不同排放情景下贵州21世纪气候变化预估

利用IPCCAR4提供的模式预估结果,分析了不同排放情景下21世纪贵州气候变化特征,结果表明：21世纪由于人类排放的增加,贵州省将继续变暖、变湿。到21世纪后期（2071--2099年）贵州省温度比常年高2～3,2℃,降水比常年多3．8％-5．8％。且在SRESA．2（高排放）、A1B（中排放）、B1（低排放）情景下贵州省年平均温度（降水）整体变化幅度分别为4．0℃／100a（136mm／100a）、3．6℃／100a（96mm／100a）、2．1℃／100a（61mm／100a）,体现了排放量越高,增温（增湿）越显著的特征。从季节特征来看,不同情景下冬季温度的增加趋势都大于其它季节;冬季降水预估没有明显的变化趋势,其余季节基本上以上升趋势为主。其中在A1B、B1排放情景下21世纪前期（2011--2040年）降水有减少趋势,在A2情景下降水无明显变化趋势。     

华中地区2030年前气温和降水量变化预估

 根据区域气候模式对华中地区1961-1990年和2001-2030年的逐月平均气温和降水量的模拟值（0.5°×0.5°经纬度格点,A2情景）,以1961-1990年为基准,计算并分析了该区域未来30 a（2001-2030年）的年、季平均气温和降水量的变化趋势。对气温变化而言,未来30 a华中地区年平均气温呈上升趋势,平均升温0.3℃,东部增温大于西部;春、夏季平均气温上升,分别为0.1～1.3℃、0.8～2.2℃;秋季北部地区气温下降,南部地区气温升高;冬季平均气温下降0.0～1.0℃。就降水而言,未来30 a华中地区年平均降水量大部分地区呈减少趋势,空间分布有南增北减的特点;春、夏、冬季平均降水量大部分地区减少,冬季平均降水量的减幅要大于春、夏季;秋季大部分地区平均降水量增加。     

CMIP5模式降水订正法及未来30年中国降水预估

借助英国气候研究所（Climate Research Unit, CRU）全球陆地格点分析数据集（CRU TS v4.0）月降水资料和24个国际耦合模式比较计划第五阶段（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5, CMIP5）模式历史气候模拟及RCP4.5情景下的降水预估数据,设计了多种回归方案并对模式降水预估偏差进行订正。这些方案包括一元回归、一元对数回归、一元差分回归、一元对数差分回归、多元回归、多元对数回归、多元差分回归、多元对数差分回归和简单移除气候漂移等。2006～2015年中国大陆模式降水预估的订正结果表明,一元回归订正法普遍优于多元回归订正和扣除气候漂移订正法,其中一元对数回归法的效果最好,其降水距平同号率（Anomaly Rate, AR）和降水距平百分率相关系数（Anomaly Percentage Correlation Coefficient, APCC）最高,分别达到69%和0.5;而降水距平相关系数（Anomaly Correlation Coefficient, ACC）最高的是一元对数差分回归法。不同回归订正法所得预估结果的距平同号格点分布显示,一元对数回归法在北方优于南方,而一元差分（年际增量）或对数差分回归法在南方优于北方。这直接导致在中国南方区域（95°E以东,35°N以南）一元对数回归或多元对数回归订正结果的AR、ACC和APCC均低于对应的差分/对数差分回归法,在北方和西部地区则与此相反。因此,模式降水的回归订正方案具有区域性,这可能源于不同区域降水序列统计性质的差异。用区域组合回归订正法,即在南方用一元差分回归订正,其余地区用一元对数回归订正,其降水预估场的AR提高到72%,但ACC和APCC均略有下降,原因是差分回归订正增加了预估降水场的方差。对RCP4.5情景下2016～2045年24个模式集合平均降水预估的组合回归订正结果显示,相对于1976～2005年平均,未来30年降水异常大致呈南北少,中间多的格局,其中长江中下游、江南中西部、西南东北部、华南沿海和海南省等地降水偏少10%～20%,淮河流域、三江源区和台湾省降水偏多10%～40%,西北东部、华北和东北大部降水正常或略偏少。从降水百分率方差看,模式群的离散度（不确定度）呈现东部小,西部大的分布特征,说明模式预估的西北中部和青藏高原西部等降水偏少区的不确定性较大;而河套北部、华北南部和江南东部等地对应于2006～2015年检验期的“盲区”（模式与观测降水距平反号）,其降水预估参考价值可能不大,需要引入他法加以改进。     

2050年前长江流域极端降水预估

Daily maximum rainfall(R1D)was higher in the Jialing River basin,the Taihu Lake area and the mid-lower main stream section of the Yangtze River basin in the 1990s,and there was a good relationship between ECHAM5/MPI-OM model simulation and the observed data about extreme precipitation(R1D).Under the IPCC SRES A2,A1B,and B1 scenarios,R1Ds are all projected to be in increasing trends in the upper Yangtze River basin during 2001-2050,and R1D shows a more significant increasing tendency under the A2 scenario when compared with the A1B scenario before 2020.With respect to the middle and lower Yangtze River basin,an increasing tendency is projected before 2025,and since then the increasing tendency will become insignificant.There might be more floods to the south of the Yangtze River and more droughts to the north in the next decades.     

