Pre-industrial-potential and Last Glacial Maximum global vegetation simulated with a coupled climate-biosphere model: diagnosis of bioclimatic relationships

The global climate–vegetation model HadSM3_TRIFFID has been used to estimate the equilibrium states of climate and vegetation with pre-industrial and last glacial boundary conditions. The present study focuses on the evaluation of the terrestrial biosphere component (TRIFFID) and its response to changes in climate and CO₂ concentration. We also show how, by means of a diagnosis of the distribution of plant functional types according to climate parameters (soil temperature, winter temperature, growing-degree days, precipitation), it is possible to get better insights into the strengths and weaknesses of the biosphere model by reference to field knowledge of ecosystems.The model exhibits profound changes between the vegetation distribution at the Last Glacial Maximum and today that are generally consistent with palaeoclimate data, such as the disappearance of the Siberian boreal forest (taiga), an increase in shrub cover in Europe and an increase of the subtropical desert area. The effective equatorial and sub-tropical tree area is reduced by 18%. There is also an increase in cover of wooded species in North-Western Africa and in Mexico. The analysis of bioclimatic relationships turns out to be an efficient method to infer the contributions of different climatic factors to vegetation changes, both at high latitudes, where the position of the boreal treeline appears in this model to be more directly constrained by the water stress than by summer temperature, and in semi-humid areas where the contributions of temperature and precipitation changes may partly compensate each other. Our study also confirms the major contribution of the decrease in CO₂ to environmental changes and carbon storage through its selective impact on gross primary productivity of C3 and C4 plants and a reduction by 25% of water-use efficiency. Specifically, the reduction in CO₂ concentration increases the amount of precipitation necessary to sustain at least 20% of grass fraction by 50 mm/year; the corresponding threshold for trees is increased by about 150 mm/year. As a consequence, a reduction in CO₂ concentration considerably widens the climatic range where grasses and shrubs dominate.     

大气振荡与副高活动及四川盆地旱涝的关系

本文分析了1982年5～9月热带西太平洋地区,尤其是我国南海、菲律宾和印度尼西亚上空30～50天大气振荡与太平洋副高活动及四川盆地夏季旱涝的关系。结果表明:热带西太平洋上空大气低频振荡对太平洋副高有明显影响;四川盆地东、西部夏季降水30～50天振荡呈反位相变化;东(西)部降水低频振荡与热带西太平洋上空大气低频振荡呈反(同)位相关系。热带西太平洋上空大气低频振荡,通过引起太平洋副高中心、西伸脊点东西变动影响盆地夏季旱涝异常。     

农业干旱遥感监测模型综述

以农业干旱发生时所引起的若干地表特征变化为依坦,分别从土壤水分、植被水分、冠层温度和作物形态4方面,对现有主要农业干旱遥感监测模型进行归纳总结,分析了各种模型的优缺点,以及各自的适用范围。其中土壤水分变化类指数比较适宜于农业旱情预警及土壤干旱型农业旱情的监测;冠层温度变化类指数不仅适宜于农业旱情预警,更适宜于农业旱情监测;作物形态及绿度变化和植被水分变化类指数,较适宜于农业旱灾的预警以及灾后评估。     

1636-1949年广西北部湾地区旱涝灾害时空演变研究

通过搜集、整理历史资料,选取1636-1949年共314年,并结合SPSS、EXCEL软件数据分析与ArcGIS图像处理功能,对广西北部湾地区旱涝灾害的等级序列、时间特征、空间特征以及成因进行研究。结果表明：1）1636-1949年间广西北部湾地区共发生大小洪涝灾害456次,平均每0．69年发生1次;干旱灾害400次,平均每0．79年发生1次。2）该地区洪涝灾害主要分布在该地区中部与北部,旱灾主要分布在该地区中部、西部、北部。3）根据旱涝灾害的等级序列可知,2级偏旱略多于1级旱;5级涝多于4级偏涝;灾害以涝灾为主。4）该地区旱涝灾害由地形地貌、人类活动、气候因子共同影响。     

