漠河极端气温气候特征及其变化

采用相关系数法和对比分析法,分析了1963-2000年38年间中国最北部的漠河极端最低气温和极端最高气温的气候特征及其气候变化.结果表明:漠河是中国最冷的地方,不仅在中国气象史上创下了-52.3℃的极端最低气温最低极值,且每年极端最低气温都在-38℃以下;年极端最高气温为38.0℃;极端气温年较差很大,最小为73.1℃,最大为87.0℃,1980年代后明显变小;极端最低气温总体变化不明显,但1990年代上升显著,10年间平均升高1.6℃;极端最高气温总体变化显著,为升降交替变化,1970年代显著升高,10年问平均升高了1.6℃;1980年代明显下降,10年间平均下降了1.1℃;1990年代上升,10年间平均上升0.7℃;年极端最低气温出现在11月、12月、1月和2月,1月最多,占52%;年极端最高气温出现在5-9月,7月最多,占47%;日极端最低气温多出现在4-7时;日极端最高气温多出现在14-16时;特别值得一提的是:漠河1963-2000年间1-12月的月极端最低气温都曾经出现过零下的记录.     

不同排放情景下贵州21世纪气候变化预估

利用IPCCAR4提供的模式预估结果,分析了不同排放情景下21世纪贵州气候变化特征,结果表明：21世纪由于人类排放的增加,贵州省将继续变暖、变湿。到21世纪后期（2071--2099年）贵州省温度比常年高2～3,2℃,降水比常年多3．8％-5．8％。且在SRESA．2（高排放）、A1B（中排放）、B1（低排放）情景下贵州省年平均温度（降水）整体变化幅度分别为4．0℃／100a（136mm／100a）、3．6℃／100a（96mm／100a）、2．1℃／100a（61mm／100a）,体现了排放量越高,增温（增湿）越显著的特征。从季节特征来看,不同情景下冬季温度的增加趋势都大于其它季节;冬季降水预估没有明显的变化趋势,其余季节基本上以上升趋势为主。其中在A1B、B1排放情景下21世纪前期（2011--2040年）降水有减少趋势,在A2情景下降水无明显变化趋势。     

RCPs情景下贵州省气候变化预估分析

使用国际耦合模式比较计划第五阶段CMIP5的模式结果,在不同RCP情景下对贵州省未来气温、降水进行了预估。通过对气温、降水的模拟值和实测值的标准化均方根误差的评估得知,模式对贵州省气温的模拟能力较强,对降水的模拟能力相对较差。预估结果表明:未来在RCP8.5、RCP4.5和RCP2.6情景下贵州省气温均是明显的上升趋势,降水小幅度增加,增温(增湿)速率分别为0.5℃/10a(1.0%/10a)、0.2℃/10a(0.9%/10a)和0.1℃/10a(0.6%/10a),到了21世纪末期相对于基准期气温(降水)分别增加4.5℃(5.2%)、2.3℃(5.4%)和1.3℃(4.2%)。空间分布总体上增温幅度从西南向东北逐渐变大,而降水相对于基准期变化的区域性差异较大。总体来说,21世纪温室气体浓度越高,增温增湿速率越快。     

气候变化及其未来情景

论述了百余年来气候变化的事实及对未来情景的预估。1861年以来,全球平均温度升高了0.6±0.2℃。20世纪90年代是20世纪最暖的10a。近百年来,降水分布也发生了变化,大陆地区尤其是中高纬地区降水增加,非洲等一些地区降水减少。气候模式模拟表明:全球平均地表气温到2100年时将比1990年上升1.4￣5.8℃。21世纪全球平均降水将会增加,但大部分年平均降水增加的区域很可能同时出现大的年际变化。全球平均海平面到2100年时将比1990年上升0.09￣0.88m。北半球雪盖和海冰范围将进一步缩小。未来,若干极端事件发生的频率会增加。     

气候变化背景下陆地季风与非季风区极端降水特征对比

利用月平均地表气候要素数据集(CRUTS 4.02)的逐月降水和逐月日平均气温资料,采用线性趋势分析、滑动平均和相关分析等方法,研究了 1901-2017年气候变化背景下全球陆地季风区与非季风区的极端降水特征.结果表明:我国所处的亚洲季风区的极端降水频率分布较为稳定,仅在变暖减缓时段出现大范围小值区;非季风区在急剧加速...     

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.     

