21世纪气候变化情景下环北极地区植被生长季与活动积温变化

基于部门间影响模式比较计划（ISI-MIP, Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project)对CMIP5中5个气候（地球）系统模式模拟结果的降尺度数据,利用多模式集合预估了气候变化情景下21世纪环北极地区植被生长季与活动积温变化。研究发现:1）多模式集合模拟能够基本再现观测的初、终霜日及无霜期长度与>10°C积温的空间分布特征以及1979～2004年各指标变化趋势的空间分布特征,但其对气候变化年际变率的模拟能力较弱;2）至21世纪末,终霜日最多将提前60 d,初霜日将推迟20～40 d,无霜期延长幅度最高可达100 d,积温将增加1000～1200°C。其中RCP8.5情景下,各指标变幅最大,RCP2.6情景下变幅最小;3）各指标变幅呈现出较大的空间差异,亚欧大陆中西部的变幅普遍较大,随着气候变暖,>10°C积温增加幅度表现出明显的纬度地带性,南部增幅较大,北部增幅较小。     

基于模式优选的21世纪中国气候变化情景集合预估

未来气候变化情景预估是制定气候变化应对和适应策略的科学基础。本文利用参与耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）的30个气候模式的模拟数据,通过评估各模式对历史气候变化的模拟能力,筛选出模拟区域气候变化的最优模式组合,进而建立偏最小二乘回归（PLS）集合预估模型,据此利用最优模式模拟结果预估区域温度和降水变化情景。通过与历史数据的对比,研究发现本文基于最优模式建立的PLS集合预估模型不仅优于传统的多模式集合平均,而且也优于利用全部模式建立的PLS集合预估模型,体现了模式优选过程的重要性。本文基于优选模式的PLS集合预估模型预估结果表明：① 21世纪各区域温度将持续上升,且冬半年升温速率总体大于夏半年,北方地区升温速率总体高于南方地区;RCP 4.5排放情景下温度上升先快后慢,转折点出现在21世纪中期,RCP 8.5排放情景下,呈持续增加趋势,至21世纪末的升温幅度约为RCP 4.5情景的2倍。② 21世纪各区降水变化均呈显著增加趋势,并表现出高排放情景大于低排放情景,少雨区大于多雨区的特征,但是降水增加过程伴有明显的年代际波动。对比发现,传统的等权重集合平均全部模式（EMC）方法预估的中国夏季变暖速率高于冬季,且降水基本呈线性增加,有悖于全球变暖的基本特征及中国降水具有鲜明的年代际变化特征的基本认识。因而,本文预估的温度和降水变化特征均更符合中国气候变化的基本规律。     

1978-2018年中国环境污染的时空特征——基于《人民日报》新闻报道

利用1978-2018年《人民日报》的2238条环境污染新闻报道,分析了改革开放40年间中国环境污染的时空特征,并初步探讨了其与社会经济发展的关系.通过人工判读,逐条提取新闻报道的环境污染类型、时间与地点,进而通过统计分析,研究发现:①1978-2018年中国的环境污染报道经历了3个热点时期,其中前两个时期(20世纪8...     

基于MODIS数据网格化重建历史耕地空间分布的方法——以清代云南省为例

建立具有准确空间属性的历史时期土地覆被数据集有助于更好地模拟土地覆被变化的过程及其效应。本文基于我国过去300年耕地面积总体呈持续增加的特点,提出了历史时期耕地分布范围未超出现代耕地范围的合理假设,并以地表高程和坡度为影响土地宜垦程度的主导因子,评估了MODIS土地覆被产品中现代耕地分布区域的宜垦程度,再按宜垦程度从高...     

基于历史文献重建的近2000年中国温度变化比较研究

文中对不同学者利用不同来源中国历史文献资料重建的温度变化代用序列进行了比对,分析了同一地区不同序列之间及不同地区间序列的异同,以及造成这些异同的主要原因.结果表明(1)不同学者重建的同一地区温度(或冷暖)变化序列具有较高的相似性;不同学者所估计的30 a平均温度相对变幅完全一致(即在99.9%置信水平下,二者通过无显著性差别的检验)的时段平均占所有时段的73.4%,还有8.6%的时段虽在幅度大小上有差异但冷暖定性一致,二者共计占82%.(2)不同地区间的温度变化序列也具有较高的相关性,且重建区域相距越近其相关系数也越高,序列的相似程度也越大;而不同学者所选择的重建方法与代用指标不同并不影响不同地区之间序列的相似程度,说明不同地区序列的不一致应是由于地区的气候变化差异造成的.(3)虽然不同学者所估计的中国过去千年以上的温度变化趋势及波动幅度等存在一定差异,但各家所揭示的中国东部过去2000年主要冷暖阶段的出现时间则基本一致.这些结果进一步说明以前学术界对各家序列差异的认识可能并没有或很少考虑地区间气候变化的差异,因而夸大了不同学者因重建方法与原始证据不同而造成的重建结果差异,这是不客观的.     

