多区域气候模式集合对中国径流深的模拟评估和未来变化预估

对5组区域气候模式集合模拟的中国径流深进行评估,并且预估了温室气体高排放情景RCP8.5下的未来变化。结果表明：多区域气候模式集合结果能够基本模拟出径流深的观测特征,对年径流深的空间分布特征模拟较好,但量值存在一定的系统偏差,特别是黄河中游、海河和松辽河存在明显的正偏差,且对全国9个流域片中东南、西南和西北诸河的年内分配总体模拟效果相对较差。未来到21世纪末,全国平均年径流深在各个时段都以增加为主,增加幅度多在5%以内。未来变化存在明显的空间差异,大致表现为“北增南减”的分布特征,但不会改变中国水资源南多北少的空间格局;其中,黄河、西南和西北诸河流域片呈显著的增加趋势,淮河、长江和东南诸河流域片呈现显著的减少趋势,海河、松辽和珠江流域的变化趋势不显著。21世纪末期各地的变化多在±30%以内,且多模式预估的正负变化一致性较高。到21世纪末期,各流域片平均的径流深季节分配总体特征没有明显变化,径流深的最大月份基本维持不变,分配比例的数值有±2%以内的变化,且各季节的增减变化存在明显流域间差异。     

6.25 km高分辨率降尺度数据对21世纪长江经济带极端气候事件及其风险的集合预估

使用基于动力降尺度和统计降尺度方法得到的RCP4.5情景下的6.25 km高分辨率联合降尺度预估数据集,对长江经济带未来极端气候事件及其造成的风险展开评估和预估。结果表明：降尺度预估数据能较好的再现各极端温度指数和大部分极端降水指数的空间分布,但一些极端降水指数的偏差略大。未来长江经济带极端热事件将增加,冷事件减少;长江中游东部和下游的极端降水事件将增加,上游地区东南部发生干旱事件的可能性大。长江经济带以及上游、中游和下游3个分区的高温事件和强降水事件的国内生产总值（GDP）暴露度都将增加;人口暴露度呈先增后降的变化趋势。高温事件的GDP暴露度的分布因子和非线性因子的贡献同样重要,人口暴露度中分布因子的影响更大;强降水事件的暴露度主要取决于GDP或人口分布因子。     

温室气体稳定浓度情景下中国地区温度和降水变化

 利用参与IPCC第四次评估报告（AR4）的多个全球气候系统模式的输出结果,着重分析了2101-2198年温室气体浓度稳定在720 mL/m3和550 mL/m3水平时（S 720和S 550情景）,中国地区地表温度与降水的时空变化特征。结果表明：1) 当温室气体浓度稳定不变时,22世纪中国地表温度仍将呈上升趋势,增温幅度为0.4℃/100a,但升温趋势平缓,幅度明显小于SRES A1B（中等排放）和B1（低排放）情景,冬、春季增温显著且高纬地区增温明显大于低纬地区,夏、秋季次之,因此季节间的温差将会变小;2) S 720（S 550）情景下年平均降水增加幅度基本稳定在11%（8%）左右,冬季降水增加显著,且增幅从南向北逐渐增大,春季次之,夏、秋季大部分地区降水将减少10%～30%。     

Regional variability of climate change hot-spots in East Asia

The regional climate change index (RCCI) is employed to investigate hot-spots under 21st century global warming over East Asia. The RCCI is calculated on a 1-degree resolution grid from the ensemble of CMIP3 simulations for the B1, A1B, and A2 IPCC emission scenarios. The RCCI over East Asia exhibits marked sub-regional variability. Five sub-regional hot-spots are identified over the area of investigation: three in the northern regions (Northeast China, Mongolia, and Northwest China), one in eastern China, and one over the Tibetan Plateau. Contributions from different factors to the RCCI are discussed for the sub-regions. Analysis of the temporal evolution of the hot-spots throughout the 21st century shows different speeds of response time to global warming for the different sub-regions. Hot-spots firstly emerge in Northwest China and Mongolia. The Northeast China hot-spot becomes evident by the mid of the 21st century and it is the most prominent by the end of the century. While hot-spots are generally evident in all the 5 sub-regions for the A1B and A2 scenarios, only the Tibetan Plateau and Northwest China hot-spots emerge in the B1 scenario, which has the lowest greenhouse gas (GHG) concentrations. Our analysis indicates that sub-regional hot-spots show a rather complex spatial and temporal dependency on the GHG concentration and on the different factors contributing to the RCCI.     

