地面太阳辐射的变化、影响因子及其可能的气候效应最新研究进展

近几十年来,全球和我国大部分区域的地面太阳辐射都经历了一个从减少到增加的过程,也就是所谓的地球"变暗"到"变亮";引起这种变化的原因复杂多样,总云量的变化无法完全解释,而气溶胶的变化则有可能在某些地区(包括中国)起着重要作用;地面太阳辐射的这种变化会产生重要的气候效应,在"变亮"的过程中有可能使温室气体的增暖效应表现得更加明显.从以上3个方面,对近几年国内外利用地面观测资料和卫星遥感资料所得到的最新研究成果进行了总结和分析,这些研究所揭示的与全球气候变化有关的基本事实也可以为我国的气候变化研究提供一定的参考和启示.     

千百年尺度气候快速变化及其数值模拟研究进展

千百年尺度全球气候快速变化是古气候研究中的一个重要内容。研究发现，末次冰期和全新世都存在着千年、百年尺度的快速气候变化，其变化幅度可以达到典型的地质变化或天文因子所造成的冰期/间冰期的气候振荡幅度，同时这些古气候事件具有全球性。对冰期和全新世气候变化的数值模拟揭示了气候系统对地球轨道参数变化的响应以及海洋、植被、冰盖、温室气体等反馈因子的重要性,其中大洋温盐环流对北大西洋淡水注入的敏感性与末次冰期和全新世气候快速变化密切相联。利用中等复杂程度的气候模式（EMIC）CLIMBER 2模拟了末次冰期典型时段（60~20 ka BP）D/O和Heinrich事件以及东亚气候的响应过程。模拟研究揭示了全新世青藏高原冰雪环境对亚洲—非洲季风气候的显著影响。今后的古气候模拟研究将在改进模式分辨率、结合古气候代用资料确定更加符合历史时期边界条件以进一步改善气候模式的基础上,更加注重气候突变机制的研究以及加强全球变化背景下的区域气候的长期变化研究。     

地面太阳辐射的变化、影响因子及其可能的气候效应最新研究进展

近几十年来,全球和我国大部分区域的地面太阳辐射都经历了一个从减少到增加的过程,也就是所谓的地球“变暗”到“变亮”;引起这种变化的原因复杂多样,总云量的变化无法完全解释,而气溶胶的变化则有可能在某些地区（包括中国）起着重要作用;地面太阳辐射的这种变化会产生重要的气候效应,在“变亮”的过程中有可能使温室气体的增暖效应表现得更加明显。从以上3个方面,对近几年国内外利用地面观测资料和卫星遥感资料所得到的最新研究成果进行了总结和分析,这些研究所揭示的与全球气候变化有关的基本事实也可以为我国的气候变化研究提供一定的参考和启示。     

青藏高原隆升气候效应的数值模拟研究进展概述

青藏高原隆升作为新生代的重大地质事件对亚洲乃至全球气候环境变化产生了深远的影响,因而高原隆升的气候环境效应一直是备受关注的重要科学问题。在过去近半个世纪中,国内外学者利用气候数值模式开展了大量高原地形气候效应的数值模拟研究,这些研究结果极大地提升了对地形抬升影响气候的物理机制以及高原隆升对古气候演化驱动作用的认识。本文简要回顾了过去有关青藏高原隆升气候效应数值模拟研究的进展,并按照高原隆升模拟研究发展的3个阶段总结了目前取得的主要研究成果。从数值模拟结果看,新生代以来青藏高原在隆升、生长和北移过程中其动力和热力作用对东亚季风的形成、南亚季风的演化、内陆干旱化的发展以及亚洲季风-干旱环境格局的变迁都具有深远的影响。青藏高原及其周边不同区域地形隆升的气候效应不同,青藏高原隆升的气候效应与大陆漂移背景下海陆分布和古地理格局的变化密切相关。南亚热带季风的建立是由大陆漂移的位置和热带辐合带季节性移动共同决定的,而东亚季风的建立则主要取决于青藏高原的隆升和北移。亚洲副热带干旱区的存在取决于大陆的位置和行星尺度副热带高压的控制,而亚洲内陆中纬度干旱区的形成则是青藏高原隆升的结果。本文最后简要梳理了高原隆升气候效应数值模拟研究目前存在的问题和未来可能的改进。     

臭氧变化及其气候效应的研究进展

综述了近２０年来臭氧变化的规律和机制及其气候效应等领域的研究进展,指出对流层臭氧（主要在北半球）增加、平流层臭氧减少和臭氧总量减少是全球臭氧的变化趋势,原因主要是人类活动导致的ＮＯｘ、ＮＭＨＣ、ＣＯ、ＣＨ４等对流层臭氧前体物的增加和ＮＯｘ、Ｈ２Ｏ、Ｎ２Ｏ、ＣＦＣｓ等平流层臭氧损耗物质的增加。臭氧变化引起的气候效应表现在对流层臭氧的增加将带来地表和低层大气的升温,平流层臭氧的减少则可能导致地表和低层大气的升温或降温。将全球或区域气候模式和大气化学模式进行完全耦合来研究臭氧变化的气候效应是一种十分有效的手段,具有广阔的应用前景。     

天然气水合物气候效应研究进展

天然气水合物富含温室气体甲烷,且资源量巨大,对气候变化又十分敏感,在全球变暖的背景下其气候效应倍受关注,近年来的研究工作又取得了一些新进展.首先,天然气水合物资源量的估算进一步精确,海洋中天然气水合物资源量的最新估算值仅为原先的1/5,从根本上限制了其气候效应的显著性;其次,大气中来自天然气水合物的甲烷通量被重新评估,...     

