欧洲地区不同温室气体背景下土地利用/覆盖变化的气候效应

通过温室气体排放和土地利用/覆盖变化,人类活动对气候变化产生显著影响。为了探究在不同温室气体浓度（Greenhouse gas concentration,GHG）背景下,相同的土地利用/覆盖变化（Land Use and Land Cover Change,LULCC）对于欧洲区域气候的影响差异,采用CESM（Community Earth System Model）耦合模式进行了模拟研究。研究发现,在1850年温室气体浓度背景下,土地利用/覆盖变化导致欧洲中东部地区降水显著增加,而在2000年温室气体浓度背景下,土地利用/覆盖变化导致欧洲中东部地区降水减少。温室气体增加后,LULCC导致该地区对流层低层大气环流由辐合变为辐散,气温以及大气水汽含量降低,这些变化能较大程度的改变LULCC对区域降水的净影响力。     

黑龙江气候变暖的时空变化特征

进入80年代以来，黑龙江气温明显变暖，近120年来年平均气温上升1.4℃，春季次之，气温突变在1990年前后，从年、各季平均气温变化趋势与全国北半球及全球气温变化进行比较，年及冬季我国增暖中心在黑龙江，春季增暖中心在内蒙古北部及黑龙江省；夏秋增暖不明显，但仍有上升趋势，近50年来，50～70年代黑龙江省及全国各大区域普遍增暖不明显，80年代开始黑龙江省增暖明显，三北地区次之，90年代黑龙江增暖更加明显，而全国及其他区域上升已达到80年代北方增温幅度，这里从黑龙江变暖的事实，突变时间，与全球、北半球、全国区域的气温及雪盖海温变化关系来揭示黑龙江气候变化的时空特点。     

北半球温室气体和土地利用/覆盖变化对地面气温日较差的影响

为了探究温室气体(greenhouse gas,GHG)和土地利用/覆盖变化(land use and land cover change,LULCC)对于地面气温日较差(diurnal temperature range,DTR)的影响及相对贡献作用,本文采用耦合地球系统模式(Community Earth System Model)进行了模拟研究。模拟结果表明:GHG浓度的增加导致北半球中高纬度地区年平均DTR显著降低,但GHG引起DTR变化存在显著的季节差异,在暖季和冷季,北美地区和西伯利亚地区呈现出相反的变化特征,GHG增加对于中高纬度地区年平均DTR的降低作用主要是由冷季贡献的。LULCC通过影响叶面积指数和地面反照率显著降低东亚、南亚、欧洲和北美东部地区的DTR。通过创建一种新的分析方式,本文研究了GHG和LULCC对DTR的相对贡献作用,在北半球高纬度地区,GHG在DTR的变化中扮演着主导作用,但在中纬度地区和南亚地区,无论是DTR变化数值的正负符号还是大小,LULCC都起着显著的影响作用。     

中国气温与全球气温变化的关系

利用１９５１～１９８９年全球格点及中国１６０站逐月气温资料,分析了中国气温场与全球温度场变化的关系及其相应的环流异常,指出：年平均气温显著增暖的中国东北,新疆北部,属中心位于欧亚大陆中北部增暖区的一部分,而中国西南地区的变冷局地现象。年平均气温变化的时空特征主要由冬季气温贡献所致,与中国冬季气温的增暖相对应,欧亚大陆北美大陆地也增暖,北太平洋和北大西洋地区则变冷,这种变化可从欧亚大陆纬向型流加强和     

20世纪80年代以来黑龙江气候变暖的初步分析

利用观测资料,分析了黑龙江120年以来气候变暖的特征.研究指出,20世纪80年代以来,全球气候变暖已成为人们关注的焦点,黑龙江地处中高纬气温明显变暖,近120年来年平均气温上升1.4℃;冬春季升幅最大为1.8℃,气温突变在1990年前后.从年、季平均气温变化趋势与全国及北半球、全球气温变化的比较得出,年、冬季我国增暖中心在黑龙江,春季在内蒙古北部及黑龙江,夏秋增暖不明显,但仍有上升趋势.20世纪50～70年代黑龙江及全国各大区域普遍增暖不明显,80年代黑龙江增暖幅度开始增大,三北(东北、华北、西北)地区次之.90年代黑龙江增暖更加显著,而全国及其他区域上升已达到80年代北方增温幅度.研究还指出黑龙江气温与北半球、全球气温变化趋势基本一致,尤其80年代至今气温都有显著的上升.     

