全球气候变化中的云辐射反馈作用研究进展

云的形成过程及其类型复杂多样,在气候系统中发挥着重要作用.在当前气候背景下,云在大气顶的净辐射效应为负值,即对地气系统起着强烈的冷却作用.云反馈过程是当前气候变化研究中不确定性最大的因子之一,其强度会随时间、空间、云量、云高、云光学厚度等发生变化.目前,观测研究和气候模拟都表示全球平均云反馈为正值,以热带高云高度反馈和热带海洋低云量反馈两个正反馈为主,但是云反馈仍然存在较大的不确定性.在温室气体驱动的全球变暖下云如何对气候系统进行反馈至关重要,它直接影响气候敏感度的估算并决定着气候模式对未来全球变暖预估的准确性.因此,云反馈强度也会在很大程度上影响温室气体减排政策的制定.为此,本文回顾了云在气候系统中反馈作用的最新研究进展,指出了该研究领域当前面临的关键挑战,最后,对未来需要开展的研究进行了讨论与展望,以期为全球和东亚区域云辐射物理过程模拟、模式不确定性分析以及未来气候变化和全球变暖预估等方面的研究提供系统的科学参考.     

“人造火山喷发”为地球降温

人类向大气中排放越来越多的二氧化碳等温室气体,造成全球气候变暖。虽然人类早已经意识到这个问题,各国也在呼吁减少碳排放,但在全球经济发展的大浪潮中,“碳减排”似乎并没有立竿见影的效果。甚至有一种观点直接指出,如果靠牺牲经济发展来达到减少碳排放,那是根本行不通的。为了抑制全球气候变暖,除了减少碳排放,是否还有其他方法呢？     

核能家庭与低碳经济

煤炭、石油、天然气等化石能源把人类推向了工业社会,与此同时,温室气体排放急剧增加,全球气候变暖日益严重,“低碳经济”由此应运而生。新能源在低碳经济中发挥着主力军的作用。     

全球变暖背景下东亚气候变化的最新情景预测

在最新的SRES A2和B2温室气体排放情景下,利用国际上7个气候模式针对未来全球变暖的数值模拟结果,本文着重分析了东亚区域气候21世纪的变化趋势. 研究揭示：中国大陆年均表面气温升高过程与全球同步,但增幅在东北、西部和华中地区较大,且表现出明显的年际变化;全球年均表面气温增幅纬向上大体呈带状分布,两极地区最为明显,并在北极地区达到最大;此外,21世纪后半段北半球高纬度地区的年平均强升温幅度主要来自于冬季增温. 在21世纪前50年,温室气体含量的增加除在一定程度上会增加青藏高原大部分夏季降水量外,不会对中国大陆其余地区的年、季节平均降水量产生较大影响;但持续的温室气体含量增加将最终导致大陆降水量几乎是全域性的增加.     

新思路解决气候变暖

为了应对全球气候变暖,人们己经提出和实施了许多方案,比如,大力支持太阳能和风能等绿色能源的利用、大力推广低能耗的家用电器等器具、广泛开展节能减排话动等,以减少大气保温气体的排放。但是不少人担心,这些个体或群体所采取的措施在遏制全球气候变暖方面是否真正能够很快见效？如果按照目前的思路走下击,我们仍不能很快控制全球气候变暖的势头,那么,我们是否需要另辟蹊径,走出另一条新路？     

气候变化对湖库水环境的潜在影响研究进展

本文着重归纳气候变化对湖库热力特性、冰期、溶解氧、营养盐、浮游植物和水生植物等方面的影响规律,探讨气候变化对湖库水环境潜在影响的区域差异,讨论现有研究方法的优缺点和发展前景.研究表明,气候变暖对湖库物理过程的影响最为显著;热带草原气候和温带海洋性气候对于气候变暖和降雨变化的响应较其他气候类型突出;气候变化对湖库水环境的影响效果具有两面性.通过分析各气候类型中气候变暖对磷水平的潜在影响差异表明,亚热带季风气候的湖库更可能受气候变暖的影响趋于富营养状态.在今后研究中,建议深入开展各气候类型中区域性气候变化对湖库水环境影响的实例研究.     

