.20℃/3.14℃,冬季平均气温的变暖幅度（2.19℃/2.31℃和3.13℃/3.05℃）较其他季节更大;从空间分布形势上看,年变暖呈西南高东北低的分布,而春、冬变暖呈南高北低的分布,夏、秋变暖则呈西高东低的分布。到达同一温升阈值时,RCP4.5与RCP8.5情景下高原气温的响应也存在区域差异。高原年与各季平均气温对全球变暖1.5℃与2℃的响应差异均>0.5℃,其中冬季最明显,区域平均差异可达0.94℃,局地差异超过1.1℃。     

Future Changes in Extreme High Temperature over China at 1.5℃-5℃ Global Warming Based on CMIP6 Simulations

Extreme high temperature(EHT)events are among the most impact-related consequences related to climate change,especially for China,a nation with a large population that is vulnerable to the climate warming.Based on the latest Coupled Model Intercomparison Project Phase 6(CMIP6),this study assesses future EHT changes across China at five specific global warming thresholds(1.5℃-5℃).The results indicate that global mean temperature will increase by 1.5℃/2℃ before 2030/2050 relative to pre-industrial levels(1861-1900)under three future scenarios(SSP1-2.6,SSP2-4.5,and SSP5-8.5),and warming will occur faster under SSP5-8.5 compared to SSP1-2.6 and SSP2-4.5.Under SSP5-8.5,global warming will eventually exceed 5℃ by 2100,while under SSP1-2.6,it will stabilize around 2℃ after 2050.In China,most of the areas where warming exceeds global average levels will be located in Tibet and northern China(Northwest China,North China and Northeast China),covering 50%-70%of the country.Furthermore,about 0.19-0.44 billion people(accounting for 16%-41%of the national population)will experience warming above the global average.Compared to present-day(1995-2014),the warmest day(TXx)will increase most notably in northern China,while the number of warm days(TX90p)and warm spell duration indicator(WSDI)will increase most profoundly in southern China.For example,relative to the present-day,TXx will increase by 1℃-5℃ in northern China,and TX90p(WSDI)will increase by 25-150(10-80)days in southern China at 1.5℃-5℃ global warming.Compared to 2℃-5℃,limiting global warming to 1.5℃ will help avoid about 36%-87%of the EHT increases in China.     

基于CMIP5耦合气候模式的1.5℃和2℃升温阈值出现时间研究

利用CMIP5耦合气候模式的模拟结果,分析了不同排放情景下1.5℃和2℃升温阈值出现的时间。多模式集合平均结果表明：RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5排放情景下,全球地表温度将分别在2029年、2028年和2025年达到1.5℃升温阈值;RCP2.6情景下直至21世纪末期都未达到2℃升温阈值,RCP4.5和RCP8.5排放情景下达到2℃升温阈值的时间分别为2048年和2040年。伴随着排放情景的升高,完成从1.5℃升温阈值到2℃升温阈值所需要的时间缩短。区域尺度上,达到同一升温阈值的时间主要表现为陆地比海洋早,且陆地对排放情景差异的敏感性相对较差,而海洋达到升温阈值的时间则随着排放情景的升高而明显提前。中国达到相应升温阈值的时间要早于全球,且以东北和西北地区出现的时间最早。     

全球变暖下青藏高原东南侧常年南风强度的多模式结果比较分析

青藏高原东南侧存在一个特殊区域,它常年维持南风,与东亚季风紧密联系,强度变异也将对下游天气气候造成明显影响。该区域南风对全球变暖背景下青藏高原的快速增暖十分敏感。文中利用国际耦合模式比较计划第5阶段（CMIP5）中13个模式的多情景预估结果,分析了全球变暖1.5℃、2℃和3℃下常年南风区南风强度的变异特征。结果表明,13个模式中仅BCC-CSM1.1、GFDL-CM3和MIROC5模式能够较好地模拟常年南风区的范围,以及其独特的“双峰型”季节演变特征。然而,对南风的预估,模式间存在较大差异。MIROC5模式预估南风将明显加强,尤其6月之后,并持续至12月,但BCC-CSM1.1和GFDL-CM3模式预估南风在秋季后将明显减弱。进一步分析发现,各模式预估的差异主要源于它们对青藏高原及东亚地区之间温差的模拟存在显著差异。MIROC5模式模拟的青藏高原升温幅度高于周边区域,其与东亚平原之间的温度梯度将使常年南风区南风增强。因此,模式未来改进中应特别关注对青藏高原与其周边热力梯度的合理模拟,这对青藏高原区及东亚季风气候的正确模拟至关重要。     

