RCP4.5情景下中国人口对高温暴露度预估研究

基于CMIP5的逐日最高温度模拟资料、GGI情景数据库逐年代人口数据,在RCP4.5情景下,以对应栅格高温日数与人口数量的乘积作为人口对高温的暴露度指标,通过多模式集合平均预估未来中国人口对不同强度高温的暴露度变化。结果表明：相比于基准时段（1981-2010年）,中国人口对高温和强危害性高温的暴露度从2021-2040年开始明显增加,至2081-2100年暴露度分别增加了5.7倍和17.5倍;除了中国西部部分地区外,全国大部地区人群均受高温的影响,在21世纪中后期中东部大部人口对高温的暴露度超过10.0×10⁶人?d;相比基准时段,随着年代的增长,中国人口对强危害性高温的暴露度在范围和强度上均有明显增加;2081-2100年,人口对高温和强危害性高温的暴露度增幅减缓。从气象地理区域上看,未来各时段人口对高温、强危害性高温的暴露度均有一定程度增加,但增加明显的区域主要集中在华北、黄淮、江南和江淮地区,华南地区对强危害性高温的暴露度增幅较小。高温日数变化对全国人口对高温暴露度的变化所产生的作用最明显。多模式集合的预估结果可以为防控未来高温风险提供重要的参考价值。     

21世纪中国温湿复合型热事件及其人口暴露度预估

本研究采用湿黑球温度这一反映温度-湿度协同效应的指标,以区域气候模式预估试验和人口预估数据集为基础,对21世纪典型气候-社会经济情景下中国各等级温湿复合型热事件及其人口暴露度的变化进行了高分辨率预估。结果表明在SSP3-8.5（区域竞争路径）情景下全国总人口数量变化不大,但极端热事件的人口暴露度将大幅增加至基准时段的约3～5倍;在SSP1-2.6（可持续发展路径）情景下全国总人口数量明显下降,各等级高温日数在21世纪末期的增幅仅为SSP3-8.5情景下的约1/5,但极端热事件的人口暴露度仍将有所增加。人口暴露度的变化由气候变化因素主导,而人口变化相关的因素贡献较小。华南沿海地区是全国极端热事件增加最突出的区域。     

中国区域持续性高温事件时空变化特征研究

采用综合考虑高温事件温度强度、持续时间和发生面积等因子的区域持续性极端高温事件(regional con-tinual high temperature event,RCHTE)判别方法和指标体系,分析中国近50 a RCHTE的时空变化特征。研究表明,中国RCHTE发生强度和频次较多的地区主要位于中国西北(西北西部和内蒙古西部)和东南地区(黄淮南部、江淮、江汉、江南和华南南部等地),而中国东北和西南地区为RCHTE少发区;中国RCHTE发生频次、强度和影响面积在20世纪90年代前略呈减少趋势,90年代后呈现显著增加趋势,各指标在90年代末至21世纪初发生-突变,RCHTE增加趋势更为显著。     

中国土壤湿度的时空变化特征

基于中国155个农业气象观测站1981-2010年逐旬土壤湿度资料,分析了全国和12个气候区域0~50 cm逐层的土壤湿度时空分布规律,采用趋势分析和Cramér-von Mises（CVM）方法探究了土壤湿度的变化趋势及突变性。结果表明：西南、江淮、东北、江南、江汉、黄淮和华南地区各层土壤湿度均高于全国平均值,内蒙古地区最低;随着深度增加,西南地区土壤湿度增加最明显,仅青藏高原地区土壤湿度减小。不同区域0~50 cm各层土壤湿度年变化和季节变化差异明显,并具有阶段性特征,大部地区深层土壤湿度高于浅层;总体上,新疆、华南、华北、青藏高原、东北、黄淮地区1981-2010年土壤湿度减小趋势显著,其中新疆地区减小最为明显。除江淮地区外,各区域土壤湿度均存在较为明显的年际差异,突变时段主要集中在20世纪80年代后期至90年代初期、90年代后期两个时间段。     