太阳、气候、饥荒与民族大迁移

古气候研究表明 ,近 40 0 0a以来有 4个全球气候变冷时期 ,即在公元前2 0 0 0年、公元前 80 0年、公元 40 0年及公元 1 6 0 0年左右的几个世纪———这种准周期性与太阳活动的周期性变化有关 .全球温度变化影响了地区降水形式 :在气候变冷期 ,欧洲北部变得更潮湿 ,而中低纬度地区变得更干旱 .这两种变化形式都不利于农业生产 .历史记载表明 ,历史上民族大迁移是由于庄稼歉收和大面积饥荒 ,而不是逃离战争 ,公元 2和 3世纪的日尔曼部落的大迁移就是一个例子 .化石燃料的燃烧引起二氧化碳的加速排放 ,这终将会导致全球变暖 ,不过历史记载表明 ,总体来说 ,全球变暖对人类是一个福音 .反之 ,全球变冷会导致农业减产、饥荒和民族大迁移 .也许当前最重要的任务不是用计算机来模拟温室效应对全球气候的影响 ,而是进行水利和农业研究以确保不断增长的人口的食物供应 .     

当前威胁人类生存的十大环境问题

正(一)全球气候变暖由于人口的增加和人类生产活动的规模越来越大,向大气释放的二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、氯氟碳化合物、四氯化碳、一氧化碳等温室气体不断增加,导致大气的组成发生变化,大气质量受到影响,气候有逐渐变暖的趋势。较高的温度可使极地冰川融化,淹没一些海岸地区。全球变暖还可能影响到降雨和大气环流的变化,使气候反常,易造成旱涝灾害,这些都可能导致生态系统发生变化和破坏,对人类生活产生一系列重大影响。     

区域气候模式RegCM3对华北地区未来气候变化的数值模拟

采用高水平分辨率区域气候模式进行区域未来气候变化预估,对理解全球增暖对区域气候的潜在影响和科学评估区域气候变化有很好的参考价值.这里对国家气候中心使用25 km高水平分辨率区域气候模式RegCM3单向嵌套全球模式MIROC3.2_hires在观测温室气体(1951—2000)和IPCC A1B温室气体排放情景下(2001—2100)进行的共计150年长时间模拟结果,进行华北地区未来气温、降水和极端气候事件变化的分析.模式检验结果表明:模式对当代(1981—2000)气温以及和气温有关的极端气候事件(霜冻日数、生长季长度)的空间分布和数值模拟较好;对降水及和降水有关的极端气候事件(强降水日期、降水强度、五日最大降水量)能够模拟出它们各自的主要空间分布特征,但在模拟数值上存在偏大、偏强的误差.和全球模式驱动场相比,区域模式模拟的气温、降水和极端气候事件有明显的改进.2010—2100年华北地区随时间区域平均气温升高幅度逐渐增大,随之霜冻日数逐渐减少,生长季长度逐渐增多;同时随温室效应的不断加剧,未来降水呈增加的趋势,强降水日期和五日最大降水量逐渐增多、降水强度逐渐增大.从空间分布看,21世纪末期(2081—2100)气温、降水以及有关的极端气候事件变化比21世纪中期(2041—2060)更加明显.     

区域气候模式RegCM3对华北地区未来气候变化的数值模拟

采用高水平分辨率区域气候模式进行区域未来气候变化预估,对理解全球增暖对区域气候的潜在影响和科学评估区域气候变化有很好的参考价值.这里对国家气候中心使用25 km高水平分辨率区域气候模式RegCM3单向嵌套全球模式MIROC3.2_hires在观测温室气体(1951—2000)和IPCC A1B温室气体排放情景下(2001—2100)进行的共计150年长时间模拟结果,进行华北地区未来气温、降水和极端气候事件变化的分析.模式检验结果表明:模式对当代(1981—2000)气温以及和气温有关的极端气候事件(霜冻日数、生长季长度)的空间分布和数值模拟较好;对降水及和降水有关的极端气候事件(强降水日期、降水强度、五日最大降水量)能够模拟出它们各自的主要空间分布特征,但在模拟数值上存在偏大、偏强的误差.和全球模式驱动场相比,区域模式模拟的气温、降水和极端气候事件有明显的改进.2010—2100年华北地区随时间区域平均气温升高幅度逐渐增大,随之霜冻日数逐渐减少,生长季长度逐渐增多;同时随温室效应的不断加剧,未来降水呈增加的趋势,强降水日期和五日最大降水量逐渐增多、降水强度逐渐增大.从空间分布看,21世纪末期(2081—2100)气温、降水以及有关的极端气候事件变化比21世纪中期(2041—2060)更加明显.     

