全球2℃温升背景下青藏高原植被对气候变化的响应

《巴黎协定》提出全球暖化程度在21世纪末相对工业革命前控制在2℃以内的目标。青藏高原高寒植被对全球变暖非常敏感,在2℃温升这个边界增温条件下研究高原植被对气候变化的响应关系到高原生态安全问题,有重大现实意义。本文基于CMIP5多模式模拟预测结果研究了高原植被对2℃温升的响应,并探讨了高原植被对于气候因子变化的敏感性,得到主要结论如下：在全球2℃温升背景下,高原植被叶面积指数（Leaf Area Index, LAI）较历史参考期显著增加,高原变绿,其中高原中部LAI和植被碳存储增加最为显著,三江源是植被LAI增加较快的区域。增温后裸地面积迅速减少,植被覆盖率总体增加,大部分地区草地呈增加趋势,森林减少趋势变缓,说明在2℃温升期高原植被有所改善。在全球2℃温升背景下,高原植被覆盖率表现出对温度和降水率等气候因子更强的依赖性和敏感性,在增暖环境中,气温仍是影响高原植被生态系统变化的主控因子。     

1.5℃温升目标下中国碳排放路径研究

《巴黎协定》提出1.5℃目标以及中国2060年前达到碳中和的目标背景下,为研究实现1.5℃目标的技术路径,构建了综合性的能源-经济-环境系统模型,研究中国在2℃情景基础上实现1.5℃目标的额外减排要求、部门贡献和关键减排措施.结果显示,1.5℃情景要求到2050年CO2排放量减少到6亿t.一次能源消费总量2045年达峰...     

2℃全球变暖背景下中国未来气候变化预估

相对于工业化革命前期, 全球年平均地表气温上升2℃的时间和相应的气候变化受到了广泛关注, 特别是包括欧盟成员国在内的许多国家和国际组织已经将避免2℃全球变暖作为温室气体减排的首要目标。为此, 本文作者基于16个气候模式在20世纪气候模拟试验和SRES B1、A1B和A2温室气体和气溶胶排放情景下的数值模拟试验结果, 采用多模式集合方法预估研究了2℃全球变暖发生的时间、对应的大气中主要温室气体浓度以及中国气候变化情况。根据模式集合平均结果, 三种排放情景下2℃全球变暖分别发生在2064年、2046年和2049年, 大气二氧化碳当量浓度分别为625 ppm、645 ppm和669 ppm (1 ppm=10-6)。对应着2℃全球变暖, 中国气候变暖幅度明显更大。从空间分布形势上看, 变暖从南向北加强, 在青藏高原地区存在一个升温大值区; 就整体而言, 中国区域平均的年平均地表气温上升2.7～2.9℃, 冬季升温幅度 (3.1～3.2℃) 要较其他季节更大。年平均降水量在华南大部分地区减少0～5%, 而在其余地区增加0～20%, 中国区域年平均降水增加3.4%～4.4%, 各季节增加量在0.5%～6.6%之间。     

全球增温1.5和2℃下中国东部极端高温风险预估

2013年中国中东部地区经历了一次破纪录的极端高温,给社会经济及人民财产造成了严重损失。利用高分辨率的观测格点数据集以及参与CMIP5的17个全球气候模式数据,通过分位数映射的偏差订正方法对模式模拟的逐日最高温度数据进行订正;在此基础上,研究了2013年的破纪录极端高温以及多年（20、50和100 a）一遇极端高温在未来全球增温1.5和2℃下的风险。结果表明,在未来增温1.5℃（2℃）下,2013年极端高温强度的发生风险将会增加为历史时期（1986-2005年）的3.0倍（6.1倍）,极端高温日数增加为历史时期的5.6倍（12.6倍）。从1.5℃到2℃,额外的0.5℃的增温将会使2013年极端高温强度和日数在未来的发生风险分别增加到2.0倍和2.3倍。对于不同重现期的极端高温来说,越极端的极端高温在未来发生的风险越大,并且极端高温日数增加的风险要大于极端高温强度增加的风险。历史时期平均每20、50、100 a发生一次的极端高温日数在未来增温1.5℃下将会变为平均每4、8、15 a发生一次,在增温2℃下变为平均每2、3、6 a发生一次。历史时期20、50、100 a一遇的极端高温强度在未来增温1.5℃下将会变为7、14、27 a一遇,在未来增温2℃下变为4、6、8 a一遇。     

