水循环

水循环是指地球上的水从地表蒸发,凝结成云,再以雨、雪等形式降落到陆地上,形成径流,积累到土中或水域,再次蒸发,周而复始的循环过程。这样的循环永无止境,包含蒸发、降水、径流3个大的步骤。     

中国碳总量控制新进展：省域碳配额分配研究综述

China is exploring the total volume control system of carbon emissions to speed up its progress of carbon peaking and carbon neutrality. Allocation of provincial carbon emission allowances (CEA) is the key to China’s implementation of the total volume goal of carbon emissions. This paper reviews the research on allocating China’s provincial CEA from three aspects: allocation criteria, methods, and results. The results show that taking both principles of fairness and efficiency into account is the consensus of many types of research. However, there are still disputes on the interpretation and measurement of the principle of fairness. The index and optimization methods are most widely used in allocating China’s provincial CEA. The former can take into account the interests of multiple parties, while the latter can improve allocation efficiency. The hybrid method has great potential for development due to its multi-method advantages. The game method is rare due to its’ lack of transparency. There is still a gap between the emission reduction responsibilities of each province in previous allocation results and the actual situation of each province. In addition, previous allocation results only focus on a specific year’s CEA allocation or a specific period’s cumulative CEA allocation. They lack attention to the year-by-year CEA allocation. It is suggested that follow-up research should pay more attention to the construction process of intertemporal dynamic allocation methodology, which takes into account both fairness and efficiency, considers regional heterogeneity and consumer emission responsibility, adopts a multi-method combination, and is compatible with the particularity of individual cases. © 2023 Tomsk Polytechnic University, Publishing House. All rights reserved.     

一个动态植被模型在欧洲森林碳水循环模拟中的适应性评估研究

对动态全球植被模型M-SDGVM (Modified Sheffield Dynamic Global Vegetation Model), 在1996～1998年15个欧洲森林通量站碳通量和水汽通量的季节和年际变化进行模拟和评估研究, 总的来说, 模型能够合理再现各个站点春、 夏季节碳的吸收, 秋、 冬季节碳的释放, 以及水汽释放的季节变化趋势, 其中, 对水汽通量的模拟更为理想。对模型的上述适应性评估研究表明, 改进后的M-SDGVM有能力研究不同气候条件下欧洲森林生态系统碳、 水循环过程及其响应机制, 但是, 模型对部分站点的模拟仍存在不确定性, 通过对这些偏差及其可能的产生机理进行分析, 有助于模型的进一步发展和应用研究。     

全球水循环的海洋分量研究

利用ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ再分析月平均和逐日资料,采用“余差”方法,计算了１９８４～１９９４年全球海气淡水通量,分析了全球水汽输送的特点。主要结果有：（１）在全球水循环中,副热带大洋是重要的水汽辐散区,热带辐合带、南太平洋辐合带和南太平洋东南海域是集中的水汽辐合区,赤道东风带是夏季印度洋季风环流的主要水汽通道;（２）再现了全球海气淡水通量的分布,例如副热带“海洋沙漠”带、热带辐合带和南太平洋辐合带净降水区等;展示了细节特征,如黑潮区的净蒸发特点等;（３）发现了北大西洋中高纬度地区存在一东北—西南向的净蒸发带,而前人结果中则为净降水带;（４）分析了各大洋海气淡水通量的季节、年际变化特征,讨论了太平洋相对于大西洋作为水汽汇的特点;指出热带辐合带和南太平洋辐合带是海气淡水通量变率最大的海域     

气候与植被覆盖变化对中国西南亚高山区流域碳水循环的影响模拟

正确认识气候变化对流域森林植被和水文的影响对于林业经营管理与流域生态修复具有重要意义。为了揭示气候与植被覆盖变化对西南亚高山区流域碳水循环过程的影响,用生物物理/动态植被模型SSiB4/TRIFFID（Simplified Simple Biosphere model version 4, coupled with the Top-down Representation of Interactive Foliage and Flora Including Dynamics model）与流域地形指数水文模型TOPMODEL（Topographic Index Model）的耦合模型（以下记为SSiB4T/TRIFFID）模拟了不同气候情景下西南亚高山区的梭磨河流域植被演替和碳水循环过程。结果表明,所有试验流域植被经历了从C3到苔原灌木最后到森林的变化;控制试验流域蒸散在流域植被主要为苔原灌木时达到最大而径流深最小;增温5 ℃并且增雨40%试验[记为T+5, (1+40%) P试验]流域蒸散在流域为森林覆盖时达到最大而径流深最小。随着温度增加,森林蒸腾、冠层截留蒸发和蒸散的增加幅度明显大于草和苔原灌木,导致森林从控制试验的增加径流量变为减小径流量。从控制试验到T+5, (1+40%) P试验,温度增加使森林净初级生产力有所增加,但对草和苔原灌木的净初级生产力影响很小;植被水分利用效率随温度增加明显减小。西南山区随着海拔高度降低（温度升高）,森林从增加径流量转变为减少径流量,植被水分利用效率也相应明显减小。西南山区气候的垂直地带性对森林—径流关系和水分利用效率的空间变化有着重要的影响。     

