基于CMIP5多模式集合资料的中国气温和降水预估及概率分析

选用国际耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）提供的30个全球大气-海洋耦合模式（AOGCMs）在典型浓度路径（RCPs）情景下气温和降水量的预估结果,采用扰动法,用站点观测资料作为气候背景场替代AOGCM模拟的气候平均,尝试校正气候预估结果的系统性偏差。通过集合方法,用概率的形式给出中国平均气温升高1 ℃,2 ℃和3 ℃以及降水量增加10%,20%和30%概率的空间分布,讨论了中国未来平均气温和降水量可能的变化。结果表明：经过扰动法处理后的气温和降水量预估集合保留了当前气候的局地信息。预估平均气温在中国均有上升,北方地区尤其是青藏高原地区变暖的程度大于南方地区,北方大部分地区平均气温升高的趋势为0.28 ℃/10a。在21世纪初,中国北方地区年平均气温升高1 ℃的可能性超过50%。到了21世纪末期,中国大部分地区平均气温升高2 ℃的可能性超过60%,新疆北部以及青藏高原南部地区气温升高3 ℃的可能性超过50%。预估中国降水量普遍增多,中国北方地区降水量增多的程度要明显大于江淮流域及其以南地区,尤其是西北地区降水量增多非常显著,降水量增多30%的可能性超过70%以上。     

祁连山讨赖河流域1957—2012年极端气候变化

全球气候变化背景下,极端气候事件发生的频率逐年增大,由此引发的气象灾害事件也随之增加。鉴此,本文利用祁连山讨赖河流域1957—2012年的气象观测资料,对该流域23个极端气候指数的时空变化特征做了研究。结果表明：（1）极端气温升高趋势明显,夜间和白天极端低温日数显著减少,极端气温昼指数显著增大;气温日较差变化幅度很小,霜冻日数显著减少,生长季长度明显加长,冰冻日数2000年后增加;夜指数增大幅度大于昼指数,秋、冬季极端气温升高幅度大于春、夏季。（2）极端降水指数增大趋势明显,雨日降水总量、连续五日降水总量和中雨天数均展现出增大态势,反映出连续降水事件的增加;极端降水量事件增大显著,但雨日降水强度变化不大;除最多连续无降水日数外,极端降水日数指数展现出增大趋势;降水日数夏、秋季节分配趋向均匀化;降水量的增加主要是单次降水时间持续加长和中雨日数增加的贡献;高海拔区极端降水事件发生的频次较大。     

潮河流域降水-径流关系变化及驱动因子识别

基于1973-2010年长系列日降水、径流数据,利用降水径流双累积曲线、M-K统计检验和降水集中度等方法,结合HIMS模型模拟结果,分析了潮河流域降水-径流关系的变化及其原因。得到的主要结论如下：（1）近38年来,潮河流域降水变化较小,但径流下降趋势显著,降水-径流关系发生了两次突变,即在1973-1983年、1984-1998年和1999-2010年三个阶段降水-径流关系存在明显差异;（2）大雨日降水总和（P_≥20）与径流深关系较为密切,其变化是导致降水-径流关系在1983年发生突变的主要驱动因子;（3）HIMS模型模拟结果显示,1999-2010年潮河流域下垫面条件较前两阶段变化明显,人类活动引起的减水效应由第二阶段的14.93%增加至第三阶段的25.78%,人类活动是导致降水-径流关系在1998年发生突变的主要驱动因子。     

1980s-2010s内蒙古草地表层土壤有机碳储量及其变化

以我国内蒙古草原为研究区域,结合1982-1988年第二次土壤普查资料以及2011-2012年实地考察数据,构建了基于遥感数据和土壤数据的区域表层土壤有机碳储量估算方法,对研究区1980s和2010s表层土壤有机碳储量、空间分布特征及其变化进行研究,结果表明：(1) 1980s、2010s内蒙古草地表层土壤 (0~20 cm) 有机碳储量分别为2.05 Pg C、2.17 Pg C,土壤有机碳密度约为3.48 kg C·m^-2、3.69 kg C·m^-2,其空间分布上呈现从草甸草原、典型草原、荒漠草原逐渐降低的特征;(2) 1982-2012年间,内蒙古草地表层土壤有机碳储量略有增加,但增加幅度较小,其中草甸草原和典型草原表层土壤有机碳储量增加,荒漠草原则表现为减少。研究结果将为研究区因地制宜地采取固碳措施,实现草地可持续管理提供科学参考。     

过去2000年中国气候变化研究的新进展

回顾过去2000年中国气候变化的研究历史,总结了本领域在最近10年的新成果,并对未来研究动向进行了展望。主要内容包括：代用证据采集、过去2000年温度序列重建与冷暖期辨识、降水及干湿序列重建与变化特征分析、过去千年气候变化模拟与机制诊断、历史气候变化影响分析等。主要进展体现在：加密了中国气候变化代用资料的空间覆盖度,提升了2000年气候变化序列重建、资料分析和影响辨识等研究的定量化程度,深化了对中国过去2000年气候在年代—百年尺度的变化特征及其形成机制与影响的认识。为进一步揭示地球系统的变化规律,特别是更深入认识中国气候的时空变化规律提供了更好的基础。     