CMIP5全球气候模式对华北平原气候的模拟和预估

以气候变暖为主要特征的全球气候变化对自然环境和农业生产有重要影响,准确预估未来不同气候情景下的气候变化能为应对其带来的负面影响提供必要的数据基础和科学依据。该文通过统计降尺度方法对CMIP5中33个全球气候模式(GCM)的未来气候情景数据进行时空降尺度处理,得到逐日站点数据,并基于多模式集合预估华北平原在两个典型气候情景(RCP4.5和RCP8.5)下未来气候变化的时空特征。结果表明:在时间变化上,2040年后温度在情景RCP8.5下的增幅远高于情景RCP4.5,至21世纪末增幅达到最高;太阳总辐射量变化趋势呈现明显的"减少—增加—稳定"特征;未来降雨量呈微弱上升趋势。在空间变化上,东部和西南部地区未来最高温度增幅最高,最低温度增幅呈现自西南向东北递增的空间格局;太阳辐射增幅表现为明显的"北低南高",而降雨增幅自西北向东南递减。2040s(2031-2060)阶段各主要气候因子(温度、太阳辐射和降雨)增幅较小,而2080s(2071-2100)阶段增幅加大;不同气候情景下各气候因子增幅差异较大,温度和降雨在情景RCP8.5下的增幅明显高于RCP4.5,而太阳辐射在情景RCP4.5下的增幅高于RCP8.5。     

2000-2015年石羊河流域植被覆盖度及其对气候变化的响应

内陆河流域植被覆盖度的敏感性是预测未来生物多样性变化的重要指标,是植被应对气候变暖的重要反馈。分析了2000-2015年MODIS-NDVI数据反演的植被覆盖度时空动态变化趋势,结合平均气温、降水量、日照时数、相对湿度、地面温度和蒸发量数据,研究了流域及各生态功能区的植被覆盖度与气候因子的相关性,探讨植被覆盖度变化过程中的气候因素制约方式,了解不同时空尺度下内陆河流域植被覆盖度在全球暖湿化过程中对气候的响应。结果表明：（1）石羊河流域平均植被覆盖度较低,上游的植被覆盖度59.4%,下游13.6%;2000-2015年,流域植被呈现改善趋势的面积远远大于退化的面积,盆地绿洲区植被覆盖度增加趋势最明显。流域植被总体恢复较好,但高海拔地区、城市和民勤绿洲的周边地区植被有不同程度的退化。（2）2000-2015年,石羊河流域各气候因子对植被覆盖度表现为不显著的相关关系,其中与降水量呈正相关的面积最大,与蒸发量呈负相关的面积最大;从上游到下游,植被生长与热量的相关程度逐渐变弱,与水分的相关程度则逐渐增强。（3）石羊河流域的植被覆盖度与气候因子的样条函数存在极显著的线性相关,水原涵养区和荒漠区的植被覆盖度对气候因子的响应较高;绿洲区的植被覆盖度对气候因子的响应相对较低。地面温度的变化是影响石羊河流域植被覆盖度空间格局变化的主要气候制约因素。     

中国县域高温人口暴露风险及其影响因素研究

随着全球气候变暖,人类活动加剧,高温热浪事件发生频率和强度增加,致使全球极端高温灾害发生,人类健康和城市系统受到严重威胁。以中国县域为研究单元,基于1960—2018年累计的高温日数、热浪频次、热浪持续时间和热浪强度表征高温热浪,并耦合人类社会因素对高温人口暴露风险及其影响因素进行分析。结果发现：(1)极端高温灾害认知经历了“天灾—人祸—共生”的转变过程,通过适应行为降低社会脆弱性提升恢复力,对缓解高温人口暴露风险尤为重要。(2)高温人口暴露风险存在较强的空间异质性,高风险区主要集聚在重庆、湖南、江西、浙江等南方地区;中等风险区出现在北京、河北等部分地区。(3)承灾体脆弱性是高温人口暴露风险增加的主要影响因子,其次为居住条件、非农人口比例、地形地貌等。     

1982—2014年中国沿海地区归一化植被指数(NDVI)变化及其对极端气候的响应

基于1982—2014年GIMMS NDVI3g数据集,分析中国沿海地区生长季归一化植被指数（NDVI）的时空变化特征,探讨NDVI对极端气温和极端降水年尺度和月尺度的响应特征。结果表明：中国沿海地区及其子区域NDVI均呈上升趋势,且该趋势具有一定持续性;江南及其以南各子区域的NDVI高于江南以北,但长江三角洲、珠江三角洲等地区NDVI下降较明显,而江南以北沿海地区NDVI多呈上升趋势。NDVI在东北沿海西部、华北和黄淮沿海各子区域与极端气温暖指数（暖昼日数和日最高气温的极高值）多呈负相关,在其他沿海地区多呈正相关。NDVI与极端气温冷指数（冷昼日数和日最低气温的极低值）在整个沿海地区基本呈负相关,且对冷指数的响应具有一定滞后性;江淮（含）以南各子区域的NDVI与气温日较差多呈正相关,以北基本呈负相关。NDVI在黄淮以北与极端降水之间一般呈正相关,在黄淮（含）以南和东北沿海中东部地区多呈负相关,黄淮（含）以北各子区域的NDVI对极端降水的滞后效应较明显。     