A2和B2排放情景下气候变化对福建省水稻生产的阶段性影响

选择IPCC排放情景特别报告(SRES)中的A2和B2方案,利用区域气候模式PRECIS构建的气候变化情景文件与作物模型(CERES-Rice)耦合,采用雨养与灌溉两种方式,并综合考虑未来CO2浓度增加带来的直接增益效应,模拟了未来2020s及2040s两个时段气候变化对福建省水稻生育期与产量的影响。结果表明:无论是雨养方式还是灌溉方式,未来全省各稻区水稻生育期都将缩短,并且随着温度增高,2040s时段缩短的时间较2020s更长,单季稻生育期缩短时间最长,可达15~20 d。雨养条件下,除了闽东南双季稻区后季稻在2020s时段表现为2.3%(A2)和3.1%(B2)较小幅度的增产外,其他稻区各种稻作制度下的水稻产量较之BASE均出现了不同幅度的减产。闽西北稻区后季稻减产幅度最大,2020s时段A2和B2情景下减产幅度依次为6.9%和10.2%,2040s时段减产幅度进一步加大至14.1%和15.6%。闽东南稻区后季稻模拟结果较为乐观,尤其是在灌溉条件下表现为不同幅度的增产,两种情景下分别增产了1.7%、3.9%。双季稻种植区的后季稻产量稳定性均不如早稻和单季稻的,且随着温度升高,到2040s产量不稳定性有增加的趋势。灌溉在一定程度上可以缓解未来高温天气带来的产量波动。从全省的总产变化趋势来看,A2和B2两种排放情景模拟的结果都不容乐观,即使采用充分灌溉的方式,也依旧表现为减产。2020s时段,两种情景下分别减产0.74%与2.44%;2040s时段,两种情景下减产为3.50%与3.23%。未来早稻和单季稻生长季的土壤水分条件将变得不如目前湿润,与之相关的灌溉需要量均有所增加。     

2006年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2006年1月中旬欧洲东部地区经历10年来的最低温天气;2月,非洲南部地区遭遇20年以来的最强降水;2006年上半年美国路易斯安那州经历111年来最干旱的时期;7月,欧美地区经历破纪录的高温炎热天气;菲律宾、印尼、印度等东南亚国家遭受暴雨洪灾。2006年春季,我国北方地区遭受18次沙尘天气的侵袭;夏季重庆等地区遭遇百年一遇的大旱;我国东南沿海等地受到多次强台风袭击;波及全国31个省(市、区)的冰雹、雷雨等强对流天气……。2006年是全球有气象记录以来的第6个高温年,极端天气和气候灾害并没有缓和的迹象;我国又经历了许多极端天气和气候灾害。     

2005年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

极端气候在2005年创下了多项记录:2005年北半球的平均温度达到有历史记录以来的最高值;印度孟买,7月27日的暴雨使降雨量在24 h内达到了944 mm,创下历史最高;10月飓风“文斯”袭击西班牙海岸,成为第一个登陆欧洲大陆的飓风。此外,达到最高强度等级的飓风“卡特里娜”、“丽塔”和“威尔玛”给美国、墨西哥等美洲国家造成重创;我国东南沿海和台湾等地多次遭强台风袭击,华南、东北和渭河流域经历特大洪涝灾害;葡萄牙、西班牙等欧洲国家遭遇了自20世纪40年代后期以来最严重的旱灾。这些都表明2005年是极端天气和气候发生频繁及气象灾害很严重的一年。     

2008年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2008年1～2月,我国南方地区遭受50年不遇的雨雪冰冻天气.2008年3月上旬,澳大利亚南部大部分地区经历破纪录的热浪.5月2日,20年来亚洲破坏力最强的热带气旋"纳吉斯(Nargis)"给缅甸造成有史以来最严重的灾害.2008年大西洋飓风季,"古斯塔夫(Gustav)","汉娜(Hanna)"和"艾克(Ike)"等强飓风给加勒比海地区和美国部分地区造成严重洪灾.入秋以后,我国华北、黄淮、西北东北部及四川西部、西藏等地遭遇严重干旱.2008年,全球平均气温比过去30年(1961～1990年)的平均温度高出0.31℃,全球极端天气和气候灾害并没有缓和的迹象;我国也经历了许多极端天气和气候灾害.     

2010年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2009/2010年冬季,英国等欧洲国家经历自1981年来持续时间最长的寒流;2010年2月27日,罕见强风暴“辛加(Xynthia)”袭击欧洲多国;季风季节,巴基斯坦遭遇80年来最严重的暴雨洪涝;7～8月中旬,俄罗斯的极端高温干旱引发多起森林火灾;7～9月,亚马逊部分地区经历40年来最严重的干旱;10月中旬,超强台风...     