1.5和2℃升温阈值下中国温度和降水变化的预估

基于CMIP5耦合气候模式模拟结果对1.5和2℃升温阈值时中国温度和降水变化的分析表明,1.5℃升温阈值时,中国年平均升温由南向北加强且在青藏高原地区有所放大,季节尺度上升温的空间分布与其类似,就区域平均而言,RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下中国年平均气温分别升高1.83、1.75和1.88℃,气温的季节变幅以冬季升高最为显著;除华南和西南地区外中国大部分地区年平均降水量增多,降水的季节差异明显,以夏季降水的分布模态与年平均降水量的分布最为相似,区域平均的年降水量分别增加5.03%、2.82%和3.27%,季节尺度上以冬季降水增幅最大。2℃升温阈值时,RCP4.5和RCP8.5情景下中国年平均温度的空间分布与1.5℃升温阈值基本一致,中国年平均气温分别升高2.49和2.54℃,季节尺度上气温的变化以秋、冬季增幅最大;中国范围内年平均降水量基本表现为增多趋势,其中,西北和长江中下游部分地区表现为明显的季节差异,区域平均的年降水量分别增加6.26%和5.86%。与1.5℃升温阈值相比较,2℃升温阈值时中国年平均温度在RCP4.5和RCP8.5情景下分别升高0.74和0.76℃,降水则分别增加3.44%和2.59%,空间上温度升高以东北、西北和青藏高原最为显著,降水则在东北、华北、青藏高原和华南地区增加最为明显。      

巴黎协定背景下全球减排博弈模拟研究

构建了具有7个国家集团的全球多国家集团气候博弈集成评估模拟系统,针对《巴黎协定》背景下各国至2050年以及2100年的减排目标,分别对减排博弈的纳什均衡、博弈不确定性以及外部政策对减排博弈的影响展开了模拟分析。研究发现：在基准情景下,全球各国将在2030年后均选择不减排策略,全球至2100年升温达到2.62℃;而模型参数的不确定性也未能突破全球零减排的纳什均衡;而仅当在全球范围内对不减排采取惩罚措施时,全球零减排的纳什均衡点被打破。但在当前《巴黎协定》减排承诺下,为达到2℃的温控目标,加大2030—2050年的减排幅度至关重要,否则全球将在2040年左右突破2℃阈值。     

全球升温1.5℃与2.0℃情景下中国极端低温事件变化与耕地暴露度研究

基于区域气候模式COSMO-CLM（CCLM）模拟的1960-2100年逐日最低气温数据及2000年中国土地利用数据,采用强度-面积-持续时间（Intensity-Area-Duration,IAD）方法,以全球升温1.5℃（RCP 2.6情景）和2.0℃（RCP 4.5情景）为目标,研究不同持续时间中国极端低温事件变化特征、最强极端低温事件强度与面积关系和最强中心空间分布,分析极端低温事件下耕地面积暴露度的变化规律。研究发现:（1）全球升温1.5℃情景下,持续1至9 d的极端低温事件频次相对于基准期（1986-2005年）下降30%-54%,强度变化-1%-8.8%,影响面积下降7%-21%;升温2.0℃,频次下降48%-80%,强度上升6%-11.5%,影响面积则在-14%-19%变化。（2）全球不同升温情景有可能发生强度和面积超过基准期最强事件的极端低温。全球升温1.5-2.0℃时,同等面积上的最强极端低温事件强度明显下降,但最强极端低温事件中心由西北和西南转移到华中和华南等地。（3）不同升温情景下,暴露于极端低温事件的中国耕地面积明显少于基准期,且升温幅度越高下降程度越大。最强极端低温事件的耕地暴露度则随温度的升高而增大。升温1.5℃时,华东、华北与华中等地暴露在最强极端低温事件的耕地面积相对于基准期有所增大,升温2.0℃时,华东与华北等地有大幅度上升。全球不同升温情景下,极端低温事件频次与影响面积持续下降,但强度上升;随着升温幅度的增大,这种差异变化特征越来越明显;特别应注意的是,随着温度上升,发生强度和面积超过当前记录到的最强极端低温事件的可能性增大;应加强极端事件的预警、预报和监测,减缓经济社会的损失。      