华北冬小麦-夏玉米两熟区干旱特征分析

研究华北冬小麦一夏玉米主要生长季的干旱时空特征,可为全球气候变暖背景下制定抗旱减灾对策提供理论依据。利用华北5省（市）64个气象台站1961-2010年逐日降水资料,以降水负距平或降水量表征的干旱指标,通过经验正交分解法提取了冬小麦、夏玉米全生育期和关键生长阶段的特征向量和时间系数,分析了干旱频率、站次比及干旱强度的变化特征,并通过构建冬小麦-夏玉米轮作期综合干旱指数,探讨了华北地区农业干旱的总体状况。结果表明：EOF分解的前4个模态提取了60％以上作物干旱的主要时空分布信息,冬小麦主要生长季收敛效果优于夏玉米;冬小麦全生育期、苗期及拔节-抽穗期干旱的高强度中心主要分布在冀中南、豫北及鲁西北地区,而灌浆-成熟期干旱则以豫东为中心;夏玉米全生育期干旱的高强度中心主要位于冀南和鲁北地区,初夏旱以冀北大部为高强度区,而卡脖旱以豫西和鲁南为高强度区。从时间系数和区域干旱强度及站次比的时间变化趋势看,冬小麦全生育期干旱、灌浆-成熟期干旱及夏玉米初夏旱、卡脖旱均表现为递减趋势,但未通过显著性检验,而冬小麦播种期、拔节-抽穗期干旱,以及夏玉米全生育期干旱为不显著的递增趋势。整个冬小麦-夏玉米轮作期干旱威胁较高的地区主要位于京津局部、冀中南、豫北和鲁北等地区。     

南海中北部次表层水温与南海夏季风和广东旱涝

为了解南海与季风的相互作用，用实测资料分析了南海中北部次表层水温与南海夏季风和广东旱涝的关系。结果表明：南海中北部次表层水温在2月偏暖（冷）时，南海夏季风爆发偏早（晚）是主要现象；南海中北部次表层水温在8月偏暖（冷）时，南海夏季风结束偏晚（早）是主要现象。西沙平均水温时间系列的距平值自1978年1～3月开始有上升趋势，年平均水温距平值上升趋势出现在1979年。结论：南海中北部在2月次表层水温持续编暖（冷）时，夏季风爆发偏早（晚）、广东出现洪涝（干旱）灾害是主要现象。     

与长江流域旱涝相联系的全球低频环流场

通过对梅雨前后低频风场和速度势场的分析，发现全低频风场 仅在长江流域的旱年及涝年表现现显著的不同，而且在同一年的夏季降水变化的不同位相中也表现出明显相反的环流分布。着眼于１９８０，１９８８年两年，我们发现这种不同与低频速度势场的波动有关。１９８０年降水与东亚季风区内人工频振荡的北传以 半球高纬的涡旋列不断东移相联系。而１９８８年降水变化则是与源于热带太平洋中部的小代频涡旋北进发展有密切的关系。     

ERA5再分析降水数据在中国的适用性分析

为了探讨ERA5再分析降水数据在中国区的适用性,以全国728个站点的日降水数据为参考,使用Pearson相关系数、均方根误差、平均绝对误差、探测率、误报率以及公正先兆评分分析了ERA5再分析降水数据在不同时间尺度(月、季)、不同气候区、不同海拔梯度下的精度以及ERA5再分析数据对暴雨和干旱事件的刻画能力.结果表明:ER...     

2011年1月大气环流和天气分析

2011年1月大气环流主要特征如下:北半球极涡中心位于北美北部,强度比常年同期偏弱.中高纬度地区环流呈现三波型分布,东亚大槽、北美槽强度偏弱,西欧槽接近常年同期,东亚锋区明显南压.南支槽位于90°E附近,强度与常年相当.西北太平洋副热带高压明显偏弱.1月主要气候特点:全国平均气温为-8.3℃,比常年同期(-5.9℃)偏低2.4℃,全国平均降水量为8.2 mm,比常年同期(12.1 mm)偏少3.9 mm.华北、黄淮等地区干旱持续发展,冷空气活动频繁,南方雨雪冰冻灾害严重.月内有3次中等强度冷空气及6次降水过程.     

近30年江苏人体舒适度指数变化特征分析

利用江苏地区37个观测站1980－2009年逐日气象资料,通过线性趋势以及通径分析法,对人体舒适度指数（CIHB）的时空演变特征进行了分析。结果表明：（1）近30年来,江苏年均CIHB呈现显著的上升趋势,线性趋势为0.11/年,淮北、江淮之间、苏南的CIHB年际变化特征与全省平均的演变特征基本保持一致;（2）除夏季外,其余三个季节的CIHB均有较明显的上升趋势,其中春季的上升趋势最为明显,秋季次之,冬季的年际变化幅度最大,CIHB春、夏（秋、冬）两季的南北差异较小（较大）;（3）CIHB与温度（相对湿度和风速）存在显著的正（负）相关,其中温度对CIHB的正影响最大,相对湿度和风速对CIHB的最终影响是通过温度起负作用;（4）虽然近30年江苏整个夏季的CIHB不存在明显的变化趋势,但自20世纪90年代初期以来,7、9月份还是存在着弱上升趋势。研究表明,在全球气候变暖的大背景下,对江苏地区的CIHB气候变化特征的研究可为人们应对气象要素变化采取有效防范措施以及旅游、能源业的气象服务提供一定的科学依据。