2011年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2011年世界各地极端天气事件频发。1月,朝鲜半岛经历1945年来最长的寒潮天气;同期,强暴风雪袭击美国,1亿人受影响;4月8日,持续干旱大风导致德国北部小镇遭遇沙尘暴;7～10月的季风强降水致使泰国遭遇自1942年以来最严重的洪灾;高温少雨致使东非地区、南美洲地区的古巴经历严重干旱;9月北极海冰的体积达历史最小。5～9月,我国平均高温日数为1961年以来历史同期次多,多地刷新高温历史极值;2011年我国平均年降水量创60年来最低,多地遭遇严重干旱;而华西和黄淮经历异常严重秋汛。     

2009年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2009年初欧洲遭遇罕见寒流,大雪低温造成多人死亡;南半球夏季,高温热浪导致澳大利亚发生严重火灾,上百人丧生火海;9月,台风"凯萨娜"先后袭击菲律宾和越南,造成近500万人受灾;11月,飓风"艾达"袭击美洲多国,导致20多万人受灾;秋末冬初,北半球中高纬多地经历严寒天气,创下降雪偏早新纪录。在我国,强台风"莫拉克"重创台湾;50年来最严重春旱困扰黑龙江、内蒙古等地;50年罕见秋旱灼伤南方大地;11月,罕见强对流天气侵袭我国7省。2009年是1850年有气象记录以来第5个高温年,全球极端天气和气候灾害频发。     

从安徽气候变化看2003年洪涝和高温的必然性

利用近 50年温度和降水资料研究了安徽夏季气候变化特征 ,解释了 2 0 0 3年夏季洪涝、高温等极端气候事件出现的必然性。研究结果表明 :(1 )近 50年来安徽夏季温度呈下降趋势 ,降水则呈增加趋势 ,两者变化是相协调的。目前夏季温度处于较低的气候基本态 ,降水处于高基本态。 (2 )无论是温度还是降水 ,其变率都在 2 0世纪80年代中后期开始上升 ,目前均处于高气候变率时期。降水的“两高”(高基本态和高气候变率 )结合决定了 2 0 0 3年夏季洪涝出现的必然性 ;温度的较低基本态决定了“凉夏”背景 ,但由于基本态的回升和变率的加大 ,仍会出现像 2 0 0 3年夏季的若干高温天气。 (3)最大熵谱估计表明 ,安徽夏季降水变化的主周期为 2 5年 ,反映了降水的准两年振荡特征     

近53年中国寒潮的变化特征及其可能原因

利用1951～2004年中国740站逐日温度资料, 对中国寒潮频次的气候特征及其变化进行了分析, 并在此基础上对中国寒潮频次减少的可能原因进行了讨论: 冬季西伯利亚高压和东亚冬季风强度与中国寒潮频次呈显著的正相关.秋冬季节西伯利亚上空低层冷堆温度和中国寒潮频次呈显著的负相关.在气候变暖的大背景下, 西伯利亚高压和冬季风强度的减弱使得冬季中国地表温度持续升高, 而温度的这种变化与中国寒潮频次及其相伴随大风频次的减少均有密切的联系.西伯利亚高压和冬季风强度的减弱, 西伯利亚上空低层冷堆温度和中国地表温度的显著升高是中国寒潮及其相伴随大风频次减少的可能原因.     

Statistical Modeling and Trend Detection of Extreme Sea Level Records in the Pearl River Estuary

Sea level rise has become an important issue in global climate change studies. This study investigates trends in sea level records, particularly extreme records, in the Pearl River Estuary, using measurements from two tide gauge stations in Macau and Hong Kong. Extremes in the original sea level records(daily higher high water heights) and in tidal residuals with and without the 18.6-year nodal modulation are investigated separately. Thresholds for defining extreme sea levels are calibrated based on extreme value theory. Extreme events are then modeled by peaks-over-threshold models. The model applied to extremes in original sea level records does not include modeling of their durations, while a geometric distribution is added to model the duration of extremes in tidal residuals. Realistic modeling results are recommended in all stationary models. Parametric trends of extreme sea level records are then introduced to nonstationary models through a generalized linear model framework. The result shows that, in recent decades, since the 1960 s, no significant trends can be found in any type of extreme at any station, which may be related to a reduction in the influence of tropical cyclones in the region. For the longer-term record since the 1920 s at Macau, a regime shift of tidal amplitudes around the 1970 s may partially explain the diverse trend of extremes in original sea level records and tidal residuals.     

