CMIP5对东北地区气温评估和2℃/4℃升温阈值出现时间研究

利用全球气候模式、多模式集合和东北三省观测数据,评估了不同典型浓度路径下全球气候模式和多模式集合对东北区域气温变化模拟能力和可信度,结果发现最优模式模拟结果优于多模式集合,具有较高的可信度。2℃升温阈值结果分析表明:大部分地区首次稳定到达2℃阈值开始年份分别出现在2025年之前(RCP2.6),在2015年之前(RCP4.5)和在2033年(RCP8.5)之前;其中RCP2.6情景下出现最早,RCP8.5情景下最晚,各情景下大体呈西晚-东早分布形势。4℃升温阈值结果分析表明:随着情景增加,首次达到4℃阈值的年份呈提前趋势,其中RCP4.5下出现最早,大部分站点出现在2048年之前,RCP8.5下出现最晚,大部分站点出现在2073年之前。东北三省气温预估结果分析表明:东北三省未来气温呈同步一致变化特征,随着情景增加,各省升温速率均呈上升趋势。     

IPCC AR5全球模式对华北地区未来气候的预估

基于CMIP5中的19个全球海气耦合模式结果,在对模式模拟能力进行检验的基础上,分析了华北地区未来气候变化,结果表明,全球模式对华北地区气候有一定的模拟能力,对气温空间分布模拟效果较好,对降水的模拟效果与气温相比相对较差。多模式集合平均值能较好地给出华北区域当代气候变化特征,较大多数单个模式模拟效果好,与观测的空间相关系数有所提高,尤其是降水;对未来集合预估的结果表明,21世纪末期不同排放情景下,华北地区年、冬季和夏季气温均将升高,降水也以增加为主,且RCP8.5情景下升温和降水增加幅度较RCP2.6和RCP4.5情景更为显著。     

气候变化对浙江水稻生产影响的集合模拟分析

生长模型耦合气候模式模拟是研究气候变化对农业生产影响的有效途径。本文基于3种典型浓度路径排放情景（RCP）下11个国际耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）全球气候模式（GCMs）的气候预估结果,以1971-2000年观测资料作为气候资料基准值（baseline）,利用LARS WG天气发生器形成包含RCP26、RCP45、RCP85情景下2050s（2041-2060年）和2070s（2061-2080年）时段的气候预估逐日数据集合,分析了浙江省杭州、金华两个代表站点的气候资源变化特征,以气候模式耦合水稻机理模型ORYZA2000方法,集合模拟评估了气候变化对浙江水稻生产的影响。结果表明,未来浙江代表站点杭州和金华的平均气温均会升高,预估2070s时段杭州、金华分别平均升温1.65～3.56、1.75～3.67 ℃,高温热害发生加剧。在仅考虑未来气候变化的条件下,随着温度升高,代表站点的水稻生育期相对基准期缩短。不考虑CO2浓度增加对水稻产量的肥效作用,无论早稻、晚稻、单季稻,其产量相对于基准年份均普遍减产,且高排放情景下的减产幅度明显大于低排放情景。     

利用CMIP5多模式集合模拟气候变化对中国小麦产量的影响

【目的】利用最新的国际耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）中30个全球大气-海洋耦合模式（AOGCMs）在典型浓度路径（RCPs）情景下的气候预估结果,基于集合模拟的方法评估气候变化对中国未来小麦产量的影响。【方法】气候变化对农业的影响评估通常基于未来逐日的气象资料,然而AOGCMs模拟的逐日数据存在较大的不确定性。利用“虚拟气候变暖”（PGW）的方法,将CMIP5模式预估的未来气候变化的信号与当前气候的逐日站点观测资料相结合,得到未来气候预估的逐日数据集合。结合作物过程模型CERES-Wheat,利用集合模拟的方法,以概率的形式量化表述气候变化对中国小麦产量影响的不确定性。【结果】未来中国冬春小麦代表站在其小麦生育期内的平均气温均有升高。预估21世纪末期,冬小麦代表站平均增温2.7-2.9℃,春小麦代表站平均增温3.0-3.3℃。RCP8.5情景比RCP2.6情景增温显著。预估未来冬、春小麦在其生育期内的降水量普遍增加,并随着排放量的增长,降水量表现出逐渐增多的趋势。在仅改变未来气候变化的条件下,冬、春小麦的灌溉小麦单产相对于1996-2005年普遍减产,并且随着气候变化,灌溉小麦的减产概率上升。春小麦代表站在灌溉条件下小麦减产的程度比冬小麦代表站更显著。预估到21世纪末期,冬小麦代表站在RCP2.6情景下减产2%左右,在RCP4.5情景下减产6%左右,在RCP8.5情景下减产9%左右,减产概率超过85%。预估春小麦代表站在RCP2.6情景下减产5%,在RCP4.5情景下减产8%以上,在RCP8.5情景下减产15%以上,减产概率超过90%。在雨养条件下,冬小麦代表站的小麦单产相较于1996-2005年显著增产。预估到21世纪末期,冬小麦代表站在RCP2.6情景下增产21%以上,在RCP4.5情景下增产22%以上,在RCP8.5情景下增产25%以上,增产概率超过90%。【结论】利用PGW方法获得未来气候预估的逐日数据集合有效的保留了当前气候的天气信息,尤其是极端天气事件的信息。利用集合模拟的方法评估未来气候在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下对中国小麦单产的影响,表明在灌溉条件下,随着排放量的增加,气候变化导致中国小麦单产减产的概率逐渐上升。雨养小麦单产集合的不确定性较灌溉条件大。     

