近2000a温度变化及全球变暖不确定性

近年来有关温室气体,特别是CO2浓度上升导致的全球气候变暖将引起灾难性后果的理论,已成为全球关注和讨论的重点.本研究通过分析和总结器测资料和最近2000 a来温度序列,得出如下观点和结论：1）全球变暖是客观存在的,但是全球升温的幅度存在不确定性;2）人类活动和自然因素共同影响着气候变暖,仅从自然因素方面考虑未来存在降温的可能,因此未来温度的变化趋势很难预测;3）过去2000 a来冷暖变化频繁交替,最近100 a来的升温速率是否是过去2000 a中最大的时期存在不确定性.因此,在得出明确结论之前,需要进一步加大研究力度,明确这些不确定性.     

从陆地和海洋生态系统角度辨析大气CO2浓度与全球变暖关系

根据古气候记录的温度与大气CO2浓度变化的关系,结合近百年尺度陆地和海洋生态系统碳库对全球变暖的响应模式,探讨大气CO2浓度升高与全球变暖的关系.结果发现,不论是古气候记录的大气CO2浓度升高的时间滞后于升温的时间,还是古气候与近百年来大气CO2浓度升高幅度相近条件下,两者升温幅度存在约10倍差异的事实,均不支持"大气CO2浓度升高驱动了全球变暖"的观点.近百年尺度陆地和海洋生态系统碳汇功能随升温降低从而增大了大气CO2来源,这有可能是"温度升高促进了大气CO2浓度增加"的原因.陆地生态系统碳汇功能降低的驱动机制可能是由于升温降低了陆地生态系统的净初级生产力,增大了异氧呼吸和有机碳分解速率所致;而海洋CO2吸收能力的降低则可能与升温导致CO2溶解度、海水盐度降低以及海洋温盐环流削弱或破坏等有关.     

从地质时期大气CO_2浓度与温度的对应关系分析现代气候变暖不确定性

气候变化问题是近年来国际社会所关注的热点,对于近代全球是否在变暖？以及驱动变暖的因素到底是什么？是自然过程还是人为作用？科学家们一直对此有着不同的见解.政府间气候变化专门委员会（IPCC）认为现在全球变暖是因为人类活动排放了大量CO2,其浓度增加而导致增温,但是很多科学家并不赞同.为了理清这一问题,本研究整合了近年来有关地质时期及现代大气CO2浓度与温度的关系数据,对其进行了梳理分析,结果显示不论是从地质年代的长尺度上来看,还是从近代的短尺度上来看,CO2浓度变化与全球气温变化之间都不存在一个足以令人信服的关系,因此,以此证明现在温度的增加是由于CO2浓度增加所引起的是不科学的.关于温度变化的驱动因子还存在很大的不确定性,也就不能明确地判断大气温度增加的主导因素是自然过程还是人为作用.     

Vulnerability of an inland river basin water resource system under the background of future accelerated glacier melt: A case of Yarkent River Basin in arid Northwest China

Water resources of inland river basins of arid Northwest China will be profoundly affected by future accelerated glacier melt. Based on scenarios of climate warming, accelerated glacier melt and socioeconomic development in the future, vulnerability of the Yarkent River Basin water resources for 2010–2030 is evaluated quantitatively using the indicator of water deficiency ratio. Results show that the quantity of the basin’s water resources will continuously increase over the next 20 years, mainly due to the effect of climate warming and accelerated glacier melt. But, in the next 10 years, the basin will have a deficient water status, and the water resource system will be quite vulnerable. This is due to an increased water demand from rapidly increasing socioeconomic development and a lack of low water-use efficiency in the near future. After about 2020, water supply will outstrip demand, greatly relieving the basin’s water deficient due to increased water resources and the advancement of water-saving technology. Contrast to the hypothetical situation of unchanged glacier melt, climate warming and resulting accelerated glacier melt may play a role in relieving the supply-demand strain to some extent.     

Impact of precursor levels and global warming on peak ozone concentration in the Pearl River Delta Region of China

The relationship between the emission of ozone precursors and the chemical production of tropospheric ozone(O3) in the Pearl River Delta Region(PRD) was studied using numerical simulation.The aim of this study was to examine the volatile organic compound(VOC)-or nitrogen oxide(NOx =NO+NO2)limited conditions at present and when surface temperature is increasing due to global warming,thus to make recommendations for future ozone abatement policies for the PRD region.The model used for this application is the U.S.Environmental Protection Agency’s(EPA’s) third-generation air-quality modeling system;it consists of the mesoscale meteorological model MM5 and the chemical transport model named Community Multi-scale Air Quality(CMAQ).A series of sensitivity tests were conducted to assess the influence of VOC and NOx variations on ozone production.Tropical cyclone was shown to be one of the important synoptic weather patterns leading to ozone pollution.The simulations were based on a tropicalcyclone-related episode that occurred during 14-16 September 2004.The results show that,in the future,the control strategy for emissions should be tightened.To reduce the current level of ozone to meet the Hong Kong Environmental Protection Department(EPD) air-quality objective(hourly average of 120 ppb),emphasis should be put on restricting the increase of NOx emissions.Furthermore,for a wide range of possible changes in precursor emissions,temperature increase will increase the ozone peak in the PRD region;the areas affected by photochemical smog are growing wider,but the locations of the ozone plume are rather invariant.     