西北干旱区水循环与水资源问题

从现实条件和可持续发展的角度初步归纳了全国水资源短缺的空间格局,评述了西北干旱区水资源的现状和趋势,简要分析了西北干旱区水循环和水资源利用的特点和规律,概括了西北干旱区水循环和水资源高效利用研究的进展和动态,初步探讨了西北干旱区水资源高效率利用的科学对策。最后,提出了西北干旱区水循环和水资源高效利用研究方面的某些重要科学问题。     

高寒生态脆弱区冻土碳水循环对气候变化的响应——以甘南州为例

以位于青藏高原与黄土高原及陇南山地过渡带的甘南藏族自治州为例,基于考虑土壤冻融界面变化的陆面过程模式研究了1979-2012年冻土变化及水资源与生态系统碳通量对气候变化的响应。结果表明,甘南州气候态多年冻土面积约1. 5×104km2,季节性冻土约占2. 5×10~4km~2,多年冻土最大融化深度呈增加趋势,季节冻土最大冻结深度逐渐减少,整体上冻土正随着气温上升逐步退化;尽管降雨有所增加,而气温上升引起的蒸散发增加也可能是产流减少的原因之一,其中多年冻土区更为敏感,水热变化增减率较季节冻土区大;生态系统碳循环方面,北部主要表现为碳源,南部则表现为碳汇,升温促进植被生长,使得进入生态系统的碳呈略微增加的趋势,尽管总初级生产力(GPP)与净初级生产力(NPP)呈增长趋势,但植被碳利用效率逐步减小,表明气候变化背景下生态系统固碳能力有所退化;最后经多元回归分析可知,气候变化在多年冻土区可以解释66%的NPP变化与31%的生态系统净交换量(NEE)变化,而在季节冻土区则能解释45%的净初级生产力变化。     

印度季风与季风研究的新进展

本文讨论对于印度夏季风结构以及季风的季节内与年际变化的了解.已经证明,大尺度季风降水与具有Charney(1969)所讨论的热带内辐合带(ITCZ)的动力特征的热带辐合带(TCZ)有联系.季风降水的季节内变化与年际变化起源于TCZ的时空变化.活跃期与中断期之间的季节内变化的重要尺度是15天(与天气尺度的扰动向西传播有关)和40天(与TCZ的向北传播有关).详细分析卫星云图表明,印度地区季节内变化最突出的特征是TCZ从赤道印度洋向北朝受热大陆传播.迄今为止,还没有报道说世界上其它热带地区出现过这样的向极传播.现已有能够模拟季风的过渡及季节内变化的简单模式,但其中的机制还不是很清楚.年际尺度变化与季节内变化的结构非常类似,所以大陆TCZ与印度洋、太平洋TCZ在季节内尺度上的相互关系应该也能说明年际变化.在年际尺度上,就象厄尔尼诺现象与印度干旱有关系一样,亚洲季风与太平洋上的状况存在着联系.热带地区海面温度(SST)与云量的关系相当复杂,对于有组织对流,有一个28℃的临界值.随着对热带辐合带的动力学的深入了解,以后必将会重视季风的季节内变化与年际变化.     

气候变化对西北水循环和水资源影响的研究

西北地区全年水汽总输入为1 061.9 mm,但只有14.4%形成降水,85.6%成为过境水汽直接穿过该地区上空出境,水汽净输入量仅为31.1 mm.西北地区降水分布很不均匀,内陆河地区多年平均降水量大于300 mm的都是高山带,而平原盆地的降水量多在150mm以下,内陆河流域多年平均径流深仅有6.8 mm.西北水循环最突出的特点是径流系数小于蒸发系数,而干旱指数Ep/P(Ep:蒸发能力,P:降水)十分大,介于4～10之间.未来30年黄河及其以北地区气温平均升高2.0℃(HD模式)或2.38℃(MPI模式),黄河以南地区气候平均升高1.8℃(HD模式)或1.5℃(MPI模式),内陆河流域气温升高可能分别达到3.1℃(HD模式)或1.5℃(MPI模式).据MPI模式结果,未来30年黄河及其以北地区降水量平均增加1.6%,而黄河以南地区降水量平均增加11.4%,干旱少雨的内陆河地区降水量可能减少7%以上;黄河及内陆河地区的蒸发量将可能增大15%左右,西北区地表径流量的变化范围预计为751～1017亿m3.气候变化使得该地区天然径流减少,水资源供需矛盾将更加突出.     