大连地区近44 a冬季气温的变化特征

利用大连地区1960-2004年的气温资料，应用一元线性回归、小波分析、气候趋势系数等方法，对大连地区气温的季节一年际变化特征进行了研究，着重分析了该地区冬季气温年际、年代际变化的时空特征。结果发现，大连四季都有增暖的变化趋势，其中春、冬两季增暖的速度最快；20世纪60年代大连地区的冬季气温呈下降趋势，从70年代以后，冬季气温呈明显的增暖趋势，特别是90年代以后这种增暖趋势十分显著，而且增暖的幅度全区分布不均匀；大连地区冬季气温与全国冬季气温年代际变化的步调基本一致。     

气溶胶对青藏高原气候变化影响的数值模拟分析

利用美国大气研究中心(NCAR)提供的2组数值试验结果对比,分析了只考虑温室气体增加(1%CO2试验)和综合考虑大气温室气体与气溶胶持续增加(50yrs试验)条件下,青藏高原地区地表温度、积雪深度及其他气候要素的变化,并在此基础上探讨了大气气溶胶含量变化对高原气候变化的可能影响.分析结果表明:只考虑大气CO2含量每年增加1%的变化时,青藏高原相对邻近地区地表温度显著增加,春、夏、秋及冬季地表温度线性增温率均表现出随着海拔高度升高而增强.例如,在海拔1.5～2 km,3～3.5 km和4.5～5 km范围内对应的冬季增温趋势分别为0.29 ℃/10 a,0.36 ℃/10 a和0.50 ℃/10 a.在温室气体引起的高原增暖过程中地表积雪深度普遍降低,且高海拔地区的积雪减少愈加明显.当综合考虑气溶胶和温室气体含量共同增加时,青藏高原地表增暖相对偏弱,春、夏和秋季增温也随海拔高度上升而加强,但冬季地面增温幅度随海拔上升反而下降,海拔1.5～2 km,3～3.5km和4.5～5 km范围内对应的冬季增温趋势分别为0.02 ℃/10 a,-0.03 ℃/10 a和-0.13 ℃/10 a.对比分析发现,大气气溶胶增加造成青藏高原冬季增温不明显甚至出现变冷趋势,地面积雪也随之增多,这可能歪曲了青藏高原地区气候变暖对海拔高度的依赖性.     

全球增暖的另一可能原因初探

太阳是地球流体(大气和海洋等)运动的最终能量源,地球环境,尤其是气候的变化不能不与太阳活动有关.目前,普遍将全球增暖归结为温室气体含量增加所导致的温室效应的加剧,这无疑是有一定依据和有道理的.但从科学上来讲,人类活动所引起温室气体增加的影响,并非是唯一原因.基于已有的一些研究结果,从太阳活动的观点所进行的初步分析表明,太阳活动也可能是引起近世纪全球增暖的另一个重要原因.太阳活动的影响主要包括太阳辐射的直接影响和引发地磁场变化的间接影响两个方面,地球磁场的变化将可通过动力过程和热力过程而影响大气环流和气候的变化.     

外强迫对北半球冬季大气环流年代际变化影响的数值模拟

利用IAP／LASG GOALS模式模拟研究了人类活动和太阳活动对北半球冬季大气环流年代际变化的影响。模拟结果表明,温室气体是影响大气环流变化的一个基本因子,即考虑了温室气体浓度变化的GOALS模式可以很好地反映近50年来大气环流年代际变化的基本特征,同时由于太阳活动和硫酸盐气溶胶的影响,使得大气环流年代际变化的模拟结果更接近观测事实。东亚大槽和北美大槽1960年代中后期明显偏强及1980年代后期显著减弱,以及从1960年代开始西伯利亚高压的减弱和北太平洋涛动(NPO)的增大趋势。最后初步分析了该模式对中国东部气候变化的影响,该模式亦能较好地反映中国东部气候的年代际变化特征：1960年代中后期明显的偏冷时期和1980年代中期开始的显著增暖期。     

