全球变化中的北极碳汇：现状与未来

由于海冰覆盖，北极碳汇（Arctic Carbon Sink）在全球碳通量预算中经常被忽略或简单处理。但随着全球变化加剧，北极发生快速变化，北极碳循环及其对全球变化的响应与反馈日趋重要。综合对北极碳汇的研究结果，分析了北极碳汇的来源、变化以及主要调控因子，评估了北极碳汇现状。探讨了在全球变化中，影响北极碳汇变化的因素及其对未来北极碳汇变化趋势的影响。      

2000-2018年东亚地区云顶高度的时空变化特征

为了了解区域云顶高度对过去气候变化的响应,基于卫星搭载的MODIS传感器提供的2000年3月至2018年2月MOD03_08_v6.0数据,分析了东亚地区云顶高度2000—2018年的时空变化特征,并探讨其长期变化的原因。研究发现,东亚地区云顶高度呈西南高东北低的特征。云顶高度在东亚地区以0.020 km/a的变率增长,其中大陆东部云顶高度的年际变率为0.035 km/a,东部海域年际变率为0.034 km/a。在东部海域地区云顶高度的变化同海表温度的变化相关性较高,相关系数为0.68,这表明云顶高度的变化受下垫面的影响。在东亚地区30°~40°N区域内,年平均云顶高度的增加较为明显。此外,夏季云顶高度在长江中下游盆地、塔里木盆地、吐鲁番盆地以及四川盆地东北部呈-0.03 km/a的减少趋势,这是由于更多低云的形成降低了云顶高度;冬季云顶高度在东亚地区40°N以北呈下降趋势,而在40°N以南呈增加趋势。     

两种不同减排情景下21世纪气候变化的数值模拟

利用国家气候中心最新发展的气候系统模式BCC-CSM1.0模拟了相对于B1排放情景,两种不同减排情景(De90和De07,表示按照B1情景排放到2012年,之后线性递减,至2050年时CO_2排放水平分别达到1990和2007年排放水平一半的情景)对全球和中国区域气候变化的影响.结果表明:两种减排情景下模式模拟的全球平均地表气温在21世纪40年代以后明显低于Bl情景,比减排情景浓度低于B1的时间延迟了20年左右;尽管De90减排情景在2050年所达到的稳定排放水平低于De07情景,但De90情景下的全球增温在2070年以后才一致低于De07情景,这种滞后町能与耦合系统(主要足海洋)的惯性有关;至21世纪末,De90和De07情景下的全球增温幅度分别比B1情景降低了0.4和0.2℃;从全球分布来看,B1情景下21世纪后30年的增温幅度在北半球高纬度和极地地区最大,减排情景能够显著减少这些地区的增温幅度,减排程度越大,则减少越多;在中国区域,B1情景下21世纪末平均增温比全球平均高约1.2℃,减排情景De90和De07分别比B1情景降低了0.4和0.3℃,中国北方地区增温幅度高于南方及沿海地区,减排情景能够显著减小中国西部地区的增温幅度;B1情景下21世纪后30年伞球增温在冬季最高,De90和De07情景分别能够降低各个季节全球升温幅度的17%和10%左右.     

梅雨锋对引发暴雨的中尺度对流系统发生发展影响的研究

针对梅雨锋(湿度锋)上或附近偏南暖湿气流一侧中尺度对流系统不断发生发展和长时间维持而引发长江流域暴雨的观测事实,利用中尺度数值预报模式WRF(V3.1.1)设计了一系列三维理想数值试验,研究了梅雨锋两侧自身水汽差异效应,探讨了基本气流和风垂直切变对梅雨锋上中尺度对流系统发生发展的影响,揭示了梅雨锋对中尺度对流系统的组织...     

北京雷暴大风气候特征及短时临近预报方法

北京地区雷暴大风的预报准确率低而且时效短.为了提高对这种灾害性天气的预警能力,在气候统计的基础上,研究了潜势预报方法和临近预报算法.对1998-2007年134个雷暴大风过程的统计结果表明,北京地区绝大多数的雷暴大风具有下击暴流特征,而且冰雹的落区附近也是大风的爆发区之一.因此,负浮力的作用和对冰雹具有指示性意义的因子是研究雷暴大风预报方法应主要考虑的因素.500hPa环流背景分析表明,尽管绝大多数雷暴大风爆发时对流层中层有干空气侵入,但是还有少数个例产生在偏南暖湿气流中.目前,对后一类大风产生的机制仍然不清楚.研究表明,当对流层中层有干空气侵入时,有利于雷暴大风出现的环境条件是:下沉气流具有较大的不稳定性,同时对流层低层环境大气的温度直减率较大.此外,还讨论了经验指数--大风指数在北京地区的应用.基于上述的研究,形成了北京地区雷暴大风短时潜势预报方法,还使用相关分析和多元回归分析技术建立了基于雷达观测和环境条件的雷暴大风临近预报方程.个例分析表明,临近预报方程对于飑线和弓形回波等带来的地面大风具有一定的预报能力.     

