Simulation and projection of climate change using CMIP6 Muti-models in the Belt and Road Region

Climate condition over a region is mostly determined by the changes in precipitation, temperature and evaporation as the key climate variables. The countries belong to the Belt and Road region are subjected to face strong changes in future climate. In this paper, we used five global climate models from the latest Sixth Phase of Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6) to evaluate future climate changes under seven combined scenarios of the Shared Socioeconomic Pathways and the Representative Concentration Pathways (SSP1-1.9, SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, SSP4-3.4, SSP4-6.0 and SSP5-8.5) across the Belt and Road region. This study focuses on undertaking a climate change assessment in terms of future changes in precipitation, air temperature and actual evaporation for the three distinct periods as near-term period (2021-2040), mid-term period (2041-2060) and long-term period (2081-2100). To discern spatial structure, K?ppen-Geiger Climate Classification method has been used in this study. In relative terms, the results indicate an evidence of increasing tendency in all the studied variables, where significant changes are anticipated mostly in the long-term period. In addition to, though it is projected to increase under all the SSP-RCP scenarios, greater increases will be happened under higher emission scenarios (SSP5-8.5 and SSP3-7.0). For temperature, robust increases in annual mean temperature is found to be 5.2 °C under SSP3-7.0, and highest 7.0 °C under SSP5-8.5 scenario relative to present day. The northern part especially Cold and Polar region will be even more warmer (+6.1 °C) in the long-term (2081-2100) period under SSP5-8.5. Similarly, at the end of the twenty-first century, annual mean precipitation is inclined to increase largely with a rate of 2.1% and 2.8% per decade under SSP3-7.0 and SSP5-8.5 respectively. Spatial distribution demonstrates that the largest precipitation increases are to be pronounced in the Polar and Arid regions. Precipitation is projected to increase with response to increasing warming most of the regions. Finally, the actual evaporation is projected to increase significantly with rate of 20.3% under SSP3-7.0 and greatest 27.0% for SSP5-8.5 by the end of the century. It is important to note that the changes in evaporation respond to global mean temperature rise consistently in terms of similar spatial pattern for all the scenarios where stronger increase found in the Cold and Polar regions. The increase in precipitation is overruled by enhanced evaporation over the region. However, this study reveals that the CMIP6 models can simulate temperature better than precipitation over the Belt and Road region. Findings of this study could be the reliable basis for initiating policies against further climate induced impacts in the regional scale.     

风急流对吕宋海峡黑潮路径变异的影响及其动力机制

为研究风急流对吕宋海峡处黑潮路径的影响,本文使用1.5层约化重力浅水模式,设置了与吕宋海峡跨度相接近的缺口宽度,考虑西边界流在西边界缺口处当处于迟滞过程的临界状态时,其路径受风急流影响的动力机制,并初步探讨了在实际海陆边界条件下,实际风急流对黑潮路径的影响。结果显示,理想情况下,当西边界流处在由入侵流态到跨隙流态转变的临界状态时,西风、南风以及西南风风急流可以激发西边界流由入侵流态转变为跨隙流态。当西边界流处在由跨隙流态向入侵流态转变的临界状态时,北风、东风以及东北风风急流可以激发西边界流由跨隙流态转变为入侵流态,并且在风急流消失后西边界流不能再恢复到初始流态。实际情况下,冬季风急流有利于黑潮入侵南海,夏季风急流有利于黑潮跨越吕宋海峡,这和理想情况下的模拟结果以及实际观测结果相一致,这对进一步研究南海北部的上层环流以及南海的质量、能量输送有重要意义。     

膜下滴灌模式下种植密度对棉田蒸散发规律影响研究

为探求绿洲棉区膜下滴灌条件下不同种植密度棉田蒸散发规律,运用大型称重式蒸渗仪对膜下滴灌棉田蒸散过程连续监测,结果表明：在不同种植密度条件下,棉花的日蒸散量曲线都表现为单峰曲线,不同生育时期一膜六行（30株/m2）种植的棉田蒸散量比一膜四行（20株/m2）大,花铃期棉田的蒸散发强度最大,一膜四行、一膜六行分别为4.76mm/d、5.94mm/d。同时,一膜六行种植的叶面积指数大于一膜四行种植,株高小于一膜四行种植。花铃期棉田的蒸散发量与日平均气温（p<0.01）和空气相对湿度(p<0.01)具有很好的相关性,与日平均风速和日平均水汽压的关系不大。     