1961—2017年华北地区高温日数及高温热浪时空变化特征

利用华北地区85个气象站1961—2017年逐日最高气温资料,统计分析了华北地区高温日数及高温热浪（频次、持续时间、强度）的时空变化特征。结果表明：① 华北地区年高温日数整体呈增加趋势,自20世纪90年代中期之后年均高温日数明显增多;高温多出现在华北地区的南部和西部,华北地区大部分站点的高温日数呈增加趋势。② 就气候平均态而言,高温初日有略提前趋势,高温终日则明显推迟;空间上,绝大多数台站的高温终日呈推迟的趋势,其中京津冀中北部地区尤为明显。③ 累计高温热浪次数、轻度和中度热浪次数均整体增加,并在1990年左右明显由少变多,重度热浪次数增加趋势更为显著;1987年之后,平均每次高温热浪事件的高温有效积温明显增加,表明高温热浪的平均强度增大。④ 不同等级高温热浪总频次的空间分布特征相近,高频次区域均集中在内蒙古西部、山西西南部和河北南部;热浪累计频次的变化趋势在内蒙和山西以增多为主,在京津冀地区以减少为主。除山西南部和河北南部的个别站点以外,绝大多数站点的热浪平均持续天数和平均高温有效积温的变化呈增多增强趋势。总体来看,华北大部分区域自20世纪90年代以来,高温日数及热浪事件明显增强,同时存在明显的空间差异,研究结果将有助于进一步认识华北高温的区域性特征。     

中国综合气候变化风险区划

气候变化作用于自然环境与社会经济系统,产生一系列影响。随着未来社会经济发展,气候变化危险性与自然环境和社会经济承险体耦合形成有规律的风险时空格局。将此时空格局系统化表达即是综合气候变化风险区划,是适应气候变化的科学基础之一。本文基于RCP 8.5下的近中期（2021-2050年）气候情景,分析了中国未来气温和降水变化趋势与速率,评价了干旱、高温热浪以及洪涝等极端事件危险性,选取人口、经济、粮食生产和生态系统等承险体风险作为综合风险定量评估的指标。在系统性、主导因素以及空间连续性原则的指导下,提出中国综合气候变化风险区划三级区域系统方案,划分出8个气候变化敏感区、19个极端事件危险区和46个承险体综合风险区。结果发现：2021-2050年RCP 8.5情景下中国的气候变化高风险区主要包括：华北弱暖增雨敏感区,华北平原热浪危险区,人口经济粮食高风险区;华南—西南弱暖增雨敏感区,黔滇山地热浪危险区,生态经济粮食人口高风险区;华南沿海涝热危险区,生态粮食经济人口高风险区。中国综合气候变化风险区划涵盖了气候变化情景、极端事件发生、社会经济与生态系统的可能损失信息,可以为国家或地方应对气候变化及气候变化风险管理提供科技支撑。     

Projected changes in population exposure to extreme heat in China under a RCP8.5 scenario

Overall population exposure is measured by multiplying the annual average number of extremely hot days by the number of people exposed to the resultant heat. Extreme heat is also subdivided into high temperature (HT) and extremely high temperature (EHT) in cases where daily maximum temperature exceeds 35°C and 40°C, respectively. Chinese population exposure to HT and EHT over four periods in the future (i.e., 2021–2040, 2041–2060, 2060–2081 and 2081–2100) were projected at the grid cell level in this study using daily maximum temperature based on an ensemble mean of 21 global climate models under the RCP8.5 scenario and with a population projection based on the A2r socio-economic scenario. The relative importance of population and climate as drivers of population exposure was evaluated at different spatial scales including national and meteorological geographical divisions. Results show that, compared with population exposure seen during 1981–2010, the base period, exposure to HT in China is likely to increase by 1.3, 2.0, 3.6, and 5.9 times, respectively, over the four periods, while concomitant exposure to EHT is likely to increase by 2.0, 8.3, 24.2, and 82.7 times, respectively. Data show that population exposure to HT is likely to increase significantly in Jianghuai region, Southwest China and Jianghan region, in particular in North China, Huanghuai region, South China and Jiangnan region. Population exposure to EHT is also likely to increase significantly in Southwest China and Jianghan region, especially in North China, Huanghuai, Jiangnan, and Jianghuai regions. Results reveal that climate is the most important factor driving the level of population exposure in Huanghuai, Jianghuai, Jianghan, and Jiangnan regions, as well as in South and Southwest China, followed by the interactive effect between population and climate. Data show that the climatic factor is also most significant at the national level, followed by the interactive effect between population and climate. The rate of contribution of climate to national-level projected changes in exposure is likely to decrease gradually from ca. 70% to ca. 60%, while the rate of contribution of concurrent changes in both population and climate is likely to increase gradually from ca. 20% to ca. 40% over the four future periods in this analysis.     