宁金岗桑冰芯不溶性微粒的岩石磁学性质及其环境意义

冰芯中所含不溶性微粒与大气粉尘沉降过程密切相关,是重建气候环境变化的良好载体.本文对宁金岗桑冰芯（56m,公元1864～2007年）样品中不溶性微粒进行了系统的岩石磁学研究.结果表明,不溶性微粒的载磁矿物以低矫顽力、准单畴颗粒的磁铁矿为主.在过去的144年中,磁性矿物的粒径无显著变化.但是其含量（饱和等温剩磁指标）变化以～1980年为界,之前变化稳定,之后显著增多.这一现象与青藏高原及北半球的气温变化在大的趋势上具有良好的相似性.我们认为磁性颗粒的增加与气候变暖有着一定的关系.其可能的机制是：在大的时间尺度上,气候变暖导致的冰川退缩和局地气候不稳定使得冰芯中含有磁性矿物的大颗粒物质增多,而与年降水变化相关的沙尘天气频率相关性较弱.因此,青藏高原冰芯不溶性微粒的饱和等温剩磁可能在趋势上反映了气候变暖,为研究该区大气粉尘的沉降过程提供新参数.     

气候变化对中亚五国粮食安全的影响

随着全球气候变暖趋势的逐渐加剧,气候变化对粮食安全造成的影响引发社会各界广泛关注.中亚国家深处亚洲内陆,生态环境脆弱,农业技术较低,面临着严峻的气候变化威胁.基于1990～2019年中亚五国的面板数据,构建了C-D-C模型,研究气候变化对该区粮食安全的影响,并预测未来发展趋势.研究发现,过去30年中亚五国粮食安全水平整体呈上升趋势,其中哈萨克斯坦粮食安全指数较高,而塔吉克斯坦粮食安全水平较低.年均温和年降水对五国的粮食安全影响存在倒U型关系,其中对哈萨克斯坦粮食安全的积极影响最大;极端高温和极端低温对中亚五国粮食安全具有显著的负向影响,其中对土库曼斯坦粮食安全的消极影响最大;霜冻日数对粮食安全的影响不显著.未来气候预测结果显示, 2030～2090年中亚气温和降水量有继续升高趋势,整体将对五国粮食安全具有持续抑制作用.建议各国提高气候风险认识,加强气候科学研究,提前制定多方适应策略;同时,加强国际合作,有效减少温室气体排放,强化保障粮食安全的能力.     

气候变暖和营养水平对洱海浮游植物的长期影响(1980-2009年)

气候变暖下湖泊富营养化进程是近年研究热点之一.本文对1980-2009年期间洱海富营养化进程研究发现,水体总磷、总氮与气温均呈升高趋势.气温、水体总磷和总氮均能显著促进浮游植物增长.统计分析表明,气温对浮游植物增长的促进作用不受水体总氮、总磷的影响;水体总磷对浮游植物增长的促进作用不受气温的影响,受水体总氮的影响;水体总氮对浮游植物增长的促进作用不受气温和水体总磷的单独影响,受它们共同的影响.因此,气候变暖与营养水平的增加共同促进了洱海的富营养化进程.     

三峡气候的基本特征和成因的初步研究

使用１９５９年２、４、７月长江三峡的气候考察资料,揭示了三峡河谷主要气候要素（温度、湿度、风）的时空变化的基本规律,分析了高度、地形、水体等因子对三峡气候形成的作用及其在不同季节的表现。     

全球变暖魔咒

正极端天气的背后,其实是温室效应导致的全球变暖。全球变暖的后果,会使全球降水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上升等,既危害自然生态系统的平衡,更威胁人类的食物供应和居住环境。现在多数人普遍认为,是全球变暖导致越来越频繁的极端天气。全球气候变暖是一种"自然现象"。人们焚烧化石矿物或砍伐森林并将其     