西天山山区气候变化与灌区绿洲气候效应

对近40a西天山山区气候变化的特点及其变化趋势进行了分析,并以阿克苏源流区、阿克苏灌区以及叶尔羌河灌区的14个气象站的观测资料(1961—2000年)为基础,重点研究了灌区的气候变化及绿洲气候效应.20世纪90年代以来,各区域的气温增高,降水增多,其中在源流地区降水增加幅度最大,而沙尘暴、浮尘和大风日数都有明显的下降.最后,讨论了气候变化与绿洲发展的关系.     

大气气溶胶辐射强迫及气候效应的研究现状

由于工业活动的影响,对流层气溶胶含量明显增加。他们通过直接吸收和反射太阳辐射以及改变其它辐射强迫因子（云、臭氧）的大小间接影响地气系统的能量收支。近年来研究表明：人类活动产生的气溶胶具有与CO₂温室气体大小相当、符号相反的辐射强迫效应。他们在全球或区域范围内削弱温室气体的变暖趋势,对气候变化造成很大的影响。文章就人为气溶胶辐射强迫及气候效应近年来的研究状况做了介绍。     

探讨气候变化的新热点:大气气溶胶的气候效应

气溶胶的气候效应是近年来研究的热点问题。针对这一问题已开展过许多观测研究和模式研究。但是由于气溶胶问题的复杂性以及对气溶胶的观测历史短,至今尚缺少全球范围的气溶胶系统观测资料,所以目前气溶胶的辐射强迫仍是个很不确定的量。这直接影响对全球气候变化的预测。目前国内外正在加强这方面的研究工作,并且有了一些初步的结果。概述了近期国内外对气溶胶的气候效应的研究状况及结果,介绍了今后国际上将要在这一领域开展的研究工作。     

陆地生态系统与气候相互作用的研究进展

陆地生态系统与气候系统通过地面与大气之间能量平衡、水汽交换和生物地球化学循环相互作用,影响大气中温室气体浓度和气溶胶,继而影响气候变化。较系统分析总结了当代国际上陆地生态系统与气候相互作用的最新研究进展。首先介绍了陆地生态系统与气候相互作用的机制与过程,总结了陆地生态系统与气候相互作用研究的三个发展阶段,以及当代相互作用的过程模拟研究中三类主要的全球生态系统模型,即生物物理模型、生物地理模型和生物地球化学模型。并介绍了气候对生态系统变化的响应,即两种主要的反馈机制。最后,对未来的研究方向和重点作了分析。     

全球气候增暖对甘肃农作物生长影响的研究进展

系统总结了甘肃省科技攻关重大项目“甘肃干旱生态环境对全球气候变暖的响应研究”等3个课题的主要成果和研究进展。在揭示甘肃省现代气候变化基本特征是冬暖夏干的基础上,比较系统地综述了越冬作物（冬小麦、冬油菜）、喜凉作物（春小麦、马铃薯、胡麻）和喜温作物（玉米、棉花、酿酒葡萄）等8种主要农作物的生长发育、适生种植区高度和种植面积、产量和品质等对现代气候变化的响应特征。现代气候变化对甘肃农作物生长的影响非常突出,已对农作物安全生产与农业可持续发展构成了严重威胁。其研究结果为建立现代农业发展模式,旱作农业生产机制,农作物安全生产提供科学的指导意见。     

气候变化的影响与长期气候目标的建立研究进展

IPCC报告指出,气候变化已经并将继续显著地影响人类赖以生存和发展的资源、生态和环境,并对经济、水资源、海岸带以及生态系统造成重大影响。随着全球气候的进一步增暖,各种不利影响的严重程度可能会加剧。在研究气候变化带来影响的基础上,分析了气候变化的驱动因素,提出减缓气候变化影响应该建立一个长期的气候目标,并建议采取相应对策。     

中国不同区域MIS-3时期气候特征研究进展

在对比分析前人对MIS-3阶段气候环境特征的研究基础上, 通过冰芯、石笋氧同位素与磁化率等各种代用指标, 对中国不同区域在MIS-3时期的气候环境特征及其原因进行了探讨. 结果表明: 中国不同区域MIS-3阶段的气候环境特征在大背景较为一致的条件下也存在一定的区域性差异. 青藏高原在MIS-3阶段的早期(MIS-3c)和晚期(MIS-3a)较其它区域来说可能温度要高, 降水量更为充沛, 中期(MIS-3b)气候曾经一度变冷变干, 存在着千年尺度的气候转换;东亚季风区主要以暖湿气候为主, 西南季风区则以凉湿为主, 而温湿的气候环境可能是MIS-3时期西北地区主要气候特征. 区域对比研究还发现, Heinrich事件与D-O循环在中国不同地区同样着存在不少记录.     