遥感蒸散模型的时间重建方法研究

本文提出的遥感蒸散模型的时间重建方法考虑了逐日蒸散可能的变化情况, 在阻抗- 彭曼单层模型的基础 上, 将图像去云处理与时间重建结合在一起, 先使用SEBS 能量平衡余项模型获得晴好日的地表阻抗信息, 选择了 叶面积指数LAI 作为反映植被表面阻抗的参量, 通过时间序列谐波分析(HANTS)获得逐日逐像元的LAI 信息, 将晴 好日的阻抗信息扩展至待定日, 并使用因子函数表达了极端温湿条件对植被叶面阻抗的限制作用。使用中科院禹 城站2003 年作物季的大型蒸渗仪数据对模型所得逐日蒸散结果进行了验证。在作物生长季, 模型结果相对于实测 结果表现出了良好的相关性(R2≈0.7), 远优于作为对比的蒸发比不变法。受单层模型假设局限, 方法在裸地及稀疏 植被上的结果还存在着较大的误差。     

1960年以来新疆地区蒸发皿蒸发与实际蒸发之间的关系

利用中国新疆地区1960-2005 年109 个设有蒸发皿蒸发观测的常规气象站资料, 并结 合不同驱动场和不同陆面模式的模拟结果, 对蒸发皿蒸发及模拟的实际蒸发的年、各个季节 的变化及其它们的相互联系进行了详细的分析和讨论。结果发现, 在过去的46 年里, 年蒸发 皿蒸发总体上都表现为明显的下降趋势, 而实际蒸发在总体上显著上升, 与蒸发皿蒸发的变 化趋势相反。在80 年代中后期, 蒸发皿蒸发、实际蒸发和降水的转折点(1986 年) 一致, 进 一步说就是无论在转折点的前后, 降水增加的转折性变化与模拟的实际蒸发的转折性增加变 化一致, 而与蒸发皿蒸发减小的转折性变化相反, 这表明, 在新疆地区, 蒸发皿蒸发和实际 蒸散之间具有相反的变化关系, 这支持Brutsaert and Parlange 提出的蒸发皿蒸发和实际蒸散 之间具有互补相关关系(变化趋势相反) 的理论。分析气温、降水、湿度、云量和日照时数等 环境变量的变化趋势发现： 降水、云量等表征大气中水分特征的变量表现为明显的上升趋势, 这也间接的证明了蒸发皿蒸发和实际蒸散之间存在相反的关系, 而与各个环境变量之间相关 系数的分析则表明, 气温日较差、风速、低云量和降水是与蒸发皿蒸发和实际蒸发关系最紧 密的环境因子, 它们的变化可能是导致蒸发皿蒸发和蒸散量变化的原因。     

Attribution of trends in meteorological drought during 1960–2016 over the Loess Plateau,China

This study uses two forms of the Palmer Drought Severity Index(PDSI), namely the PDSI_TH(potential evapotranspiration estimated-by the Thornthwaite equation) and the PDSI_PM(potential evapotranspiration estimated by the FAO Penman-Monteith equation), to characterize the meteorological drought trends during 1960–2016 in the Loess Plateau(LP) and its four subregions. By designing a series of numerical experiments, we mainly investigated various climatic factors' contributions to the drought trends at annual, summer, and autumn time scales. Overall, the drying trend in the PDSI_TH is much larger than that in the PDSI_PM. The former is more sensitive to air temperature than precipitation, while the latter is the most sensitive to precipitation among all meteorological factors. Increasing temperature results in a decreasing trend(drying) in the PDSI_TH, which is further aggravated by decreasing precipitation, jointly leading to a relatively severe drying trend. For the PDSI_PM that considers more comprehensive climatic factors, the drying trend is partly counteracted by the declining wind speed and solar radiation. Therefore, the PDSI_PM ultimately shows a much smaller drying trend in the past decades.     