北极冰川融化

全球气候变暖最明显的证据就是极地冰川开始大面积融化。联合国秘书长潘基文在北极考察,当看到一些冰川因融化而呈现光秃秃的面貌时,感到非常震惊。潘基文表示,“与世界上的其他地方相比,北极变暖奇勺速度要怏得多。我们必须立印采取行动来遏制这一趋势。“2007年,英国《每日邮报》公布了一张挪威北极地区冰川融化的照片,     

沙漠荒凉的真正原因不是缺水

研究人员发现,沙漠土壤中缺乏植物所必需的氮。而且,随着全球气候变暖的加剧,沙漠土壤中残存的可怜的一点氮肥也不断变成气体挥发到大气中。土壤中氮的不断流失,导致能够生存的植物也越来越少。沙漠的零星绿色将逐渐被气候变暖所扼杀。沙漠的未来令人担忧。     

气候变化科学进展及未来趋势

研究气候变化的重要性 气候问题的发展过程,从上世纪70年代起,首先从科学出发讲到人类温室气体排放如何增强了温室气体效应的问题,进一步提到温室气体如何引起气候变化。气候变化就会影响气候系统的变化,比如降水、暴雨、2008年的冻害。气候系统的变化又会导致生态环境的变化,如草地,森林,山地,湖泊等。这些都与我们人类息息相关。这些变化会不会影响经济的发展呢,     

影响气候系统模式温室气体敏感度的反馈过程——基于FGOALS模式的研究

气候系统模式对特定温室气体的敏感度对未来气候变化的预估结果至关重要.为理解影响气候模式对温室气体敏感度的关键反馈过程,本文利用瞬间4倍CO2强迫试验,研究了LASG/IAP两个版本的气候系统模式FGOALS-s2和FGOALS-g2的气候响应.将全球平均地表气温(SAT)的变化作为衡量气候模式响应的主要标准.根据SAT的响应随时间的变化趋势,将150年的试验结果分为两个时段:前20年为快响应阶段,后130年为慢响应阶段.采用国际通用的Gregory方法分别估计4倍CO2引起的辐射强迫和平衡态气候敏感度.结果表明,FGOALS-s2中水汽的响应偏强使估算的CO2辐射强迫比FGOALS-g2强7.1%.平衡态气候敏感度定义为2倍CO2强迫下达到新的平衡态时全球平均SAT的变化,其在FGOALS-s2和FGOALS-g2中分别约为4.5和3.7 K,前者较之后者偏强21.6%.FGOALS-s2敏感度大是由于快响应阶段的水汽和反照率正反馈过程偏强,表现为水汽含量的增加和海冰的减少均太快.在慢响应阶段,尽管FGOALS-s2的水汽及反照率正反馈仍然较强,但FGOALS-s2的总负反馈强于FGOALS-g2,这是因为FGOALS-s2中云短波负反馈更强,补偿了其较弱的晴空负反馈.FGOALS-s2中云短波负反馈偏强主要是由于总云量以及云水路径正响应过强.云短波反馈的不确定性是总反馈不确定性的主要来源.     

温室效应对未来长江中下游地区温度和降水变化的影响

使用全球海气耦合模式和区域气候模式,对人类活动影响导致的温室气体和气溶胶增加引起的长江中下游地区的气候变化进行了分析研究.全球模式部分使用的是IPCC数据分发中心提供的5个模式模拟结果,包括IS92a中未来温室气体增加(GG)以及温室气体和硫化物气溶胶共同增加(GS)和A2、B2共4种排放情景.分析表明在温室气体增加的情况下,这里未来的地面气温变化与全球和全国一样,都呈增加趋势.以GG和GS为例,GG情景下,这一地区的变暖幅度在21世纪末期达到4.2℃, GS情景下达到3.1℃.但总体来说这里的变暖幅度较全球和中国其它大部分地区小.各个季节中,冬春季的增温幅度大于夏秋季.对降水的分析表明,GG情景下长江中下游地区是中国降水增加较少的地区之一,而在GS情景下,降水将出现微弱的减少.区域气候模式的模拟,在气温变化方面得到的结果和全球模式类似.但降水与全球模式的结果有所差别,主要表现在降水增加的季节分布不同上,模拟结果中降水增加最多的是冬季和夏季(增加值分别为44%和23%),而春秋季的降水将减少.