Numerical Simulation for the Impact of Deforestation on Climate in China and Its Neighboring Regions

ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＩｍｐａｃｔｏｆＤｅｆｏｒｅｓｔａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｃｌｉｍａｔｅ　ｉｎ　ＣｈｉｎａａｎｄＩｔｓＮｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ　ＲｅｇｉｏｎｓＳｏｎｇＹｕｋｕａｎ（宋玉宽）；ＣｈｅｎＬｏｎｇｘｕｎ（陈隆勋）ａｎ...     

华北平原地下水灌溉对区域气候影响的数值模拟

在耦合模式WRF/Noah-MP中加入考虑地下水过程的动态灌溉方案,设计两组试验（分别为考虑和不考虑地下水灌溉）,连续模拟10 a（2001—2010年）,来研究华北平原地下水灌溉的区域气候效应。结果表明,地下水灌溉导致华北平原地下水位下降,在少雨的季节灌溉量大,水位下降较快。在灌溉期（3—9月）,灌溉引起的土壤湿度升高影响了地表能量的分配（潜热增加,感热减少）,导致2 m气温显著降低0.6—1.0℃,同时也降低了灌溉区夏季模拟偏高的气温。灌溉对灌溉区边界层大气有升高湿度和冷却降温的作用,对春季的影响局限在边界层内,而夏季的影响持续到5000 m以上。夏季灌溉对降水的影响远强于春季,灌溉的升高湿度和冷却效应分别对夏季降水产生正反馈和负反馈,共同影响灌溉区的降水变化。灌溉通过对水汽输送的影响,引起非灌溉区降水的变化,而长江中下游流域夏季降水的增多可能与高空西风急流轴位置南移有关。      

A numerical experiment study for effects of the grassland desertification on summer drought in North China

1IntroductionDManyobservationsandstudiesindicatethatthesummerrainfallinNorthChinadecreasessignificantlyduringrecenttwentyyears.Theobviousreductiontendencycanbeseenfromthevariationofpercentageofsummerrainfallanomaly(June--August)intheplainofNorthChina...     

植被气孔阻抗对区域气候影响的数值试验

应用区域气候模式RegCM3,单向嵌套NASA/NCAR全球环流模式CAM30的输出结果,模拟1992—1997年不同气候背景下,植被气孔阻抗变化对鄱阳湖流域地表水循环过程和地面热量平衡的影响。结果表明,在现代气候条件下,气孔阻抗加倍导致年平均温度增加了033 ℃（193%）,降水减少了023 mm/d（24%）;在CO2加倍的未来情景下（1）气孔阻抗不变时,平均温度增加了169 ℃（996%）,降水增加了083 mm/d（86%）,（2）气孔阻抗加倍时,年平均温度增加了202 ℃（119%）,降水增加了068 mm/d（71%）。总的看来,气孔阻抗加倍的放大了CO2浓度增加（即温室效应）带来的影响。     

土壤干旱化对短期气候影响的数值模拟

用加进了奥勒冈州立大学陆面模式(OSULSM)的美国PSU／NCAR第五代中尺度模式(MM5)进行了减少土壤含水量对短期气候影响的模拟试验,目的在于探讨我国北方干旱化对短期气候的影响。试验结果表明,对整个模拟区域月降水总量没有明显的影响,但对不同地区有明显的影响。对月降水量较大地区的影响表现为使月降水量有一定程度的减少,而对月降水量中等以下地区的影响则相反,使月降水量略有增加。分析结果表明,其原因是土壤含水量减少会造成地面潜热通量减少、感热通量增加和陆面温度增高,最后生成一个浅薄的偏差热低压。这个偏差热低压在对流层低层有偏差辐合上升气流与之相配合,在对流层中层以上则与偏差辐散下沉气流相伴。这对于浅薄的降水系统的发展是有利的,但对于强大而深厚的降水系统的发展则不利。     

北太平洋混合层深度异常及其与中国夏季降水的关系

利用GODAS逐月混合层深度(mixed layer depth,MLD)资料和中国160站逐月降水资料,分析了北太平洋MLD多年平均气候及异常特征,进一步研究了其对中国夏季降水年际异常的影响.结果表明:1)北太平洋30 ～ 40°N之间混合层最深,冬、春季明显大于夏、秋季.2)日期线附近的北太平洋中部海域是各季MLD年际异常共同最显著区域;仅夏季MLD年际异常与ENSO存在一定关系;秋、冬和春季MLD还存在明显年代际异常特征.3)当前冬北太平洋西部及中部MLD加深时,次年黄河下游部分地区、黄淮、江淮及长江以南大部分地区(广西南部除外)降水将偏少;河套地区、内蒙东部及东北大部降水可能偏多.     