基于标准化降水指数的1960—2011年中国不同时间尺度干旱特征

利用1960—2011年中国566个气象站逐日降水资料,采用标准化降水指数对近52年中国的干旱特征进行了详细分析。结果表明：近52年来,中国存在一条由东北向西南延伸的干旱趋势带,东北、内蒙古中东部、华北、西北地区东部以及西南地区东部趋于干旱,而西北地区西部的北疆地区、青海中部以及西藏中北部等地呈显著变湿趋势;华北地区干旱化主要是夏季趋于干旱引起的,东北和西南地区的干旱化主要是夏、秋季趋于干旱引起的,西北地区东部和长江中下游地区主要是春、秋季趋于干旱。东北地区20世纪70年代和2000年后轻旱以上日数较多,60年代干旱日数最少;华北地区和西北地区东部90年代最多,60—80年代旱日较少;西南地区东部2000年后干旱日数最多,60—70年代较少;长江中下游地区60年代和21世纪后干旱日数偏多,80年代较少。60年代,易旱区主要位于西北地区中、西部以及长江中下游部分地区;70年代,西北西部和东北地区是干旱的高发区;80年代,易旱区位于华北、黄淮、内蒙古中西部以及西南东部等地;90年代,易旱区转移到中部,西北地区东南部、华北、黄淮、江淮以及江汉等地是干旱的高发区;进入21世纪后,东北、内蒙古东部、西北地区东部、西南东部以及长江中下游的部分地区干旱高发。     

基于社会脆弱性的中国高温灾害人群健康风险评价

本研究通过综合考虑高温胁迫、社会脆弱性和人口暴露,提出基于社会脆弱性的高温灾害风险评价框架,结合气象数据、遥感数据、社会经济数据构建多元数据融合的评价指标体系,开展全国分县高温灾害风险评价。研究结果表明,高温灾害脆弱性热点区域主要集中在中国新疆西部、豫西皖北交界处、四川盆地、洞庭湖流域、广西境内珠江流域;而华中地区湖北江汉平原和湖南洞庭湖流域、西南地区四川省和重庆市交界处的四川盆地、华东地区江浙沪一带、华南珠江流域,则是中国突出的高温灾害风险热点区。高温灾害脆弱性热点区和高温灾害风险热点区的分布出现比较明显的差异,高温灾害脆弱性热点区主要分布于高温胁迫较高或社会经济较差的不发达地区,区域人群由于经济上的适应能力较差而受到高温威胁的概率较大;而高温灾害风险则强调灾害一旦发生时的可能损失,其热点区域主要分布于人口聚集、经济较为发达的大城市区域。就主导因子分区来说,高温胁迫主导区域主要为平原、盆地以及大江大河流域,社会脆弱性主导区域主要位于经济欠发达地区以及脆弱性人群聚集区;人口暴露主导区域则主要集中在人口密集的中心城市和沿海地区。     

Northward-shift of temperature zones in China’s eco-geographical study under future climate scenario

Despite the well-documented effects of global climate change on terrestrial species’ ranges, eco-geographical regions as the regional scale of ecosystems have been poorly studied especially in China with diverse climate and ecosystems. Here we analyse the shift of temperature zones in eco-geographical study over China using projected future climate scenario. Projected climate data with high resolution during 1961–2080 were simulated using regional climate model of PRECIS. The number of days with mean daily temperature above 10℃ and the mean temperature of January are usually regarded as the principal criteria to indicate temperature zones, which are sensitive to climate change. Shifts due to future climate change were calculated by comparing the latitude of grid cells for the future borderline of one temperature zone with that for baseline period (1961–1990). Results indicated that the ranges of Tropical, Subtropical, Warm Temperate and Plateau Temperate Zones would be enlarged and the ranges of Cold Temperate, Temperate and Plateau Sub-cold Zones would be reduced. Cold Temperate Zone would probably disappear at late this century. North borderlines of temperature zones would shift northward under projected future climate change, especially in East China. Farthest shifts of the north boundaries of Plateau Temperate, Subtropical and Warm Temperate Zones would be 3.1°, 5.3° and 6.6° latitude respectively. Moreover, northward shift would be more notably in northern China as future temperature increased.     