结合模式性能和独立性加权的全球增暖1.5/2℃下中国区域气候的未来预估

基于耦合模式比较计划第6阶段(CMIP6)中的全球气候模式的模拟结果,采用考虑模式性能和独立性结合(Climate model Weighting by Independence and Performance,ClimWIP)的加权方案进行中国区域气候的多模式集合预估及不确定性研究。结果表明,ClimWIP方案在历史阶段的模拟优于等权重方案,降低了多模式模拟的气候态偏差。温度指数的未来预估不确定性较大的区域主要集中在中国北方和青藏高原,而降水指数主要集中在华北和西北地区。ClimWIP方案的预估不确定性与等权重方案相比有所降低。ClimWIP方案预估的温度指数的增温大值区主要集中在中国北方和青藏高原;降水指数在西北和青藏高原增加最为显著。全球额外0.5 ℃增暖时,中国区域平均的温度指数变化更强,平均高于全球0.2 ℃,最低温在东北部分地区的额外增温甚至是全球平均的3倍;总降水额外增加5.2％;强降水额外增加10.5％。全球增暖2 ℃下,中国大部分区域温度指数较当前气候态增加可能超过1.5 ℃(概率>50％),在中国北方和青藏高原的部分地区增温超过1.5 ℃的可能性更大(概率>90％);总降水,强降水和连续干日在西北和华北增加幅度有可能超过10％、25％和-5 d(概率>50％)。     

碳中和视角下全球农业减排固碳政策措施及对中国的启示

碳中和是指人类活动造成的碳排放与全球人为碳吸收量在一定时期内达到平衡,也称为净零排放 [1].《巴黎协定》第四条提出采取减排增汇措施以实现21世纪后半叶人为温室气体排放量与汇的清除量达到平衡 [2].越来越多的国家正将其转化为战略和行动,目前已有100多个国家提出碳中和目标承诺,并明确了碳中和时间表.2020年9月第7...     

1.5°C与2°C温升目标下“一带一路”主要陆域气温和降水变化的CMIP6多模式预估

基于CMIP6的16个全球模式试验数据,多模式集合预估了《巴黎协定》1.5°C/2°C温升目标下“一带一路”倡议的主要陆域未来气温和降水变化。与观测相比较,多模式集合能够比较准确地刻画“一带一路”主要陆域1995～2014年气温和降水的空间结构特征。在SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5三种不同路径情景下,相对于工业革命前（1850～1900年）,全球升温1.5°C与2°C分别将发生在2020年代中后期与2040年左右。全球1.5°C与2°C温升目标下,预计“一带一路”陆域平均的气温分别显著升高1.84°C和2.43°C,两者相差0.59°C,模式间标准差分别为0.18°C和0.21°C;区域平均的降水分别显著增加20.14 mm/a和30.02 mm/a,相差9.88 mm/a,模式间标准差分别为10.79 mm/a和13.72 mm/a。两种温升目标下,“一带一路”主要陆域气温空间上均表现为一致性显著增暖,高纬度的增温幅度普遍比低纬度大;降水变化具有明显的空间差异性,地中海与黑海地区、中国南部至中南半岛地区减少,其他地区的降水普遍增加。P-E指数表征的干旱化未来在欧洲地区、中国南部至中南半岛地区、南亚印度东部地区、东南亚和赤道非洲中部地区达到最大。