Numerical simulation of the regional ocean circulation in the coastal areas of china

The regional ocean circulation in the coastal areas or China (including a part of the western Pacific Ocean, the South China Sea and the Bay of Bengal el al.) is simulated by using the improved Princeton Uni-versity ocean circulation model (POM). Compared with the modeling results obtained by the large-scale ocean general circulation model (OGCM), the basic ocean circulation features simulated by the regional ocean circulation model are in good agreement with that simulated by OGCM and some detailed character-istics such as the regional ocean circulation, sea temperature, salinity and free sea surface height have also been obtained which are in good accord with the observations. These results indicate that the regional ocean circulation model has good capability to produce the regional ocean circulation characteristics and it can be used to develop coupled regional ocean-atmospheric model systems.     

长三角城市群下垫面变化气候效应的模拟研究

利用法国动力气象实验室发展的高分辨可变网格大气环流模式LMDZ,分别通过LMDZ的高分辨可变网格区域版及其全球版模式的数值模拟,研究长三角城市群下垫面变化带来的夏季气候效应,并尝试探讨大尺度环流的响应.其中LMDZ高分辨区域模式的模拟结果表明长三角城市群下垫面变化可导致夏季长三角地区接受的净辐射明显增加,感热通量上升,潜热通量下降,引起局地地表温度显著上升.同时西太平洋副热带高压西伸北抬控制长三角地区,反气旋性水汽通量异常,导致该地区降水异常减少.进一步对LMDZ全球模式的模拟结果分析,发现长三角城市群下垫面变化可能会引起大气基本模态的变化,进而引起南北半球中高纬异常波列结构的出现.     

海温异常对东亚夏季风影响机理的研究进展

利用湖北省梅雨监测资料、国家气候中心新百项指数和NCEP/NCAR环流资料,分析了2020年湖北梅雨异常特征及其成因。结果表明：（1）2020年湖北梅雨持续时间异常长,为54 d,仅次于1996年;梅雨量异常多、强度强、雨日率大,均为1961年以来第1位。（2）高空西风急流、副热带高压、夏季风系统的冬夏调整季节性进程早,是造成湖北入梅早的主要原因。西风急流和副热带高压在7月下旬北跳,较常年时间偏晚,导致了出梅晚。入梅早、出梅晚,梅雨持续时间异常长。（3）在前冬El Niño事件、春夏热带印度洋海温偏暖和北大西洋三极子负位相的共同影响下,欧亚中高纬经向环流发展,冷空气活跃,副热带高压强且位置稳定,西侧水汽输送强,冷暖气流在长江中下游交汇,造成湖北省梅雨量异常偏多。

     

Influences of the extratropical pacific sst on the precipitation of the north china region

The influences of the extratropical Pacific SST on the precipitation of the North China region are reexamined with the observational data and studied with numerical simulations by using NCAR CCM2. It is found that there ex-ist high positive correlations between the annual precipitation of the North China region and the extratropical Pacific SST in late spring, especially in two regions, e.g., the Kuroshio Current region and the midlatitude central Pacific re-gion. The numerical simulations with NCAR CCM2 show that the warmer SSTs in the Kuroshio Current region and the midlatitude central Pacific in late spring can generate a large-scale circulation pattern over the Asia-Pacific re-gion that is favorable to the precipitation of the North China region.     

一次阻塞型华北对流性暴雨过程的诊断分析和数值模拟

利用常规和地面加密气象观测资料、卫星云图、NCEP再分析资料及中尺度模式MM5,对2006年7月23日一次阻塞型华北暴雨过程进行了诊断分析和数值模拟。结果表明,此次暴雨过程发生在以东西伯利亚阻塞高压为典型特征的大尺度鞍型场的背景下,宽广的低压区及高、低空急流次级环流为中尺度对流系统(MCS)的发生、发展提供了适宜的环境和动力强迫;700hPa和850hPa天气尺度的偏西水汽输送和低涡北侧的偏东水汽输送改善了环北京地区的水汽条件,暴雨发生前850hPa中尺度西南水汽输送对北京暴雨的发生有直接影响;MM5模式再现了导致MCS的形成及演变过程;中-β尺度MCS是这次暴雨的直接触发系统,其水平尺度约为0.5个经距,垂直方向由地面伸展到300hPa左右,具有典型的暖心结构,辐合、辐散中心分别位于900hPa和400hPa;MCS北侧强垂直次级环流为强对流的产生创造了有利条件。同时,MCS南侧相当位温的强梯度高能区及该区域的不稳定能量输送也是暴雨发生的重要条件。     