CSIRO Mk3.6.0模式及其驱动下RegCM4.4模式对中国气候变化的预估

使用区域气候模式RegCM4.4,对全球模式CSIRO-Mk3.6.0在RCP4.5情景下的气候变化试验结果（1950-2100年）在东亚地区进行25 km动力降尺度试验,比较了CSIRO-Mk3.6.0和RegCM4.4预估中国地区的21世纪气候变化。结果表明,两个模式预估未来中国地区气温持续升高,升温幅度具有区域性特征,RegCM4.4预估区域平均升温幅度低于CSIRO-Mk3.6.0,但二者年际波动基本一致。两个模式预估未来降水在中国西部以持续增加为主,东部则表现出较大的不一致性,预估区域平均年降水量变化不大,呈现冬季明显增加,夏季微弱减少的特点。此外,为了解区域气候模式对中国降水预估的不确定性,对本研究和以往RegCM3使用相同分辨率模拟得到的未来降水预估进行了对比,两个区域模式预估中国西部大部分地区未来降水一致性增加,东部存在明显不一致（冬季中、高纬除外）。     

基于粒子群优化的投影寻踪聚类模型及其应用

投影寻踪聚类分析是根据设计的投影指标函数,并在相关约束条件下进行问题优化分析的过程.给出了用于求解投影指标函数的粒子群算法,并将构造的模型应用于森林承载力评价.仿真实验结果表明:与基于遗传算法优化的模型比较,基于粒子群优化的模型简单、容易实现并且没有许多参数需要调整;在应用上,基于粒子群优化的模型可获得更优的解,并可预计模型在森林承载力评价中具有重要的应用价值.     

BCC_CSM1.1模式对我国气温的模拟和预估

利用我国541个测站1960—2010年气温资料以及国家气候中心参加第5次耦合模式比较计划 (CMIP5) 的气候系统模式BCC_CSM1.1的历史试验和年代际试验结果,评估了该模式对我国近50年气温变化特征的模拟能力, 对模式的年代际试验结果进行了误差订正,并给出未来10~20年我国气温变化的预估。结果表明:历史试验和年代际试验均模拟出了与观测较为一致的增暖趋势,但均没有观测资料的增暖幅度大。其中,历史试验比年代际试验更接近于观测。年代际尺度上,模式对我国东部的模拟要好于西部;年际尺度上,模式的高预报技巧区在我国西北地区西南部和东部、西南地区北部。历史试验和年代际试验对我国气温空间场整体分布模拟较好,误差订正后的年代际试验结果对空间气温场的模拟有更好把握。相对于观测资料得到的1960—2010年0.27℃/10 a的增温速率,模式预估我国2011—2030年平均气温变化速率达到0.48℃/10 a, 上升趋势更加明显。     

CMIP5 simulated change in the intensity of the Hadley and Walker circulations from the perspective of velocity potential

Based on the simulations of 31 global models in CMIP5, the performance of the models in simulating the Hadley and Walker circulations is evaluated. In addition, their change in intensity by the end of the 21 st century(2080–2099) under the RCP4.5 and RCP8.5 scenarios, relative to 1986–2005, is analyzed from the perspective of 200 h Pa velocity potential.Validation shows good performance of the individual CMIP5 models and the multi-model ensemble mean(MME) in reproducing the meridional(zonal) structure and magnitude of Hadley(Walker) circulation. The MME can also capture the observed strengthening tendency of the winter Hadley circulation and weakening tendency of the Walker circulation. Such secular trends can be simulated by 39% and 74% of the models, respectively. The MME projection indicates that the winter Hadley circulation and the Walker circulation will weaken under both scenarios by the end of the 21 st century. The weakening amplitude is larger under RCP8.5 than RCP4.5, due to stronger external forcing. The majority of the CMIP5 models show the same projection as the MME. However, for the summer Hadley circulation, the MME shows little change under RCP4.5 and large intermodel spread is apparent. Around half of the models project an increase, and the other half project a decrease. Under the RCP8.5 scenario, the MME and 65% of the models project a weakening of the summer southern Hadley circulation.     

投影寻踪回归模型及其在降水预测中的应用

介绍了投影寻踪回归 (PPR)预测建模的基本思想和算法 ,并将投影寻踪混合回归(PPMR)和逐步回归 (SR)应用于降水预测数值试验 ,结果表明 ,PPMR模型的拟合和预测效果均优于SR模型的相应效果。     

珠江流域氮、磷营养盐入河量估算及预测

针对日益严重的流域营养盐污染问题,以珠江流域为例,采用系统动力学模型与多主体农户和农村环境管理模型耦合构建反映农户生产决策实际污染过程的流域氮、磷营养盐排放仿真系统,模拟2000—2030年不同污染源的营养盐产生、排放和进入河流的污染过程,分析其污染特征、影响因素和演变趋势.结果表明:在基准情境下,珠江流域总氮(TN)入河量从2000年的5.79×10~5t增加到2030年9.45×10~5t,在2027年达到峰值(9.53×10~5t);总磷(TP)入河量逐年递增,年均增长率为2.0%,从2000年的7.9×10~4t增加到2030年1.4×10~5t.在TN入河量中,种植业贡献最多,其次是城镇污水、养殖业和农村污水,2000—2030年期间年均贡献率相应为43.5%、32.5%、19.2%和4.9%.在TP入河量中,2000—2030年种植业、养殖业、城镇污水和农村污水的年均贡献比例分别为35.6%、28.8%、21.5%和14.1%;2000—2010年,养殖业为第一污染源,其次是种植业、城镇污水和农村污水;2011年种植业的贡献比例(31.6%)开始超过养殖业(30.8%)成为首要污染.研究显示,流域营养盐排放仿真系统可为营养盐控制提供技术支持和理论依据.