江苏省农业气候资源及未来情景预估

利用江苏省60个气象台站1961-2012年地面气象观测资料与Reg CM4.0区域气候模式模拟的RCP4.5和RCP8.5排放情景下数据,分析江苏省近52年的农业气候资源的变化趋势并预估未来时段(2015-2050)光、温、水等农业气候资源的变化特征。结果表明:近52年,太阳总辐射呈下降趋势,变化率为-2.78 MJ/m2,≥0℃活动积温呈上升趋势,气候倾向率变化为每10年89℃,降水量和参考作物蒸散量年际波动明显,其中1970s的平均降水量和1980s的平均参考作物蒸散量最少。与基准气候相比(1961-2005年),未来2种气候情景下≥0℃活动积温、太阳总辐射均呈递增趋势;全省大部分地区降水量在RCP4.5情景下呈现递增趋势,RCP8.5情景下呈现递减趋势,参考作物蒸散量在2种情景下大体变化趋势一致,2种情景下水分盈亏差异较大,其中RCP8.5情景下苏北地区水分短缺显著。研究结果可为江苏省农业气候资源利用、农业生产和布局提供科学指导。     

RCP情景下淮河上游气候及径流量变化

基于ISI-MIP(the inter-sectoral impact model inter-comparison project)推荐的5套"典型浓度路径"情景下的全球气候模式数据,驱动分布式水文模型SWIM模拟淮河上游王家坝水文站以上地区未来(2020—2050年)径流量,分析淮河上游气候要素及径流量变化。结果表明,未来RCP情景下,淮河上游王家坝水文站以上地区温度和降水与基准期(1986—2005年)相比均有增长,温度在RCP8.5情景下增长幅度最大,空间分布从西北到东南呈现出增加趋势;降水在RCP4.5情景下涨幅最明显,空间分布自北向南呈递减趋势。5个气候模式模拟淮河上游干流径流量和趋势时各有优劣,其中HadGEM2模式效果最优;到21世纪中期,RCP情景下淮河上游干流径流量与基准期相比呈现出上升趋势,涨幅均超过10%,RCP4.5情景下模拟径流量的年变化率及汛期径流涨幅最大。研究区未来枯水期水资源短缺现象将得到缓解但发生洪水尤其是极端洪水的可能性将加大。     

未来RCPs情景下湖北省中稻高温热害风险研究

基于典型浓度路径下(稳定路径RCP4.5和高端路径RCP8.5)全球气候模式HadGem2-ES输出的未来2021—2080年气候变化预估结果,采用双线性内插、方差订正等方法进行订正及检验,研究RCPs情景下湖北省中稻高温热害发生规律及其风险变化.结果表明,RCPs情景数据经过方差订正,可降低模拟数据与观测值的相对误差...     

基于GIS的山东省≥10℃热量资源时空变化特征分析

利用1961—2015年山东省17个气象站点和山东省周边12个气象站点的日平均气温资料和该区域的DEM(数字高程模型)数据,采用混合插值和线性倾向估计方法,对山东省≥10℃初日、终日、持续日数和活动积温的时空变化特征进行了分析。结果表明:山东省≥10℃初日的空间分布呈现西部早,向东向北逐渐滞后的特征。≥10℃终日的空间分布呈现中部山区和胶东半岛高海拔地区早、南部地区和沿海地区晚的特征。≥10℃持续日数的空间分布呈现南部地区和济南西部及北部地区长、中部山区和胶东半岛高海拔地区短的特征。≥10℃活动积温的空间分布呈现西南地区高、中部山区和胶东半岛中北部低的特征。1961—2015年间,山东省17个气象站≥10℃初日均呈现提前趋势,17个气象站点平均气候倾向率为-1.38 d/10a;≥10℃终日,除烟台外,其余16个气象站点呈推迟趋势,17个气象站点平均气候倾向率为0.74 d/10a;17个气象站点≥10℃持续日数均呈增大趋势,其平均气候倾向率为2.12 d/10a;17个气象站≥10℃的活动积温均呈现增大趋势,17个站平均气候倾向率为63.10℃·d/10a。     