全球1.5℃和2.0℃升温对中国小麦产量的影响研究

采用部门间影响模式比较计划（ISI-MIP）的气候模式,确定全球升温1.5℃和2.0℃出现的时间,并结合农业技术转移决策支持系统（DSSAT）模型模拟小麦的产量,最终选取4套数据对比研究中国小麦区温度和降水变化特征以及各区域小麦产量变化趋势,综合评价了不同升温情景对中国小麦产量的影响。结果表明：(1)在全球升温1.5℃和2.0℃背景下,我国小麦生育期内温度相对于工业革命前分别升高1.17℃和1.81℃。两种升温情景下我国春麦区升温幅度大于冬麦区升温幅度。春麦区中新疆春麦区升温幅度最大,西北春麦区升温幅度最小;冬麦区中温度变化最大和最小的麦区分别为西南冬麦区和黄淮冬麦区。(2)在全球升温1.5℃和2.0℃情景下,我国小麦生育期内降水相对于历史时段(1986—2005年)分别增加9.1%和11.3%。从各麦区来看,两种升温情景下春麦区降水增加幅度略大于冬麦区的增加幅度。所有麦区中只有新疆春麦区降水低于历史时段降水。春麦区降水增加幅度最大的麦区为北部春麦区。冬麦区中降水增加较大的麦区为北部冬麦区和黄淮冬麦区,降水增加较小的麦区为华南冬麦区和西南冬麦区。(3)两种升温情景下,我国小麦单产相对于历史时段(1986—2005年)平均减产分别为5.2%和4.6%,两种升温情景对中国小麦产量并没有显著的差异。在全球升温大背景下我国春小麦主要呈现增产趋势,冬小麦主要呈现减产趋势。减产幅度较大的麦区为华南冬麦区和青藏春麦区,增产幅度最大的麦区为西北春麦区。从各麦区产量减产面积比例上看,我国各麦区减产面积所占比例趋势为从北向南由多变少再变多,其中华南冬麦区减产面积所占比例最大,北部冬麦区最小。     

升温1.5℃和2.0℃情景下中亚地区干旱耕地暴露度研究

基于CMIP5中的5个全球气候模式统计降尺度的降水、最高和最低气温等数据,利用标准降水蒸发指数（SPEI）和强度-面积-持续时间（IAD）方法识别全球升温1.5℃与2.0℃情景下中亚地区干旱事件,结合30 m分辨率土地利用数据,探讨中亚干旱事件的演变及耕地暴露度变化。结果表明：相比基准期（1986—2005年),中亚地区的降水和潜在蒸发量均有所增加;全球升温1.5℃与2.0℃情景下,中亚地区的干旱事件频次、强度和面积均将增加,其中重旱和极旱事件的频次和影响面积大幅上升,而中旱事件的频次和影响面积持续下降;1986—2005年中亚地区年均干旱耕地暴露度约11.5万km2,全球升温1.5℃和2.0℃情景下,干旱耕地暴露度将分别上升到17.9万km2和28.6万km2,且暴露在极旱下的耕地面积增加最明显。全球升温1.5℃与2.0℃情景下,增加的干旱事件将会严重威胁当地农业生产和粮食安全,中亚地区需对干旱事件采取长期的减缓与适应措施。     

1.5℃温控目标下地球工程问题剖析和应对政策建议

《巴黎协定》引入了全球应对气候变化的1.5℃温控目标,但是没有就其实现路径做出清晰安排。实现1.5℃目标对全球减排提出更高要求,各国自主贡献目标距离该目标有较大差距,常规减排技术和政策也很难完成任务。在此背景下,国际上有关地球工程的讨论日渐升温。《巴黎协定》实际上已经包含了人工造林,碳捕获与封存/碳捕获与利用技术（CCS/CCUS),生物质能利用加CCS（BECCS）等负排放技术,这些都是地球工程范畴的碳移除技术（CDR),除此之外,更具争议性的太阳辐射管理（SRM）技术也引起更多关注。地球工程作为非常规技术选项,在1.5℃目标下的影响评估、技术选择、伦理学和国际治理等一系列问题的研究和探讨都十分必要。本文在分析和探讨上述问题的基础上,就中国应重视和加强地球工程研究与应对提出一些政策建议,指出要将地球工程纳入中国应对气候变化战略大框架,围绕1.5℃目标加强地球工程科学研究,并积极参与地球工程国际治理,合理发出中国声音。     