基于SPEI的渭河流域干旱时空变化特征分析

以标准化降水蒸散指数(SPEI)作为评估指标,基于渭河流域28个气象站点1961—2017年实测降水量和气温数据,采用Mann-Kendall(M-K)趋势检验、经验正交函数以及小波变换等方法分析渭河流域干旱时空变化特征,并研究渭河流域干旱与6种大尺度气候因子之间的相关关系,进一步探讨主要气候因子对流域干旱时空分布特征的潜在影响。研究表明:渭河流域在1961—2017年间整体呈现出变旱的趋势。通过经验正交函数分解,渭河流域干旱分布场主要有3种典型模态类型,分别为全局型、西北—东南反向分布型以及东—西反向分布型;同时,大尺度气候因子南方涛动指数SOI与流域干旱分布场具有更好的相关关系,对该区域内干旱变化有较强的影响。     

印度河流域气温、降水、蒸发及干旱变化特征

基于印度河流域及周围54个地面气象站气温、降水资料,结合CRU气温和GPCC降水全球格点化陆面再分析资料,通过插值构建了一套0.5°×0.5°分辨率1980—2016年逐月格点数据集。采用Thornthwaite方法计算了潜在蒸散发,基于标准化降水蒸散指数(SPEI),探讨了印度河流域气候变化及干旱演变特征。结果表明:(1)1980—2016年,印度河流域年平均气温以0.30℃·(10 a)^-1的速率呈显著上升趋势,21世纪初增温幅度最大;干季(11月～次年4月)升温速率较快,达0.36℃·(10 a)^-1,湿季(5～10月)增速0.25℃·(10 a)^-1。年降水量呈现少雨—多雨—少雨—多雨年代际振荡。伴随着持续升温,年和各季的潜在蒸发量增加显著。干季干旱频率较多,但湿季干旱强度高,各季干旱频率与降水呈现较一致的年代际波动;干旱的影响面积在干季呈现微弱地增加趋势,湿季却略有减少趋势。(2)空间上,除西北局部,流域其他区域的年和季平均气温、潜在蒸发量增加趋势显著,均达到95%置信水平。其中南部平原和东北山区升温幅度较高,...     

近59 a锡林河流域潜在蒸散发及地表干湿状况变化趋势分析

利用1960—2018年锡林河流域周边13个气象站的逐日气象资料,采用世界粮农组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算各气象站多年潜在蒸散发量及相对湿润度指数。通过利用主成分分析、相关分析和偏相关分析,探讨了锡林河流域潜在蒸散发、地表干湿状况多年变化规律;分析了影响潜在蒸散发的主要气象因子及各气象要素间的相互作用;着重讨论了锡林河流域潜在蒸散发的周期变化及其与相对湿润度指数、各气象要素的相互作用。结果表明:流域近59 a潜在蒸散发整体呈现增长趋势,且上升趋势显著,存在显著增加—减小交替的多尺度时频变化特征和多主周期变化规律;各气象要素中潜在蒸散发对温度的响应较大,平均风速次之;平均相对湿度受到潜在蒸散发的影响较大,降水次之。整个流域环境有不显著的变湿润趋势。     

长河坝—黄金坪水库区域地震台网监测能力分析

位于四川省甘孜藏族自治州康定市内大渡河干流的长河坝—黄金坪水电站,为大渡河流域开发中,以长河坝、大岗山、瀑布沟等形成主要梯级格局开发方案中,"三库22级"水电站中的第10和11级电站,其地震监测台网也采用梯级设计方式,长河坝—黄金坪上下游水库地震监测台网统一设计、建设及监测,共享同一地震监测能力。通过对监测设备的技术指标、台基地噪声水平和震级—频度对数关系的分析,结果表明,长河坝—黄金坪水库区域地震固定台站建成后,地震监测能力达到并优于设计的理论监测能力,地震监测震级达到下限为M_L 0.5的设计要求。