1961-2010 年中国降水强度变化趋势及其对降水量影响分析

探讨区域降水强度的时空变化趋势对于揭示区域气候变化规律、有效应对气候变化水资源影响等具有重要意义。利用756 个气象观测站1961-2010 年50 年逐日降水资料,分析了中国不同等级降水（小雨、中雨、大雨、暴雨及年均降水）强度的年际、年代际的变化趋势,以及不同等级降水变化在降水量增量中的贡献。结果表明：在年际变化中,降水强度总体呈现上升趋势,显著上升区域主要分布在中国东部秦岭-淮河线以南的地区;在不同等级降水强度中小雨强度变化趋势最为显著,中雨以上级别降水强度则相对稳定。在年代际变化中,各区域年代际降水强度变化差异明显,20 世纪60 年代和70 年代下降显著,80 年代、90 年代、21 世纪的前10 年则上升明显。此外,降水强度对降水量增量贡献由东至西呈“大-小-大-小”的相间带状分布;在中国西部,小雨、中雨、大雨强度对降水量增量起主导作用,而在中国东部暴雨降水强度在降水量贡献中起主导作用,且在东北区东南、黄淮海西北以及西南中部作用更加明显。     

黑龙江省漠河县乡村人群对气候变化的感知方式与认知结果

以中国东北地区漠河县气象站点1960~2005年逐日平均气温数据为参照,通过问卷调查和访谈的方式,探讨漠河县乡村人群感知气候变化的方式与特征,以及认知的形成过程。结果发现:生活活动、生产活动和观察自然现象是漠河县乡村人群感知气候变化的主要途径,其中人群对生活活动的敏感度最高;基于上述感知渠道,乡村人群形成了对当地过去50 a气候变化总体趋势、极端天气现象和四季持续时间的认知。     

农田灌溉过程与土壤参数更新对中亚费尔干纳盆地WRF/Noah模拟精度的提升

通过中亚费尔干纳盆地2007～2011年气候的模拟试验,揭示了新增农田灌溉过程与更新土壤参数对WRF（Weather Research and Forecasting）/Noah模式模拟精度的提升作用。通过对比标准版本与嵌入灌溉过程参数化方案后的WRF/Noah模式的模拟结果,研究发现农业灌溉提升了土壤含水量,导致地表蒸发增强,潜热增加,感热减少,致使近地层大气降温、增湿,这一效应降低了WRF/Noah模拟的暖、干偏差,模拟2 m气温和大气比湿均方根误差分别由6.52°C降低至5.81°C,由1.66 g/kg降低至1.13 g/kg。进而针对WRF默认配置的费尔干纳盆地内土壤数据精度欠佳的问题,再利用国际土壤参比与信息中心（ISRIC）数据（主要是粉砂粘壤土和粉砂壤土）替换了WRF默认的数据（主要是粘土和壤土）,降低了土壤凋萎系数,使得有效土壤水增多,缩小了灌溉需水量的模拟误差,并使得蒸散发进一步增强,潜热增多,感热减少,导致近地层降温、增湿,进一步降低了WRF/Noah模拟的暖、干偏差,模拟温度、湿度的均方根误差分别由5.81°C降低至5.46°C,由1.13 g/kg降低至1.08 g/kg。上述结果表明:充分农业灌溉对陆面过程产生影响,以及采用高精度的土壤数据能够显著提高WRF/Noah模式在中亚费尔干纳盆地的模拟精度。     

20世纪以来强火山喷发对中国温度变化区域差异的影响

本文根据1901年以来的62次强火山(VEI≥4)喷发年表和英国东安格利亚大学气候研究中心发布的格点气温资料(CRU TS v.3.22),采用时序叠加分析方法,辨识了不同纬度、不同季节强火山喷发对中国温度变化区域差异的影响。结果表明：不同纬度强火山喷发后的1~2年,中国温度基本以下降为主,但降温强度存在显著的区域与季节差异。高纬火山喷发后的显著降温区域发生在东北和东南地区,冬半年温度下降达1.2°C,夏半年温度下降2.0°C;中低纬火山喷发后,冬半年温度的显著下降区域发生在青藏、东南和东中部地区,幅度为1.3~2.2°C,夏半年温度下降幅度比冬半年小;赤道火山喷发后,冬半年温度显著下降区域发生在东北、东南和青藏地区,且降温幅度均大于1.2°C,夏半年西北和东中部地区降温幅度偏小。此外,强火山喷发后第3年,部分地区还出现二次降温现象,降幅甚至超过第一次;然而,同一纬度强火山喷发后,其所造成的降温幅度和降温区域差异与强火山喷发的季节关系不大。     

20世纪末中国中东部耕地扩张对表面气温影响的模拟

利用WRF模式,通过4个21年（1980-2000年）的模拟实验,研究了20世纪末中国中东部耕地扩张对表面气温的影响。控制实验分析发现WRF模式能够捕捉温度场的空间格局,模拟与观测的季节平均温度场的相关系数为0.91~0.99（P < 0.001）,但模拟温度比观测温度系统性偏低2~3 ℃。控制实验与敏感实验对比分析发现,东北区和中部区的毁林和毁草开荒具有降温效应,冬季平均降幅约为-0.41 ℃,居四季之首,主要是由地表反照率增加,净短波辐射减少,感热通量随之减少所致;东南区的毁林开荒具有升温效应,夏季温度升幅最大,平均升幅为0.14 ℃,主要原因是地表粗糙度减小,湍流减弱,热量在近地层集聚,难以扩散。农业扩张的升、降温效应主要出现在局地,对区域温度变化的影响甚微,一方面是因为农业扩张占区域面积份数甚小,另一方面是因为升、降温效应在区域平均过程中相互抵消。