临夏盆地13～4.4 Ma湖相沉积物颜色记录的气候变化探讨

利用高分辨率的代用资料来恢复古气候环境变化是当前过去全球变化研究的重要内容.通过对临夏盆地13～4.4 Ma时段稳定湖泊沉积物以10 cm间隔连续采得的2 060块样品进行颜色测定与分析,获得该时段湖相沉积物高分辨率颜色指标变化序列.通过沉积物颜色与成分分析,并与氯离子、CaCO3、风成石英砂含量和孢粉组合以及北太平洋ODP885/886孔的风成粉沙通量变化曲线对比,认为稳定湖相沉积物颜色指标是研究古气候变化的辅助性代用指标,并揭示了该地区在8 Ma和6.2 Ma左右存在两次重大的气候变干转型事件.     

济州岛西南泥质区粒度组分变化的古环境应用

利用激光粒度仪对位于东海陆架济州岛西南泥质区的B2孔进行了沉积物粒度分析,根据标准偏差变化检出了B2孔含有4个粒度组分：〉65．6、65．6～10．5、10．5～1．3和〈1．3μm,其中〉65．6μm粗组分含量很低,主要是以底栖有孔虫为主的生源沉积．各组分平均粒径和粒度含量随孔深的变化显示了65．6～10．5μm组分在B2孔含量较高（21％～30％）,变化最明显,是该孔对环境变化最敏感的粒度组分．研究表明该敏感组分的粒度含量和平均粒径变化主要受东亚冬季风的强弱变化制约,其变化恢复的近2ka来东亚冬季风变化和中国东部气候变化序列具有很好的一致性,证明65．6～10．5μm粒度组分可以作为东亚冬季风的替代指标．     

甘肃西峰红粘土地层中蜗牛化石记录的古气候变化周期

米兰科维奇理论从地球轨道要素周期性变化驱动气候波动的角度出发,对第四纪时期古气候的周期性特征做出了成功的解释。近年来对更长尺度的贝加尔湖古气候记录的研究结果表明,晚中新世-上新世的气候变化具有40ka的周期性变化,气候环境演变和太阳辐射量的变化密切相关^[1,2]。古气候的周期性演化研究要求研究材料具有较准确的时间标尺、连续记录的地层和较高的样品分辨率。中国黄土高原地处中纬度地区,对太阳辐射的变化比较敏感,保存连续完整的晚第三纪风成沉积为研究长尺度的气候变化周期提供了可能,但限于一些气候代用指标在晚第三纪地层中的适用性,古气候变化周期方面的研究还比较少。蜗牛对气候的变化非常敏感,蜗牛化石是风成沉     

Retrieval of water vapor profiles with radio occultation measurements using an artificial neural network

A new method applying an artificial neural network （ANN） to retrieve water vapor profiles in the troposphere is presented. In this paper, a fully-connected, three-layer network based on the backpropagation algorithm is constructed. Month, latitude, altitude and bending angle are chosen as the input vectors and water vapor pressure as the output vector. There are 130 groups of occultation measurements from June to November 2002 in the dataset. Seventy pairs of bending angles and water vapor pressure profiles are used to train the ANN, and the sixty remaining pairs of profiles are applied to the validation of the retrieval. By comparing the retrieved profiles with the corresponding ones from the Information System and Data Center of the Challenging Mini-Satellite Payload for Geoscientific Research and Application （CHAMP-ISDC）, it can be concluded that the ANN is relatively convenient and accurate. Its results can be provided as the first guess for the iterative methods or the non-linear optimal estimation inverse method.     

A coupled model study on the intensification of the Asian summer monsoon in IPCC SRES Scenarios

The Asian summer monsoon is an important part of the climate system. Investigating the response of the Asian summer monsoon to changing concentrations of greenhouse gases and aerosols will be meaningful to understand and predict climate variability and climate change not only in Asia but also globally. In order to diagnose the impacts of future anthropogenic emissions on monsoon climates, a coupled general circulation model of the atmosphere and the ocean has been used at the Max-Planck-Institute for Meteorology. In addition to carbon dioxide, the major well mixed greenhouse gases such as methane, nitrous oxide, several chlorofluorocarbons, and CFC substitute gases are prescribed as a function of time. The sulfur cycle is simulated interactively, and both the direct aerosol effect and the indirect cloud albedo effect are considered. Furthermore, changes in tropospheric ozone have been pre-calculated with a chemical transport model and prescribed as a function of time and space in the climate simulations. Concentrations of greenhouse gases and anthropogenic emissions of sulfur dioxide are prescribed according to observations （1860-1990） and projected into the future （1990-2100） according to the Scenarios A2 and B2 in Special Report on Emissions Scenarios （SRES, Nakcenovic et al., 2000） developed by the Intergovernmental Panel on Climate Change （IPCC）. It is found that the Indian summer monsoon is enhanced in the scenarios in terms of both mean precipitation and interannual variability. An increase in precipitation is simulated for northern China but a decrease for the southern part. Furthermore, the simulated future increase in monsoon variability seems to be linked to enhanced ENSO variability towards the end of the scenario integrations.