中国小冰期的气候

在建立了近百年中国10个区的年平均气温序列的基础上,利用史料、冰芯δ18O及树木年轮,重建了各区近400～1000年的10年平均气温序列。分析表明,近千年来中国可能有5次冷期分别出现于1100’s～1150’s,1300’s～1390’s,1450’s～1510’s,1560’s～1690’s及1790’S～1890’S。第4次冷期主要在中国大陆中部最明显,而第5次冷期在中国南部较强。新疆、东北及闽台气温变化与中国其它部分特别是南部及西南有一定差异。如果把最后两次冷期作为中国小冰期的两次主要寒冷阶段,其30年平均气温可能比20世纪中期中国最暖的30年（1920’S～1940’S）低0．6～0．11℃。     

南大洋淡水通量的气候效应研究进展

南大洋淡水通量在古气候演变中曾经发挥过重要作用,全球变暖背景下的南极融冰事件使南大洋淡水通量成为气候学家关注的焦点。从南大洋淡水通量异常对热盐环流和海平面变化的影响以及异常信号传播路径等3个方面系统分析了各种海洋—大气耦合数值模式的已有研究结果,总结了与这一问题有关的各种不同学术观点,对目前存有争议的问题进行了讨论,并对未来有价值的研究方向和全球变暖背景下这一问题的研究前景进行了展望。     

绿洲地理特征及其气候效应

根据绿洲的一些共性给出了绿洲的科学定义。并且根据以往大量研究成果,系统地归纳了世界上绿洲分布的区域类型、形成的客观条件、需要的水文环境、植被和土壤类型及其分类等地理特征,全面总结了绿洲"冷岛"结构、"冷岛"效应、"湿岛"结构、临近荒漠逆湿、高额可利用能量、风屏作用、动力和热力效应、增雨作用等主要气候效应。在此基础上,提出了绿洲具有系统性、对水的依赖性、高比照性、尺度性、高效性、脆弱性、演化性等本质特性。最后还讨论了人类活动对绿洲的作用和影响。     

中国小冰期的气候

在建立了近百年中国10个区的年平均气温序列的基础上,利用史料、冰芯δ18O及树木年轮,重建了各区近400～1000年的10年平均气温序列。分析表明,近千年来中国可能有5次冷期分别出现于1100’s～1150’s,1300’s～1390’s,1450’s～1510’s,1560’s～1690’s及1790’S～1890’S。第4次冷期主要在中国大陆中部最明显,而第5次冷期在中国南部较强。新疆、东北及闽台气温变化与中国其它部分特别是南部及西南有一定差异。如果把最后两次冷期作为中国小冰期的两次主要寒冷阶段,其30年平均气温可能比20世纪中期中国最暖的30年(1920’S～1940’S)低0．6～0．11℃。     

小冰期气候的研究

本文总结分析了近年来国内外对小冰期气候的研究,对亚洲、欧洲、北美、南美、非洲、北极地区及南极洲的各种重建气温序列进行了整理。所有序列均取1000-1989年每50年的平均值（最后一个仅有40年）,并统一对近千年平均求距平。发现17世纪及19世纪的冷期有很大普遍性。平均比20世纪后半低1.0℃左右。火山活动与太阳活动（14C）指数及平均气温序列的相关系数分别为-0.49及-0.73,说明这两个因素可能是小冰期形成的原因。     

始新世—渐新世气候转变研究进展

始新世—渐新世（E—O）气候转变（34 Ma前后）是新生代气候演化过程中最显著的变冷事件之一,标志着地球气候由“温室”进入“冰室”。这一转变伴随着地球环境的一系列重大变化,对于研究新生代气候变冷的驱动机制、区域气候对全球重大气候事件的响应方式、重大气候事件对生态环境及生物演替的影响等具有重要意义。近年来地质记录和气候模拟在E—O转变研究上取得了一系列重要进展：①不同纬度区的地质记录揭示出这一转变伴随着全球性的显著降温,指示其触发因素是全球性的;②气候模拟研究揭示出大气CO2浓度降低及与之联系的全球碳循环变化是导致这一转变的主因,否定了传统认为的环南极流形成导致E—O气候变冷的假说;③深海沉积记录揭示出这一转变过程持续400～500 ka,表现为全球降温和南极冰盖形成先后两阶段变化;④海—陆气候记录的对比初步揭示出陆地区域的干旱化可能主要与全球降温（对应于E—O转变的第一阶段）相关。当前对E—O气候转变的研究还存在地质记录分辨率不够高、模拟结果与地质记录不完全吻合、陆地记录相对较少等方面的不足。更精确的大气CO2浓度和温度的重建、更多高分辨率海—陆气候记录的研究以及古气候数值模拟的改进有望进一步揭示出E—O转变过程中气候系统各要素的变化特征和相互关系,为更深入认识这一转变的驱动机制提供依据。