本溪市冬季低于-20℃温度预报研究

利用本溪市观象台1981—2014年逐日气温资料,统计分析了近35年本溪市冬季最低气温≤-20℃的气候特征,结合天气学方法将最低气温≤-20℃的地面形势进行了总结,并给出了影响因子的参考指标。结果表明,1981—2014年本溪市区冬季低于-20℃气温年际变化较大,20世纪80年代出现次数最多,总体呈现波浪式下降趋势;低温出现在12月、1月、2月,其中1月最低气温最低,出现频次最高,占总数的60.5%;地面影响系统主要分为冷高压、冷锋过境和长白山冷高。     

不同RCP情景下山东省小麦、玉米关键生育期的气候变化预估

为了研究气候变化情况下小麦、玉米关键生育时期气候要素的变化趋势和对生产的适应性,选用基于BCC-CSM1-1气候系统模式下的3种不同浓度路径(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)的模拟数据,研究了山东省冬小麦和夏玉米播种至出苗期和抽穗至灌浆期的最高温和降水量变化趋势。结果表明:在历史(1961—2005年)气候条件下,小麦季和玉米季关键生育期的最高温均呈增加趋势;在未来情景模式下,小麦季和玉米季播种至出苗期的最高温均在RCP2.6情景下呈下降趋势,在RCP4.5和RCP8.5情景下呈增加趋势,且在RCP8.5情景下增加最快,气侯倾向率分别为0.56、0.62℃/10a;小麦季和玉米季抽穗至灌浆期的最高温在3种RCP情景下均存在不同程度的增加趋势,在RCP8.5情景下增加最快,气候倾向率分别为0.45、0.76℃/10a。在历史气候条件下,小麦季播种至出苗期的降水量呈上升趋势,抽穗至灌浆期的降水量呈下降趋势,而玉米季两关键生育期的降水量均呈下降趋势;在未来情景模式下,小麦季播种至出苗期的降水量在3种RCP情景下均呈下降趋势,在RCP4.5情景下下降最快,气候倾向率为-0.43 mm/10a;小麦季抽穗至灌浆期和玉米季播种至出苗期的降水量均呈增加趋势,在RCP8.5情景下增加最快,气候倾向率分别为1.53、4.62mm/10a;玉米季抽穗至灌浆期的降水量在RCP2.6和RCP8.5情景下呈增加趋势,在RCP4.5情景下呈减少趋势,在RCP2.6情景下降水量增加最快,气候倾向率为2.41 mm/10a。综合来看,在RCP4.5和RCP8.5情景下玉米季关键生育时期最高温的增温速率均大于小麦季,而降水量的变化不显著,因此,在未来气候变化条件下,随着CO2浓度的增加,可通过调整播期和优化作物管理模式实现作物产量的提高。     

山东省≥0℃和≥15℃终日的时空变化特征分析

选取山东省境内17个气象站1986—2015年的逐日平均气温数据,采用线性倾向估计方法和空间插值方法,对山东省≥0℃终日和≥15℃终日的时间和其间的积温的时空变化特征进行分析.结果表明:山东省≥0℃终日的空间分布呈现南部和沿海地区晚、中部和北部地区早的特征;近30年来山东省17个气象站点≥0℃终日的变化均未达到显著水平.山东省≥15℃终日的空间分布呈东部沿海地区晚、中部地区早的特征;近30年来山东省17个气象站点≥15℃终日的变化总体呈推迟趋势.山东省≥0℃终日至≥15℃终日期间活动积温的空间分布特征为西南地区高、东北地区低,呈现出由西南向东北逐渐降低的趋势;近30年来≥0℃终日至≥15℃终日期间活动积温变化均未达到显著水平.     