盆地绿洲边界层特征的数值模拟

使用美国NCAR新版MM5V3．5非静力平衡模式,通过三重嵌套的降尺度方法,没计理想化的圆形盆地地形和绿洲,模拟研究了盆地绿洲环流及边界层特征。发现盆地感热随地形高度而变化潜热随地形高度没有变化,仅与下垫面特征有关。盆地绿洲感热小,潜热大,绿洲气候效应明显。盆地绿洲形成的环流与地形环流一致,这有利于加强地形环流。但地形形成的环流强度比绿洲环流要弱得多。盆地绿洲对大气边界层的湿度影响很明显。绿洲的水汽输送通过地形下沉气流加强,使山谷绿洲的气候效应得到加强。结果表明,盆地绿洲由于其地形环流与绿洲环流一致,故使绿洲效应加强。     

Numerical Experiment for the Impact of the Ozone Hole over Antarctica on the Global Climate

A numerical experiment has been carried out with IAP (Institute of Atmospheric Physics) 9-layer general circulation model to investigate the influence of the Antarctic Ozone Hole on the global climate. The results show that the changes of total amount of ozone over higher latitude and polar region of the Southern Hemisphere affect not only the climate in the Southern Hemisphere, but also that in the Northern Hemisphere significantly. In the next spring, although the total amount of ozone over Antarctica has returned to the normal value, the influences of Ozone Hole still exist. Suppported by LASG and the National Key Project of Fundamental Research “Climate Dynamics and Climate Prediction Theory.≓     

Numerical Experiment for the Impact of the Ozone Hole over Antarctica on the Global Climate

ＮｕｍｅｒｉｃａｌＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅＩｍｐａｃｔｏｆｔｈｅＯｚｏｎｅＨｏｌｅｏｖｅｒＡｎｔａｒｃｔｉｃａｏｎｔｈｅＧｌｏｂａｌＣｌｉｍａｔｅ①ＣｈｅｎＹｕｅｊｕａｎ（陈月娟）,ＺｈａｎｇＨｏｎｇ（张弘）Ｄｅｐｔ．ｏｆＥａｒｔｈａｎｄＳｐ...     

基于RegCM3的2006年中国南方夏季持续高温干旱天气的模拟研究

利用区域气候模式RegCM3并行版本,对2006年7—8月发生在中国南方的持续高温干旱气候事件进行了数值模拟试验。通过对模拟结果的对比分析,发现RegCM3能够较好地模拟出2006年夏季盘踞在中国大陆的副热带高压,同时模拟的暖区位置、范围及强度与实况也较接近。相关性检验结果也表明,RegCM3对发生在中国南方的持续高温天气具有一定的模拟能力。     

华北地区夏季降水模拟研究:区域气候模式性能评估

利用高分辨率区域气候模式Reg CM3对华北地区1991—2002年夏季气候进行了数值模拟,对照中国台站的实测资料,对模拟的华北地区夏季降水、温度进行了较为全面的比较,以检验模式的模拟性能。对平均场的模拟结果检验认为,该区域气候模式对华北地区夏季降水的空间分布模拟存在一定的误差,河套地区及黄河以南地区降水量接近实况,沿着太行山脉及东部沿海地区降水量明显偏多。模式对温度的模拟误差较小,较好地再现了气温的空间分布特征,但山西及以北地区模拟的温度略偏低。模式能够较好地模拟出华北地区夏季降水和气温的年际变化,成功再现了该区域降水和气温的异常变化。模式能够成功模拟出该区域降水和气温日变化特征,特别是对于逐年夏季的降水日变化过程的峰值和谷值均有成功表现,对于典型年份华北地区较强降水过程中降水发生的时间、落区、强度等也有再现能力,不足的是模拟的降水量比观测偏大。对于模式误差是否与地形或模式积云对流参数化方案等有关,需要进一步探讨。     