全球能量与水循环试验(GEWEX)

全球能量与水循环试验(GEWEX)是国际科学理事会(ICSU)与世界气象组织(WMO)为了研究气候异常,解决长期预报和以减灾防灾,保证粮食生产为目的而设立的世界性研究计划。全球能量与水循环试验是世界气候研究计划(WCRP)在今后廿年内的     

MJO研究新进展

MJO与ENSO的关系、MJO的数值模拟(预报)以及MJO对天气气候的影响是近些年来国内外大气科学研究的重要前沿问题.本文将综合介绍国内有关MJO对天气气候的影响以及MJO的数值模拟(预报)方面的近期研究进展,因为过去已介绍过MJO与ENSO相互作用的研究结果.利用澳大利亚气象局的RMM-MJO指数研究MJO与西北太平洋台风活动的关系,结果表明大气MJO对西北太平洋台风的生成有比较明显的调制作用,在MJO的活跃期与非活跃期西北太平洋生成台风数的比例为2∶1;而在MJO活跃期,对流中心位于赤道东印度洋(即MJO第2、3位相)与对流中心在西太平洋地区(即MJO第5、6位相)时的比例也为2∶1.对大气环流的合成分析显示,在MJO的不同位相西太平洋地区的动力因子和热源分布形势有极其明显不同.在第2、3位相,各种因子均呈现出抑制西太平洋地区对流及台风发展的态势;而在第5、6位相则明显有促进对流发生发展,并为台风生成和发展创造了有利的大尺度环流动力场.对多台风年与少台风年850 hPa的30～60 d低频动能距平的合成分析表明,在多台风年最显著的是低频动能正异常位于菲律宾以东15°N以南的西北太平洋地区,表明那里有强MJO的活动;而少台风年的情况与多台风年相反,菲律宾以东的西北太平洋上与季风槽位置对应区域是低频动能的负距平区,那里MJO偏弱.即赤道西北太平洋上MJO活动的强(弱)年对应西北太平洋的台风偏多(偏少).对应MJO的不同活动位相,无论冬季、春季或夏季,中国东部的降水都将出现特殊的异常形势.在春季,MJO的第2、3位相有利我国东部长江中下游地区多雨、华南地区少雨;MJO的第4、5位相有利我国华南地区多雨而长江中下游地区少雨;在MJO的其它位相,我国东部地区都为降水负异常.在冬季,对应MJO的第1～3位相(特别是第2、3位相)中国华南降水偏多;而对应MJO的第6～8位相(特别是第6、7位相)中国华南降水偏少.在夏季,MJO位于印度洋时,MJO可以通过低层西风急流的波导效应影响到中国东南部地区,造成该地区降水偏多;当MJO位于西太平洋地区时,可以造成经向环流的上升支向北偏移,导致西北太平洋副高的东撤、以及中国东南部地区水汽输送减弱,降水减少.资料分析还表明,在年际变化尺度上,热带中、东印度洋MJO指数的持续异常对云南夏季降水有明显的影响.大气环流和数值模拟都表明,MJO活动不同位相的强对流会在东亚/西北太平洋地区激发产生不同形势的遥响应(Rossby波列),导致在中国不同地区出现有利(或不利)降水的环流形势和条件,是MJO活动影响中国降水的主要机制.用数值模式对MJO进行数值模拟(预报)是尚未很好解决的困难问题,原因也没有完全搞清楚.我们的一系列数值模拟清楚表明,MJO的模拟(预报)效果对模式所用对流参数化方案有很强的依赖关系;模式能否很好描写(再现)热带大气非绝热加热廓线,是极其关键的问题,只有当加热廓线在对流层中低层有最大加热时,模式才能得到同实际观测大体一致的MJO及其活动特征.这些数值模拟结果与我们过去从理论研究得到的结论相吻合,彼此得到应证.     