基于GIS的山东省≥0℃热量资源时空变化特征分析

利用1961—2015年山东省17个气象站点和山东省周边12个气象站点的日平均气温资料和该区域的DEM(数字高程模型)数据,采用混合插值方法和线性倾向估计方法,对山东省≥0℃初、终日、持续日数和积温的时空变化特征进行分析。结果表明,山东省≥0℃初日的空间分布呈现南部早、北部晚、山区早和平原地区晚的特征;≥0℃终日的空间分布呈现南部、沿海地区晚和中部、北部地区早的特征;≥0℃持续时间的空间分布为南部、沿海地区长,中部山区、内陆及北部地区短;≥0℃积温空间分布特征为由西南向东北逐渐降低。近55年来山东省17个气象站≥0℃初日均呈现提前趋势,平均气候倾向率为2.74 d/10 a,且除烟台外,其他站点的提前趋势均达到显著水平;≥0℃终日的变化未呈现明显的规律,且所有站点的变化趋势均未达到显著水平;≥0℃持续时间和积温均呈现增加趋势,其气候倾向率分别为4.33 d/10 a和65.86(℃·d)/10 a,且除菏泽、兖州、日照、青岛、烟台和威海的≥0℃持续时间的变化未达到显著水平外,其余站点≥0℃持续时间和积温的变化趋势均达到显著水平。     

长沙市早稻生长季≥10℃积温变化特征

利用1961—2015年长沙市早稻生长季(3月中旬—7月中旬)地面观测资料,采用线性统计、M-K突变检验等统计方法,对近55年长沙市早稻生长季内≥10℃积温的变化特征进行分析。结果表明,1961—2015年长沙市早稻生长季≥10℃活动积温存在明显的上升趋势,20世纪呈波动弱下降趋势,21世纪呈明显上升趋势;突变年份出现在2002年。近55年早稻生长季≥10℃活动积温均值为2 696.4℃·d,最高出现在2008年,为3 147.5℃·d,最低出现在1987年,为2 437.3℃·d,极差为710.2℃·d。     

湟源县30年0℃活动积温变化特征分析

本文探索了湟源县30年0℃活动积温的变化特征,一是对年际变化特征、高积温年、低积温年进行特征分析;二是将湟源县1987—2016年的0℃活动积温划分为3个10年际进行分析。详细分析内容为不同尺度下的积温最高值、最低值、平均值、极差和距平差。结果表明,30年0℃活动积温整体呈上升趋势,前期11年(1987—1997年)积温均为负距平;中期8年(1998—2005年)积温小幅震荡,后期11年(2006—2016年)积温均为正距平。30年的0℃活动积温平均值为2209.49℃·d,1987年0℃活动积温为最低值1 953.00℃·d;2013年0℃活动积温为最高值2 496.40℃·d。     

近50年秦岭南北≥0℃热量资源的时空分布规律

为向全球变暖背景下的陕西省秦岭地区生态环境建设和区域农业发展提供科学依据,采集1961—2010年该区域71个气象台站的资料,采用气象数据小网格推算、Mann-kendall突变检验、Morlet小波分析法,分析了秦岭南北近50年来稳定通过≥0℃的热量资源的积温、初日、终日和持续日数的变化特征,结果表明:近50年来秦岭南北≥0℃的积温增加、初日提前、终日推迟和持续日数延长,除秦岭北部≥0℃初日变化速度慢于秦岭南部外,秦岭北部≥0℃的积温、终日和持续时间变化速度快于秦岭南部;秦岭南北≥0℃的积温和持续日数发生由少到多突变的年份分别为2003和1997年,秦岭南北≥0℃初日发生由推迟到提前的突变年份为1997年,秦岭南北≥0℃终日发生由提前到推迟的突变年份为1972和1976年。秦岭地区≥0℃积温的空间变化相似,整体呈增加趋势。秦岭南北初日和持续日数具有相同的周期,秦岭南北的终日具有相同的短周期,而秦岭南北的积温具有相同的长周期。     

河南省优质小麦适宜种植区及未来变化趋势

为研究气候变化对河南省优质小麦种植区域的影响,基于河南省113个气象观测站1971—2000年的历史气象数据、RCP情景模式输出的同时段模拟数据以及2001—2050年RCP4.5和RCP8.5气候情景数据,选取冬小麦全生育期降水量、全生育期≥0℃积温、3—4月辐射总量、3—4月雨日、5月降水量、5月平均气温日较差、5月日最高气温≥32℃天数和5月辐射总量等8个气候指标来确定河南省优质小麦区划指标,结合台站经纬度和DEM信息,利用梯度距离反比法对各区划指标进行1km网格推算,采用打分法分别确定RCP4.5和RCP8.5情景下2030年、2040年和2050年河南省强筋、中筋和弱筋优质小麦种植区域及面积比例。结果表明:1)在现有种植制度和品种属性不变的情况下,RCP4.5和RCP8.5情景下,河南省2001—2050年优质强筋小麦适宜区面积比例将从基准时段(1971—2000年)的37.2%逐渐下降到13.0%以下;2)中筋适宜区面积比例变化不大,一直维持在16.8%～22.9%;3)弱筋适宜种植区面积比例从6.1%,增加到11.6%～12.4%。综上,可通过调整播期和增强品种耐高温能力来应对未来气候变化对河南省优质小麦种植的影响。     