Heat budget analysis in three typical warm periods simulated by FGOALS-s2

本文利用FGOALS-s2的四组试验,对比了三个典型温暖时期:中全新世时期、中世纪暖期和20世纪增暖期的基本增暖模式,并进行了热收支分析。发现模式模拟的三个暖期的增暖有一些类似的分布,例如:在高纬度特别是南大洋区域都出现了强的增暖。但在热带地区的变化存在差异:中世纪暖期和20世纪增暖期在热带地区存在显著的增暖,但是中全新世时期在热带地区变冷。热收支分析表明大气表层温度的变化主要是由热通量引起的。模式模拟的三个暖期的上层海洋温度和热含量的变化也不相同,主要是由风应力的变化引起的,但深层海洋温度的变化是一致的。     

20世纪80～90年代我国气候增暖进程的统计事实

运用统计诊断方法分析了近50年来我国年平均及四季的气温变化特征，重点研究了20世纪90年代和80年代气温变化的主要差异及其增暖进程。结果表明，我国年平均气温是呈上升趋势的，但80年代以前年代际变化并不明显, 升温幅度不大。我国气候增暖始于20世纪80年代后期，90年代增暖加速，急剧增暖的主要原因是长江流域以南地区经历了由偏冷向偏暖的趋势转变。我国四季气温变化趋势在80～90年代增暖的进程中存在明显差异:其中冬季增暖开始时间最早、幅度最大、持续时间最长；90年代我国气候增暖急剧加速，其原因除了冬季气温持续攀升作用外，春、夏、秋季气温上升, 特别是春、夏季增暖幅度的加大增暖区域的显著扩展也起到很重要的作用。     

陆面热力异常与东亚夏季中纬度气旋年代际变化的联系

基于欧洲中期预报中心的再分析数据ERA-interim,利用统计学方法分析了1979—2013年期间东亚中纬度地区气旋生成频率和陆面热力异常的年代际变化及两者的可能联系。结果表明,东亚中纬度地区存在气旋活动频繁的气旋源地,该地区的温带气旋生成频率具有明显的年代际变化,1990年之前气旋生成频率偏多,1990s至今偏少,而且东亚中纬度地区陆面热力异常的变化有明显的年代际增暖信号;进一步的分析发现,东亚夏季中纬度气旋活动的年代际变化与陆面异常异常之间存在密切的联系,东亚中纬度地区陆面年代际增暖,是引起温度气旋活动年代际减弱的一个重要原因。由于陆面增暖的非均匀性,在50°N以北存在一个影响中纬度气旋生成频率的关键区,关键区陆面的年代际异常增暖,导致气旋源地温度经向梯度减弱,大气斜压性随之减弱,从而使得气旋生成频率年代际减少。     

1984年南海夏季风经向环流强迫因子的诊断分析

1985年5月广东省的中、南部和西南部出现较为严重的暴雨洪涝灾害。利用美国国家大气研究中心和宾西法尼亚州大学联合研制的中尺度模式(MM5)成功地模拟了该月的华南气候，并通过敏感性试验研究了南海海温异常增暖对华南天气气候的影响。结果表明，海面温度的异常增暖改变了海面与行星边界层大气之间的能量交换过程，即增加了由海面向上输送的潜热通量和感热通量，从而引起南海及其附近地区对流层下部的月平均气温升高，气柱不稳定度增大；并在对流层下(上)部产生一个附加的差值气旋(反气旋)性环流。大气环流结构的这些改变对1998年5月广东中南部和西南部的洪涝有重要的影响。     