Kinetic and Available Potential Energy Transport during the Stratospheric Sudden Warming in January 2009

The local features of transient kinetic energy and available potential energy were investigated using ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) Interim Reanalysis data for the stratospheric sudden warming(SSW) event of January 2009.The Western Europe high plays important roles in the propagation of the energy from North America to Eurasian.When the Western Europe high appeared and shifted eastward,energy conversions increased and energy propagated from North America to Eurasian as a form of interaction energy flow.The baroclinic conversion between transient-eddy kinetic energy(Ke) and transient-eddy available potential energy(Ae) and the horizontal advection of geopotential height were approximately one order of magnitude less than Ke and Ae generation terms.So,these terms were less important to this SSW event.     

全球变暖与亚洲夏季风北边缘带:CO2增倍的数值模拟

利用NCAR CAM3全球大气环流模式(包含CLM陆面模式)进行了20年(1998-2017年)CO2增倍的数值试验,并通过计算海陆热力差异,分析了环流形势、雨带分布和云量特征等物理量,研究了全球变暖对东亚夏季风北边缘带的影响。结果表明,CAM3大气环流模式能较好地描述东亚地区大尺度环流的季节变化特征,当CO2含量成倍增长后,将对亚洲经度范围内的夏季风北边缘的位置产生不同的影响,具体表现为100°～123°E地区北边缘位置偏北明显,100°E以西略偏北,123°～132°E略偏北幅度很小,132°E以东呈现出一定的偏北趋势。其原因可能是由于陆地增温有利于青藏高原低层气旋性环流的加强以及北半球纬向海陆热力差异的增加,从而导致我国西南和东南方向向北的水汽输送明显增加。研究表明,南北半球的海陆热力差异无明显变化,南北半球间的相互作用与北半球夏季风增强无明显的联系,两者的关系还有待进一步研究。     

石家庄气象站记录的城市热岛效应及其趋势变化

利用石家庄市区站和4个郊区站1962—2009年的气温资料,采用城乡气温对比和线性趋势分析方法,探讨了石家庄站地面城市热岛(UHI)强度特征及其随时间变化情况,以及城市化因素对城市站地面气温长期变化趋势影响.结果表明:石家庄站地面UHI效应明显,且UHI效应在最低气温上表现更突出;UHI强度冬季1月最大,夏季7月最小;UHI强度具有明显的日变化,最高值出现在早晨7—8时,最低值出现在午后14—16时;近48 a,石家庄站附近UHI强度呈显著增加趋势,且最低气温UHI强度比最高气温的增加趋势更明显;从UHI强度增加对地面气温观测记录的影响来看,石家庄站附近1962—2009年期间年平均UHI增温率达到0.19 ℃/(10 a),UHI增温贡献率为67.9％,即该站近48 a记录的年平均地面气温上升趋势,有2/3以上可归因于城市化因素影响.     

2℃全球变暖背景下中国未来气候变化预估

相对于工业化革命前期, 全球年平均地表气温上升2℃的时间和相应的气候变化受到了广泛关注, 特别是包括欧盟成员国在内的许多国家和国际组织已经将避免2℃全球变暖作为温室气体减排的首要目标。为此, 本文作者基于16个气候模式在20世纪气候模拟试验和SRES B1、A1B和A2温室气体和气溶胶排放情景下的数值模拟试验结果, 采用多模式集合方法预估研究了2℃全球变暖发生的时间、对应的大气中主要温室气体浓度以及中国气候变化情况。根据模式集合平均结果, 三种排放情景下2℃全球变暖分别发生在2064年、2046年和2049年, 大气二氧化碳当量浓度分别为625 ppm、645 ppm和669 ppm (1 ppm=10-6)。对应着2℃全球变暖, 中国气候变暖幅度明显更大。从空间分布形势上看, 变暖从南向北加强, 在青藏高原地区存在一个升温大值区; 就整体而言, 中国区域平均的年平均地表气温上升2.7～2.9℃, 冬季升温幅度 (3.1～3.2℃) 要较其他季节更大。年平均降水量在华南大部分地区减少0～5%, 而在其余地区增加0～20%, 中国区域年平均降水增加3.4%～4.4%, 各季节增加量在0.5%～6.6%之间。     

北京地区长期增暖中的一个减缓期

采用北京地区13站1960—2008年和20站1978—2008年的气温观测资料,分析其变化的时空特征。1960—2008年北京地区平均气温呈上升趋势。1960—1969年、1969—1983年和1985—1998年北京地区平均气温变化趋势分别为-1.27℃/10a、0.79℃/10a和1.17℃/10a,即经历了快速下降、上升和快速上升3个时段。而1998—2008年出现了长期增暖中的一个减缓期,13站和20站资料揭示的平均气温变化趋势分别为0.02℃/10a和-0.05℃/10a。1998—2008年,城区总体仍然呈增暖趋势,北城的增暖速率是南城的两倍。远郊山区或靠近水体和公园的城镇站呈降温趋势。