地形对于气流运动影响的数值研究

建立了二维、非静力平衡的数值模式，研究地形对上游气流的阻挡以及大振幅背风波谷与下坡风的形成。结果表明：地形的阻挡效应受地形高度、大气层结及地形非对称性等因子的影响。数值试验与理论分析都证明地形越高、层结越稳定时阻挡作用越强；同样条件下，迎风坡坡度大的地形容易对气流形成阻挡。此外，分析了地形高度、大气层结、地形非对称性以及基本入流大小对背风波谷及下坡风强度影响的规律，并通过一次实际观测对数值模拟结果进行了检验。     

气侯时间序列变点的推断

本文研究时间序列的变点问题。所给出的统计方法可用来推断一个时间序列是否存在变点，存在几个变点以及变点在什么位置。这种统计推断方法可用于气候阶段的划分。     

国外应对气候变化的立法进展与启示

国外应对气候变化立法进程与国际社会对气候变化问题的关注度呈正相关性。目前,欧盟、英国、德国、法国、芬兰、丹麦、瑞士、韩国、日本、菲律宾、新西兰、墨西哥和南非均正式颁布或完成起草了应对气候变化或低碳发展相关法律。文中通过系统研究发现,国外已开展应对气候变化立法的国家和地区均通过立法明确了其应对气候变化管理机构的法律地位和职责,将温室气体减排目标和配套制度纳入法律,确定了应对气候变化的宗旨和原则,成为其高水平履行国际气候条约的重要保障。中国启动国家应对气候变化立法工作已有10年,可借鉴国外立法在减排目标、管理体制、减排措施、应对气候变化的法律原则等方面的立法经验,尽快推进国内立法进程。     

Sensitivity study of the seasonal mean circulation in the northern South China Sea

A study of the circulation in the northern South China Sea （SCS） is carried out with the aid of a three-dimensional, high-resolution regional ocean model. One control and two sensitivity experiments are performed to qualitatively investigate the effects of surface wind forcing, Kuroshio intrusion, and bottom topographic influence on the circulation in the northern SCS. The model results show that a branch of the Kuroshio in the upper layer can intrude into the SCS and have direct influence on the circulation over the continental shelf break in the northern SCS. There are strong southward pressure gradients along a zonal belt largely seaward of the continental slope. The pressure gradients are opposite in the southern and northern parts of the Luzon Strait, indicating inflow and outflow through the strait, respectively. The sensitivity experiments suggest that the Kuroshio intrusion is responsible for generating the imposed pressure head along the shelf break and has no obvious seasonal variations. The lateral forcing through the Luzon Strait and Taiwan Strait can induce the southwestward slope current and the northeastward SCS Warm Current in the northern SCS. Without the lateral forcing, there is the continental slope. The wind forcing mainly causes the The wind-induced water pile-up results in the southward no high-pressure-gradient zonal belt seaward of seasonal variation of the circulation in the SCS. high pressure gradient along the northwestern boundary of the basin. Without the blocking of the plateau around Dongsha Islands, the intruded Kuroshio tends to extend northwest and the SCS branch of the Kuroshio becomes wider and stronger. The analyses presented here are qualitative in nature but should lead to a better understanding of the oceanic responses in the northern SCS to these external influence factors.     

地磁场与气候变化关系的新探索

对地磁场与气候变化的统计研究早已表明，二者有很好的相关关系。本文的目的是对它们的关系给出一种可能的物理解释。利用近600年的地磁场模型资料和全球平均温度序列分析了两者变化的关系，发现它们有很好的对应，且地磁场变化超前于全球气温变化。从地磁场的变化来看，21世纪初全球变暖的趋势应该减缓。文中对地表浅层热场（地热带、火山和地温场）的分布特征与地球内部软流圈－岩石圈边界上焦耳热场的分布特征进行了对比分析。结果表明，地表浅层热场与地球深层焦耳热的分布有很好的对应关系，这可能暗示地表浅层热场是地球深层焦耳热的反映，地磁场通过焦耳热的不断释旋影响气候变化。