未来气候情景下中国生态地理区域系统温度带的北移(英文)

Despite the well-documented effects of global climate change on terrestrial species' ranges,eco-geographical regions as the regional scale of ecosystems have been poorly studied especially in China with diverse climate and ecosystems.Here we analyse the shift of temperature zones in eco-geographical study over China using projected future climate scenario.Projected climate data with high resolution during 1961-2080 were simulated using regional climate model of PRECIS.The number of days with mean daily temperature above 10℃ and the mean temperature of January are usually regarded as the principal criteria to indicate temperature zones,which are sensitive to climate change.Shifts due to future climate change were calculated by comparing the latitude of grid cells for the future borderline of one temperature zone with that for baseline period(1961-1990).Results indicated that the ranges of Tropical,Subtropical,Warm Temperate and Plateau Temperate Zones would be enlarged and the ranges of Cold Temperate,Temperate and Plateau Sub-cold Zones would be reduced.Cold Temperate Zone would probably disappear at late this century.North borderlines of temperature zones would shift northward under projected future climate change,especially in East China.Farthest shifts of the north boundaries of Plateau Temperate,Subtropical and Warm Temperate Zones would be 3.1°,5.3° and 6.6° latitude respectively.Moreover,northward shift would be more notably in northern China as future temperature increased.     

Simulation and projection of climate change using CMIP6 Muti-models in the Belt and Road Region

Climate condition over a region is mostly determined by the changes in precipitation, temperature and evaporation as the key climate variables. The countries belong to the Belt and Road region are subjected to face strong changes in future climate. In this paper, we used five global climate models from the latest Sixth Phase of Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6) to evaluate future climate changes under seven combined scenarios of the Shared Socioeconomic Pathways and the Representative Concentration Pathways (SSP1-1.9, SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, SSP4-3.4, SSP4-6.0 and SSP5-8.5) across the Belt and Road region. This study focuses on undertaking a climate change assessment in terms of future changes in precipitation, air temperature and actual evaporation for the three distinct periods as near-term period (2021-2040), mid-term period (2041-2060) and long-term period (2081-2100). To discern spatial structure, K?ppen-Geiger Climate Classification method has been used in this study. In relative terms, the results indicate an evidence of increasing tendency in all the studied variables, where significant changes are anticipated mostly in the long-term period. In addition to, though it is projected to increase under all the SSP-RCP scenarios, greater increases will be happened under higher emission scenarios (SSP5-8.5 and SSP3-7.0). For temperature, robust increases in annual mean temperature is found to be 5.2 °C under SSP3-7.0, and highest 7.0 °C under SSP5-8.5 scenario relative to present day. The northern part especially Cold and Polar region will be even more warmer (+6.1 °C) in the long-term (2081-2100) period under SSP5-8.5. Similarly, at the end of the twenty-first century, annual mean precipitation is inclined to increase largely with a rate of 2.1% and 2.8% per decade under SSP3-7.0 and SSP5-8.5 respectively. Spatial distribution demonstrates that the largest precipitation increases are to be pronounced in the Polar and Arid regions. Precipitation is projected to increase with response to increasing warming most of the regions. Finally, the actual evaporation is projected to increase significantly with rate of 20.3% under SSP3-7.0 and greatest 27.0% for SSP5-8.5 by the end of the century. It is important to note that the changes in evaporation respond to global mean temperature rise consistently in terms of similar spatial pattern for all the scenarios where stronger increase found in the Cold and Polar regions. The increase in precipitation is overruled by enhanced evaporation over the region. However, this study reveals that the CMIP6 models can simulate temperature better than precipitation over the Belt and Road region. Findings of this study could be the reliable basis for initiating policies against further climate induced impacts in the regional scale.     

甘肃省夏季异常高温及其环流特征分析

利用甘肃省62个气象观测站1960—2003年6—8月逐日最高气温、高度场和温度场格点资料,分析了高温极值、高温范围、高温持续时间的变化,并对历史上出现的四次极端高温天气过程的环流形势特征进行了分析。结果表明：甘肃河西地区极端最高气温各月之间的差异大,6月极端值最小,7月极端值最大,7月极端最高气温线性变化略呈上升趋势,6月、8月线性变化呈下降趋势,20世纪90年代极端最高气温增温不明显。河东地区极端最高气温各月之间的差异小,7月、8月的变化呈上升趋势,1995—2002年的增温明显。6月全省最大范围的高温天气出现在60年代;7月,90年代后期出现大范围高温天气的年份明显比以前增多。7月持续高温时间在90年代明显增长。100 hPa南亚高压,300 hPa暖中心、500 hPa副热带高压闭合单体控制西北地区上空,对流层上下层暖高压中心相对应,中心位置基本一致时,将出现大范围、持续性的异常高温天气。