未来3种气候模式下的阔叶林森林空间结构优化

全球气候变化对森林生态系统造成了重大影响,构建气候模式下的阔叶林森林空间结构优化模型可应对气候变化,同时进行林木数量上的恢复和保护。选择湖南省龙虎山林场1 600 m²的固定样地,模拟林木在林分中的位置,采用改进多族群PSO算法并结合气候敏感的树高-胸径的广义模型,开展RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5气候情景下15 a后森林空间结构优化研究。结果表明,RCP2.6气候情景下样地择伐4株树后效果最明显,林分调整后的混交度、林层指数、开阔比数、大小比数以及林分均质性指数均增加,竞争指数、角尺度以及空间密度指数均下降,其中竞争指数和开阔比数变化最大,为-26.877%和28.148%;RCP4.5气候情景下该样地择伐8株树后效果最明显,林分调整后的混交度、林层指数、开阔比数、大小比数、均质性指数等均增加,竞争指数、角尺度以及空间密度指数均下降,其中开阔比数和均质性指数的变化最大,为21.43%和38.01%;RCP8.5气候情景下该样地择伐7株树后林分优化为最佳状态,林分调整后的混交度、林层指数、开阔比数、大小比数、均质性指数均增加,竞争指数、角尺度以及空间密度...     

CMIP5模式对东北地区气温模拟能力评估

利用CMIP5的多模式集合资料和中国东北地区162个站点逐月平均气温实测资料,从时间变化和空间分布两方面评估了CMIP5模式对1961²005年中国东北地区气温的模拟能力。结果表明:全球气候模式能够较好地再现东北地区气温显著增高趋势和年平均气温由南向北递减的纬向分布特征以及冷暖中心。EOF分析结果显示,东北地区20世纪90年代以前增温较慢,90年代之后增温较快,东北地区年平均气温呈现南北反位相的时空变化特征。模拟结果和观测结果具有较好的一致性。     

江苏省近50年0℃积温变化特征

利用江苏省35个气象观测站1961-2010年的气象观测资料,分析日平均气温稳定通过0℃的初日、终日、有效日数、期内积温的时空变化特征.结果表明,近50年来江苏省日平均气温稳定通过0℃的初日呈显著提前的趋势,平均每10年提前3.7d;终日没有明显提前或延迟变化趋势;有效日数和期内积温变化均呈显著增加的趋势,有效日数平均每10年增加4.5d,期内积温平均每10年增加96.9℃ ·d.全省日平均气温稳定通过0℃的初日、有效日数、期内积温分别在1986、1989、1994年发生突变.稳定通过0℃的初日在1961-1985年内平均为2月5日,1986-2010年提前至1月24日,提前幅度最大的是苏南地区;有效日数1961-1988年内平均为320 d,1989-2010年增加为338 d,增加最多的是淮北及江淮之间西部地区;期内积温1961-1993年内平均为5335℃·d,1994-2010年上升为5712℃·d,苏锡常及泰州南部地区上升最多.     

气候变化与中国荒漠化防治

全球气候正在变暖 .过去 10 0多年中 ,全球平均气温上升了 0 6℃ .根据全球多种气候模式的预测 ,到 2 1世纪中期 ,全球年平均气温将要升高 1～ 3℃ ,全球降水量增加 3 %～ 15 % .对我国未来气候变化的预测 ,到 2 0 5 0年我国大部分地区将增暖 0 5～ 1 0℃ ,年降水量有所减少 ,2 0 5 0年以后年均温可能增加 2～ 3℃ ,降水量减少 1%～7 5 % ,未来我国气候变化趋势呈变暖变干 ,我国西北广大地区与东部相比将更暖更干 .因此 ,在西部大开发 ,从事生态建设和防沙治沙过程中 ,要充分考虑未来我国气候的这种变化 ,做出具体的战略部署 ,采取强有力的战术措施 ,在立足于保护好现有绿洲和植被的前提下 ,进一步搞好西部生态建设 ,促进防沙治沙和沙产业的发展