变暖背景下青藏高原夏季风变异及其对中国西南气候的影响

利用1951—2012年逐月NECP/NCAR-Ⅰ再分析资料和1960—2012年逐月中国西南地区116站常规气象要素资料,基于青藏高原地区夏季600 hPa涡度场特征,定义了新的青藏高原夏季风强度和位置指数,讨论在全球变暖背景下,青藏高原季风变化对中国西南地区气候的影响。青藏高原季风强度整体增强,在20世纪90年代末达到峰值后逐渐减弱,与北半球气温变化具有较好的一致性,位置变化相对独立。夏季青藏高原季风强度和中心经度位置对中国西南地区气候有显著影响。当青藏高原季风偏强时,西南地区水汽异常辐合,以阴天为主,日照偏短,蒸发减弱,气温日较差明显减小,降水偏多;上升运动在川渝地区发展深厚,云贵地区仅限于600 hPa以下,川渝地区气象要素变化更显著。当青藏高原季风位置偏东时,西南全区受异常下沉运动控制,气温偏高,四川中、西部和贵州、广西等地出现较强的水汽异常辐散,气温显著偏高,相对湿度偏低,降水偏少。进入21世纪以来,青藏高原季风强度和中心经度的反位相叠加,加剧了西南地区的干旱化。新的青藏高原季风指数不仅能反映青藏高原地区的季风环流特征,而且对中国西南气候变化具有较好的指示意义,可为中国汛期气候预测提供理论依据和技术支持。     

云微物理参数化对华北降雪影响的数值模拟

对发生在华北地区的一次降雪过程进行了中尺度数值模拟。结果表明,高纬强冷空气南下和低纬倒槽的水汽输送是造成这次长时间降雪过程的主要原因。采用混合方案的中尺度数值模拟表明,这次降雪天气不是对流云造成的,而是稳定性的非对流云降雪。敏感性试验也表明,采用其他积云参数化方案对模拟的降雪量基本没有影响。控制试验模拟的24h降雪量与实际观测比较吻合。模拟结果表明,当采用Dudhia简单冰相方案时,会有过多的云冰、过冷却水及雪;当采用Reisner 1混合相方案时,会有过多的云冰和雪;修改的各个Reisner 2方案对此次降雪的预报改进不大,但各个Reisner 2方案的敏感性试验中云冰混合比、过冷却水混合比和雪混合比稍微有差异。     

气候变化对东亚沙尘气溶胶影响的数值模拟

使用RegCM3-dust区域气候模式,单向嵌套MIROC3．2-hires全球模式输出结果,在IPCCA1B温室气体排放情景下,对中国及东亚地区进行了当代（1991年-2000年）和未来（2091年-2100年）水平分辨率为50km的气候以及沙尘气溶胶数值模拟试验。结果表明,模式对中国地区地面气温、降水和东亚沙尘气溶胶空间分布模拟较好。未来东亚沙尘气溶胶年平均起沙通量增加2％,其中12月-3月由于地表积雪量的减少而增加,4月-11月由于10m风速的减小而减少,不同强度的强起沙事件同样12月-3月增加,4月-11月减少。年平均沙尘气溶胶柱含量增加14％,其中3月-5月和8月略减少,其它月份增加。沙尘气溶胶引起地面（SRF）负辐射强迫和沙尘源区大气顶（TOA）正辐射强迫、下游地区TOA负辐射强迫,受沙尘气溶胶辐射强迫的影响,地面起沙通量和柱含量减少。     

The implications of climate policy for the impacts of climate change on global water resources

This paper assesses the implications of climate policy for exposure to water resources stresses. It compares a Reference scenario which leads to an increase in global mean temperature of 4 °C by the end of the 21st century with a Mitigation scenario which stabilises greenhouse gas concentrations at around 450 ppm CO₂e and leads to a 2 °C increase in 2100. Associated changes in river runoff are simulated using a global hydrological model, for four spatial patterns of change in temperature and rainfall. There is a considerable difference in hydrological change between these four patterns, but the percentages of change avoided at the global scale are relatively robust. By the 2050s, the Mitigation scenario typically avoids between 16 and 30% of the change in runoff under the Reference scenario, and by 2100 it avoids between 43 and 65%. Two different measures of exposure to water resources stress are calculated, based on resources per capita and the ratio of withdrawals to resources. Using the first measure, the Mitigation scenario avoids 8-17% of the impact in 2050 and 20-31% in 2100; with the second measure, the avoided impacts are 5-21% and 15-47% respectively. However, at the same time, the Mitigation scenario also reduces the positive impacts of climate change on water scarcity in other areas. The absolute numbers and locations of people affected by climate change and climate policy vary considerably between the four climate model patterns.