Uncertainty in Regional Climate Model Mean Runoff Projections under Climate Change: Case Study of Labrador's Churchill River Basin

An ensemble of seven climate models from the North American Regional Climate Change Assessment Program (NARCCAP) was used to examine uncertainty in simulated runoff changes from a base period (1971–2000) to a future period (2041–2070) for the Churchill River basin, Labrador, Canada. Three approximations for mean annual runoff from each ensemble member were included in the analysis: (i) atmospheric moisture convergence, (ii) the balance between precipitation and evaporation, and (iii) instantaneous runoff output from respective land-surface schemes. Using data imputation (i.e., reconstruction) and variance decomposition it was found that choice of regional climate model (RCM) made the greatest contribution to uncertainty in the climate change signal, whereas the boundary forcing of a general circulation model (GCM) played a smaller, though non-negligible, role. It was also found that choice of runoff approximation made a substantial contribution to uncertainty, falling between the contribution from RCM and GCM choice. The NARCCAP output and imputed data were used to calculate mean and median annual changes and results were presented via probability distribution functions to facilitate decision making. Mean and median increases in runoff for the basin were found to be 11.2% and 8.9%, respectively.     

未来气候变化情景下长江上游年径流量变化趋势研究

依据政府间气候变化委员会(IPCC)第五次评估报告(AR5)未来不同排放情景(RCPs)下的多模式(CMIP5)气温和降水预估结果,构建基于气温和降水的未来径流量预估模型,并以宜昌站为例分析了不同模式不同排放情景下未来80年(2020～2099年)长江上游年径流量的变化趋势。多模式集合平均预估结果表明：在99%的置信水平下,未来80年长江上游年径流量在RCP2.6排放情景下呈不显著增加趋势,在RCP4.5排放情景下呈不显著减小趋势,而在RCP8.5排放情景下则呈显著减小趋势;在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5排放情景下未来80年长江上游年径流量预估均值相对于1961～2000年分别减少6.42%、10.99%和13.25%;同时,未来80年长江上游年径流量变化具有一定的年代际特征,在RCP2.6和RCP4.5排放情景下21世纪初期偏多、中期偏少而后期变化并不明显,在RCP8.5排放情景下则是21世纪中期以前偏多而中期以后明显偏少。本研究方法可为未来气候变化情景预估分析提供技术参考,本研究成果可供气候变化背景下长江上游乃至长江流域水资源开发利用及对策分析提供决策依据。     

Potential Impacts of Climate Change on Fire Regimes in the Tropics Based on Magicc and a GISS GCM-Derived Lightning Model

Investigations of the ecological, atmospheric chemical, and climatic impacts of contemporary fires in tropical vegetation have received increasing attention during the last 10 years. Little is known, however, about the impacts of climate changes on tropical vegetation and wildland fires. This paper summarizes the main known interactions of fire, vegetation, and atmosphere. Examples of predictive models on the impacts of climate change on the boreal and temperate zones are given in order to highlight the possible impacts on the tropical forest and savanna biomes and to demonstrate parameters that need to be involved in this process. Response of tropical vegetation to fire is characterized by degradation towards xerophytic and pyrophytic plant communities dominated by grasses and fire-tolerant tree and bush invaders. The potential impacts of climate change on tropical fire regimes are investigated using a GISS GCM-based lightning and fire model and the Model for the Assessment of Greenhouse Gas-Induced Climate Change (MAGICC).     

气候变化对中国南方稻区水稻产量影响的模拟和分析

采用了DSSAT作物模式和区域气候模式相连接,模拟分析了A2和B2气候变化情景对中国主要地区灌溉水稻产量的影响。气候变化情景采用了IPCC发布的SRES(Special Report on Emissions Scenarios)系列的最新温室气体排放情景,气候情景值采用区域气候模式PRECIS(Provide Regional Climates for Impact Studies)的模拟值。通过研究站点水稻对A2和B2增温梯度敏感性的分析表明:温度增加,水稻产量呈下降趋势,随着温度增加,产量下降幅度增大。且在同一增温水平下,在南方热带地区的昆明和海口,产量下降幅度大于其他站点。A2和B2的产量相对于基准年(1961~1990年)的变化分别为:气候变化对不同站点的年代际水稻平均产量表现了正面或负面的影响(A2情景下为2.3%~-10.2%,B2情景下为4.0%~-13.6%),在某一些站点,水稻高产年和低产年的概率明显增加,产量分布趋于两极化。