区域气候模拟研究

区域气候模拟是近几年发展起来的研究有限区域气候及气候变化的方法。由于区域气候模式较好地表示了地形和地表状况，同时包含较详细的陆地过程方案，因而能捕获许多大气环流模式难以分辨的区域尺度温度、降水分布和土壤水分变化特征。此外，区域气候模拟对于了解温室气体强迫可能导致的全球增暖在区域尺度上的特征及生态、环境效应也具有重要的意义。该文总结区域气候模式和模拟试验结果，并指出存在问题及今后研究的重点。     

近40年铁岭气候变暖的主要特点及对农业生产的影响

对本世纪４０ａ铁岭市各季节气候分析,得出铁岭市气候变暖特点：春、秋、冬季增暖明显,夏季增暖缓慢。增暖使农业气候环境发生变化,并对农业生产产生重大影响。分析结果表明,气候变暖对铁岭市农业生产有利。     

1901-2007年澳门地面气温变化的分析

 利用澳门的气温观测资料, 分析了澳门1901-2007年地面气温变化的基本特征。结果表明：近107 a的升温率为0.066℃/10a, 明显低于全球平均升温率。季节平均气温的年代际变化有明显的季节差异,最大的增暖发生在春季和冬季,夏季的增暖最小;冬、夏季的变化分别有明显的时间尺度约为60 a和30 a的振动。年平均最高气温的升温率仅为最低气温的一半左右。最高气温的年代际变化呈缓慢的气候波动现象,20世纪80年代中期以后的升幅与历史上的增暖大致相当;最低气温近20多年来的增暖趋势可能是其长期（变暖）趋势的延续。年平均日较差整体来说是趋于减少的,但近30 a却趋于增加。     

模式气候的球谐谱分析

对模拟的气候场用球谐函数作波谱分析,得到了全球500hPa高度和海平面气压在不同截断时的波谱特征以及由CO2倍增(2×CO2)引起的流场变化。与用经验正交函数(EOF)对模式气候作分析不同,球谐波谱分析能清晰显示大气波动的物理图像,尤其是全球大气低频波。另外,试图通过分析2×CO2和1×CO2时的模拟环流,解释造成全球增暖的环流背景特征。       

齐齐哈尔地区近40年气温变化特征

运用统计诊断方法分析了齐齐哈尔地区近 4 0年平均气温的年、季变化特征。结果表明 ,齐齐哈尔地区的年平均气温呈上升趋势 ,上升率为每 10年 0 4 4℃ ;齐齐哈尔的增暖幅度远远大于我国的气温增暖幅度 ;四季气温增暖幅度在不同年代差异很大。通过分析齐齐哈尔地区气温变化规律 ,为短期气候预测和农业生产提供了一定的理论依据。     

气候变暖背景下清远气温变化特征

根据1957—2007年清远站的年和月平均气温资料,采用线性倾向的最小二乘法估计分析季及年平均气温的变化趋势。结果表明:在气候变暖背景下,近50 a清远年平均气温存在与全球、中国及广东省同步的增暖趋势,增暖幅度(平均气温线性增暖速率为0.17℃/10 a)高于近50 a全球平均线性增暖速率,低于近50 a中国及广东省平均线性增暖速率。四季及年平均气温在变暖趋势上基本同步,只有冬季稍落后。且在气候变暖背景下,清远异常冷、暖冬事件出现频繁,暖冬明显。应用Mann-Kendall法检测气候的突变性,表明清远冬季平均气温于1968年前后存在由低向高的突变。     

石家庄地区近46 a温度变化特征

利用石家庄地区1961～2006年5个气象站气温资料,分析了该地区的平均气温、平均最高气温、平均最低气温、平均日较差以及炎热日和寒冷日的年际以及各月的变化特征。分析结果表明,近46a来,石家庄地区的气候显著增暖,平均气温冬季增暖幅度最大,夏季最小,2月份增暖幅度最大,5月份最小。与平均气温变化趋势相一致,最高温度和最低温度也呈上升趋势,其中最低温度的升高趋势远大于平均气温和最高温度。石家庄地区中东部增暖幅度较大。近46a平均日较差显著减小,这主要是因为最低气温的升高幅度大于最高气温。寒冷日数显著减少,炎热日数增加不明显,西部、北部和南部的炎热日数甚至呈弱的减少趋势。