全球能量和水循环试验

前言以三种相态存在的水是地球环境独特的因子。水对大气热机的运行是必不可少的,实际上就地球表面的化学成分和生命本身来说也是这样。云影响行星反照率和到达地面的太阳辐射。在高纬度淡水的流入是调节深层海洋环流的主要浮力源。降水是清除化学剂从而清洁我们环境的一种主要过程。根据     

热带气旋强度与结构研究新进展

主要回顾热带气旋(TC)强度与结构变化的研究发展近况。以往热带气旋的理论研究认为在给定的大气和海洋热状况下,存在着一个TC所能达到的最大可能强度(MPI)。但实际上,海洋生成的热带气旋达到的最大强度普遍要比由MPI理论计算得到最大强度要低。近几年的研究表明,存在着内部和外部的不利因子通过对TC结构的改变来阻碍其加强,从而限制TC的强度。以往认为在诸多因子中,垂直风切变产生的内核区非对称结构与眼墙区下方海水上涌造成的海面冷却是制约TC达到MPI的主要因子。最新的研究进一步指出,产生TC非对称性的中尺度过程对其强度与结构的变化至关重要。中尺度过程包含有对流耦合的涡旋Rossby波、内外圈螺旋雨带、嵌于TC环流内的中尺度涡旋。外部的环境气流也是通过这些眼墙的中尺度过程影响到TC的强度与结构变化。     

中全新世时期中国地区水循环因子变化的模拟研究

利用全球气候模式CAEM3嵌套区域模式MM5模拟了现代和中全新世时的气候,从模拟结果可以发现中全新世有效降水变化中心随季节变化,最大的有效降水增加出现在夏季东北地区和内蒙古东部,最大值超过3 mm/d;同时,黄河与长江之间区域降水减少,最大变化超过2 mm/d.中国北方地区云量增加,同时,中国东部的长江流域云量减少.高云量变化较小,低云量变化最大,最大变化超过2成.夏季,对应着黄河与长江之间区域的云量减少,这个区域的温度升高最大.从水汽的变化可以看到长江流域地区水汽减少,相对湿度也减少,这与云量的变化一致;华南地区水汽的变化与季节有关;东北地区水汽增加,相对湿度增大,对应云量的增加和降水增多.从结果可以发现相对湿度最大的变化超过15%,不是一个常数.有些地区温度升高,但是水汽却减少.但是,在LGM的温度降低的区域,水汽一致减少.这说明温度降低水汽对应减少,但温度升高不一定对应水汽增加.这与全球尺度水汽相对湿度基本保持常数的结果不同.中全新世时,长江流域除春季外变得干燥、少雨和高温,东北和内蒙古东部变得多雨和潮湿.     

河西内陆河流域的水循环特征

本文主要从分析我国西北内陆水循环主要环节出发。揭示河西内陆河流域水循环在山区形成水资源、在平原散失水资源和在人工绿洲产生水循环二元结构、以及水量相互转化和联系的特征；对山区消耗水量，走廊盆地人工绿洲建设引起的地表水与地下水转化的变化及其消耗水量的增加。以及下游水分亏缺等问题作了评价；还对山区与平原绿洲及其之间的局地水循环，西部开发实施黑河和塔里木河综合治理中实现良性循环和传递流域水循环整体概念等问题进行了讨论。     

小冰期气候变化研究新进展

 利用冰芯、树轮、石笋、湖泊沉积和历史文献等多种代用资料进行小冰期的研究已取得了较大进展。研究表明：小冰期是全球性的气候异常期,时间跨度约为500 a (1400-1900 AD);小冰期气候变化的干（湿）/冷（暖）配置在全球存在区域性差异,其变化幅度、起讫和持续时间也因地而异。小冰期气候的形成,受到太阳、火山活动、大气环流,以及大气、海洋和陆地间相互作用的影响。综合分析小冰期在全球的时空分布特点和形成的可能原因,对小冰期研究中仍未解决的主要问题及今后研究的重点进行了展望。     

国际气候变化研究新进展

 简要回顾了国际上气候变化科学研究在最近所取得的进展,主要包括近百年温度和降水的变化,大气成分和辐射强迫的变化,热带和中高纬度气候变化,台风和气候变化,全球变暗和反照率,气候模式与气候变化的预估,气候突变和极端事件等方面。通过回顾可以看到,气候变化科学已取得了显著的进展,但也提出一些新的科学问题,国内外科学家将面临新的科学挑战。     

青藏高原能量和水循环试验研究--GAME/Tibet与CAMP/Tibet研究进展

“全球能量水循环之亚洲季风青藏高原试验研究”(GAME/Tibet)和“全球协调加强观测计划(CEOP)亚澳季风之青藏高原试验研究”(CAMP/Tibet)的加强期观测和长期观测已经进行了8年多,并取得了大量的珍贵资料和一系列研究成果。本文首先介绍了GAME/Tibet和CAMP/Tibet试验的科学目标、研究内容、试验区概况、仪器设置、观测时间及资料采集的情况,然后介绍了这两个试验在地气相互作用的观测研究、观测与卫星遥感资料相结合估算区域陆面过程参数和对青藏高原陆面过程的数值模拟及藏北高原降水的时空变化等方面的研究进展,同时指出了目前试验研究中所存在的问题并提出了解决问题的途经。