全球升温控制在1.5℃和2.0℃时中国分省人口格局

《巴黎协定》正式生效, 为国际社会应对气候变化提出新的机遇与挑战,也必将对中国人口、资源和环境带来重要影响。本文结合IPCC发布的可持续发展（SSP1)、中度发展（SSP2)、局部或不一致发展（SSP3)、不均衡发展（SSP4)、常规发展（SSP5）5种共享社会经济路径,以2010年中国第六次人口普查数据为基准,综合考虑人口现状和发展政策设定不同发展路径下各省人口模型的相关参数,在全球升温控制在1.5℃和2.0℃时,对比研究中国和各省分年龄、性别、教育水平的人口演变和分布特征。结果表明：(1)全球升温1.5℃时,SSP1和SSP4路径下总人口较2010年增加0.44亿人;升温2.0℃时,SSP2和SSP3路径下较2010年分别增加0.23亿和0.67亿人,SSP5路径下减少约0.12亿人。5种路径下中国人口将在2025-2035年达到峰值,人口峰值正处于全球升温1.5℃期间。(2)全球升温1.5℃时,除了东北地区和四川、安徽省外,多数省（市）人口均较2010年有所增加;升温2.0℃时,西北、西南和以东南沿海地区为主的发达省份保持较高的人口增量,其他地区人口开始呈减少趋势。(3)在全球升温1.5℃和2.0℃期间,大部分省份人口达到峰值,其中SSP3路径下广西人口最多,可达1.13亿,其他路径下广东省人口最多,达1.53亿。(4)未来中国65岁以上老龄人口比重呈现东北高、西南低的分布特征。与全球升温1.5℃相比,升温2.0℃时的老龄化趋势进一步加重,东北地区老龄化问题最严重。采用绿色和可持续发展路径,全球升温控制在2.0℃之内是中国社会经济发展的科学选择。     

全球升温1.5℃和2.0℃情景下澜沧江流域极端降水的变化特征

澜沧江是我国为数不多的跨境河流,流域内多发暴雨、洪水灾害,因此定量、科学地评估澜沧江流域未来全球升温情景下极端降水的变化特征,能够为澜沧江-湄公河沿线国家共同管理流域水资源和抵御自然灾害提供一定的科学指导。文中基于部门间影响模式比较计划（ISI-MIP）下5个全球气候模式降水数据,通过偏差校正增强其在澜沧江流域极端降水的模拟能力,使用降水强度、日最大降水量和强降水量等9个指标评价未来全球升温1.5℃和2.0℃下澜沧江流域极端降水的变化情况,并对结果的不确定性和可信度进行研究,得出以下主要结论：随着全球温度的升高,澜沧江流域年降水和极端降水均呈现增大趋势,其中极强降水量（R99p）升幅最大,升温1.5℃和2.0℃下升幅分别为37%和75%;相对于基准期,全球升温2.0℃下各极端降水指数增幅明显大于升温1.5℃,前者升幅甚至超出后者一倍;未来全球升温情景下,澜沧江流域湿季会变得更湿润,而干季则会更干燥;澜沧江流域降水集中程度会增大,使得流域内洪涝灾害发生的风险增大;ISI-MIP气候模式对澜沧江流域未来极端降水模拟存在较大不确定性,升温2.0℃较升温1.5℃情景下不确定性更大,但相对于基准期,前者极端降水增大的可信度更高。     

模式内部变率引起的1.5℃和2℃升温阈值出现时间模拟的不确定性研究

模式内部变率是模拟结果不确定性的重要来源,然而它对于1.5℃和2℃升温阈值出现时间不确定性的影响尚不清楚。因此,基于耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)的多模式数据研究了模式内部变率对1.5℃和2℃升温阈值出现时间不确定性的影响以及对未来排放情景的敏感性。结果表明,模式内部变率对升温阈值出现时间模拟的影响与外强迫的影响相当,单个模式内部不同成员达到全球平均1.5℃或2℃增温的年份相差2~12年;其影响具有明显的空间差异,影响极大值出现在欧亚大陆以北洋面、白令海峡周围区域、北美东北部及其与格陵兰岛之间的海域、南半球高纬地区等;低排放情景下模式内部变率的影响大于高排放情景。