6.25 km高分辨率降尺度数据对雄安新区及整个京津冀地区未来极端气候事件的预估

基于RCP4.5情景下6.25 km高分辨率统计降尺度数据,使用国际上通用的极端气候事件指数,分析雄安新区及整个京津冀地区未来极端气候事件的可能变化。首先对当代模拟结果进行评估,结果表明,集合平均模拟可以较好地再现大部分极端气候事件指数的分布,且对与气温有关的极端气候事件指数模拟效果较好。但也存在一定偏差,特别是对连续干旱日数(CDD)的模拟效果相对较差。集合平均的预估结果表明,未来在全球变暖背景下,雄安新区及整个京津冀地区均表现为极端暖事件增多,极端冷事件减少,连续干旱日数减少,极端强降水事件增多。具体来看,到21世纪末期,日最高气温最高值(TXx)和日最低气温最低值(TNn)在整个区域上都是增加的,大部分地区增加值分别超过2.4℃和3.2℃;夏季日数(SU)和热带夜数(TR)也都表现为增加,但两者的变化分布基本相反,其中SU在山区增加幅度较大,平原地区增加幅度较小,而TR在平原地区的增加值较山区更显著,两个指数未来增加值分别为20~40 d和5~40 d;霜冻日数(FD)和冰冻日数(ID)都表现为减少,减少值分别超过10 d和5 d;与降水有关的极端气候事件指数,CDD、降雨日数(R_1mm)和中雨日数(R_10mm)的变化均以减少为主,但数值较小,一般都在?10%~0之间;最大5 d降水量(R_X5day)、降水强度(SDII)和大雨日数(R_20mm)主要表现为增加,增加值一般在0~25%之间。从区域平均的变化来看,与气温有关的极端气候事件指数的变化趋势较为显著,与降水有关的极端气候事件指数变化趋势较小。两个区域对比来看,雄安新区模式间的不确定性更大,反映出模式对较小区域模拟的不足。     

辐射参数化方案对气候模拟和回报的影响

研究两种不同辐射参数化方案(Morcrette 方案和Ritter方案)对一个大气环流模式及其与一个海洋环流模式的耦合模式的模拟和回报效果的影响. 大气模式的模拟结果表明,采用Morcrette方案模拟的降水较采用Ritter方案有明显改进.采用Morcrette辐射方案的大气模式对夏季500 hPa高度场的模拟比采用Ritter方案的大气模式有明显改进,但对冬季500 hPa高度场的模拟没有改进.大气-海洋耦合模式的20年夏季回报结果表明采用Morcrette方案回报的夏季降水在华北和江淮地区明显比采用Ritter辐射方案好;对于夏季温度,带有Morcrette方案的耦合模式的回报在江淮地区没有带有Ritter方案的耦合模式好,但在黄河以北和新疆等地区,前者明显好于后者.     

未来中国地区的暴雨洪涝灾害风险预估

利用耦合模式比较计划第5阶段(CMIP5)17个全球气候模式的模拟结果和SSPs社会经济预估数据对RCP4.5和RCP8.5排放情景下中国地区21世纪暴雨洪涝灾害风险的可能变化进行分析。结果表明:21世纪末,极端强降水事件将增加,且极端降水的强度和频率也将增强;暴雨洪涝风险可能随时间呈增加趋势,RCP8.5高排放情景下100 a重现期的洪涝风险更为明显;21世纪RCP4.5和RCP8.5情景下10 a和100 a重现期GDP物理暴露度都将增加;RCP4.5情景下,POP物理暴露度随时间的推移呈先增长后减小趋势,RCP8.5情景下则持续增长。区域分布来看,未来暴雨洪涝风险较高的地区集中在中国中东部及沿海地区,相对于1961—2005年基准期,低风险区面积将缩小,中高以上风险区(Ⅳ和Ⅴ级)面积不断扩大,尤其是高风险区(Ⅴ级)面积扩大更加明显。21世纪,10 a重现期暴雨洪涝灾害中高以上风险区域(Ⅳ和Ⅴ级)面积在RCP4.5情景下随时间多呈先增加后减小的趋势,在RCP8.5情景下不断增大;100 a重现期中高以上风险区域面积在2个排放情景下都呈不断增加趋势。     

基于CMIP5模式的中国地区未来高温灾害风险预估

本文利用CMIP5中22个全球气候模式模拟结果和相关社会经济数据,对RCP8.5情景下中国未来近期（2016-2035年）、中期（2046-2065年）、远期（2080-2099年）3个时段高温灾害风险的变化趋势进行了定量预估。结果表明：中国未来不同时期高温致灾危险度可能逐步增加;未来不同时期高温风险也趋于升高。III级及以上的高温灾害风险等级范围将增大,特别是东北三省、内蒙古、陕西、宁夏、贵州、福建等省（区）处于高风险等级的面积明显增大,山东、河北、河南、安徽在近期将出现V级高温灾害风险,中期和远期V级高温灾害风险将扩展到江苏、湖南、湖北、江西、四川、广西和广东等省（区）。     

NCC/IAP T63海气耦合模式对云滴有效半径的敏感性分析

利用NCC/IAP T63海气耦合模式研究了模拟对云滴有效半径的敏感性。结果表明,可变水云粒子有效半径的引入（REL和REL_CAM3方案）导致对流层中下部云消光光学厚度的明显变化,但REL和REL_CAM3之间的变化位置不同、符号相反;而引入可变的冰云粒子有效半径后（REI方案）,对流层中上部的云消光光学厚度明显减小。云辐射强迫的变化主要受REI方案的影响,长波和短波云辐射强迫均以减小为主;从全球平均来看,大气顶云辐射强迫的变化对冰云有效半径的变化更加敏感,尽管量级还有明显差距,各种方案均正确模拟出了大气顶净云辐射强迫的符号。大气顶净辐射的变化与净云辐射强迫的变化基本一致,总体以减少为主。对于地表气温的变化,REL和REI方案总体上有着较为一致的分布,夏季以降温为主,冬季的欧亚大陆中部和北美北部增温明显。此外,大陆地表气温的变化主要受地表热量输送的影响,而热带海洋上空却表现出明显的不一致性。同时引入可变的水云和冰云粒子（RIW和RIW_CAM3方案）,云的消光光学厚度和辐射强迫相对单独引入主要呈线性响应,但地表气温表现出明显的非线性特征,非线性最明显的地区主要位于大陆地区。       

青藏地区未来百年气候变化

利用各国政府间气候变化专门委员会(IPCC)数据分发中心(DDC)提供的7个全球海气耦合气候系统模式(CCC,CCSR,CSIRO,DKRZ,GFDL,HADL,NCAR)的模拟结果,对我国青藏地区未来100年由于人类活动影响造成的气候变化进行了分析,尤其是对青藏铁路沿线各站的平均温度、降水,以及最高、最低温度的变化进行了初步分析。结果表明,青藏地区的温度变化与全国相比,增暖幅度更大;21世纪中期,在只考虑温室气体的增加和既考虑温室气体的增加又考虑硫化物气溶胶增加时,青藏铁路沿线各站的增温幅度在2．8～3．0℃之间;21世纪末,青藏铁路沿线各站的增温幅度在3．8～4．8℃之间。冬季最低温度和夏季最高温度的增暖幅度也比平均温度的增暖幅度大,在两种情形下,青藏铁路沿线各站冬季最低温度在2050年将分别增加2～4℃和1～3℃,2100年将分别增加6～8℃和4～6℃;夏季最高温度在2050年分别增加2～4℃和1．2～2．8℃,2100年将变暖4～7℃和3．8～6℃。在只考虑温室气体的影响时,21世纪中期青海和西藏地区年平均的降水增加,增加的范围在2．5～10mm／mon,21世纪后期降水继续增加;考虑硫化物气溶胶的影响后,21世纪中期和后期除了青藏地区北部的降水略有增加外,其余大部分地区的降水基本上都将减少。由于全球气候模式的模拟存在较大的不确定性,仍需要做更多的深入研究。