树木生长对气候变化的响应研究进展

树木生长对气候变化的响应将深刻影响区域植被动态、陆地生态系统生物地化循环、气候反馈及其人类福祉.持续的气候变暖、极端气候事件及自然和人为干扰的增加深刻地影响树木生长动态的时空格局.本文综述了近几十年全球气候变化的整体概况,着重探讨了气候变化对树木生长的影响机制以及树木生长对气候系统的反馈,并就树木生长响应气候变化研究中可能存在的问题和研究前景进行了探讨.提出未来树木生长响应气候变化关系的研究应考虑树木生长响应气候变化的时空差异,加强对树木死亡时空格局及内在机理的认识,重点关注不断增加的极端气候事件及火、虫灾干扰对树木生长的非线性影响机制,并融合地面观测、遥感及陆面动态植被模型模拟等多种分析手段综合分析树木生长对气候变化响应机制的尺度效应及内在机理.     

1951-2019年黄河流域极端气候事件时空变化规律分析

黄河流域是气候变化敏感区,频发极端气候事件对该区域生态系统和人类生活造成严重影响.准确理解黄河流域极端气候事件时空规律,能够为适应气候变化和流域生态环境保护提供重要的科学依据.基于1951-2019年黄河流域84个气象站的气温和降水数据,采用国际通用的极端气候事件指数,辅以回归分析、Mann-Kendall突变检验和小波分析等方法分析黄河流域极端气候事件时空变化特征.研究结果表明：(1)时序上,黄河流域极端低温事件指数呈下降趋势,高温事件指数、其他指数呈上升趋势;且极端气温指数多以55 a为主周期,而极端降水指数呈微弱上升趋势.(2)空间上,极端气温指数西北部有明显的下降趋势,东部上升趋势明显;极端降水指数东部、东南部呈下降趋势,南部、中部呈上升趋势.(3)黄河流域极端气候事件主要受自然和人为因素的影响,厄尔尼诺事件对其有一定的影响.     

土地利用/土地覆盖变化对区域气候影响的生物地球物理途径研究进展

本文从LUCC对气候影响的生物地球物理途径角度阐述其对气候系统的影响机制,并且结合多项研究结果归纳了诸如森林砍伐/造林活动、城市化、农业发展等人类LUCC活动在区域尺度的气候效应.气候模式是研究LUCC对区域气候及其变化最重要的试验工具之一,本文概括了气候模式经历了大气环流模式、区域气候模式、耦合的大气-陆面模式等一系列发展过程及其特点,提出利用遥感技术获取气候模式中的地面生物物理参数可以大幅提高模拟精度.最后,评论了目前LUCC气候效应研究中存在的问题,提出未来研究应着手降低区域气候模式模拟的不确定性,引入景观生态学理论与方法等可以更好地了解人类活动与气候变化的关系,进而制定适应气候变化的区域土地系统优化方案.     

气候变化对生态系统服务影响的研究进展

气候变化是影响生态系统服务的重要驱动因素。气候变化影响下生态系统服务稳定持续的供给水平深刻影响着区域可持续发展能力。笔者通过分析国内外气候变化对生态系统服务影响的已有研究成果,全面系统总结了气候变化对生态系统服务影响的研究现状和存在问题,并展望了未来研究趋势。气候变化对生态系统服务影响研究的主要内容包括:气候变化对生态系统服务供给水平、生态系统服务相互关系、生态系统服务管理的影响以及极端气候事件对生态系统服务影响。分析认为,气候变化对生态系统服务影响的研究应在不同尺度气候变化对生态系统服务供给变化特征的影响,不同尺度气候变化影响下生态系统服务权衡与协同关系类型识别及其空间格局特点分析,气候变化影响下全球尺度生态系统服务可持续管理的评价指标体系和评价模型构建,区域生态系统服务保护规划,小尺度极端天气气候事件和未来极端气候事件对生态系统服务的影响等方面进行深入研究。气候变化对生态系统服务影响的研究可以深化生态系统服务变化驱动机理研究,为区域生态系统服务管理、生态环境保护政策制定提供科学依据。     

未来极端降水预估研究进展

全球气候变暖各地极端气候事件频发,自然环境和人类生产生活受到重大影响,极端气候事件的变化发展及未来预估工作亟需开展,尤其是极端降水的变化与生活生产更是密切相关.该文在全球变暖大背景下基于未来各种排放情景,对极端降水的定义、预报方法以及演变趋势的研究成果进行归纳总结,以为后续研究提供参考.     

气候变暖威胁人类健康

为了提高气候变化公众意识和促进公众参与减缓气候变化的行动,保护健康,对国内外大量的最新的相关科研成果进行了研究,结果表明:气候变暖不仅带来高温热浪,也会导致极端天气事件频发;几种重要媒介传播疾病增加;营养不良;臭氧层破坏等,并结合我国的国情提出对策建议.     

EPIC农作物生长模型应用研究进展

侵蚀土地生产力影响评估模型(erosion-productivity impact calculator, EPIC)是美国农业部研制的水土资源管理和作物生产力评价模型.自20世纪80年代提出以来,EPIC模型经过不断的发展完善,在农田、区域以及全球等不同尺度上的诸多领域有广泛的应用.本文系统地综述了EPIC模型在农作物生长过程中的模拟精度、气候变化对农作物的影响、农业旱灾风险研究等领域的国内外应用研究进展.研究表明:通过研究诸多作物限制因子对作物生长影响的关系,已经很好地改善了EPIC模型的模拟精度,但突发性的环境变化对模拟精度的影响程度还不清楚;气象因子对作物影响的敏感性研究已较为完善,而气候的阶段性转折和极端气候事件对农作物生长影响的研究还有待进一步深入;农业旱灾风险的研究主要是从灌溉制度上对农作物需水的数量和时间进行控制管理,运用EPIC模型从灾害系统的角度研究农业旱灾风险还比较少.根据EPIC模型应用研究的现状,以及国内进行EPIC模型研究的良好数据平台,在全球气候变暖及其可能导致的气候渐变和突变的背景下,提出IPIC模型在以下研究方向有着重要的发展前景:1)气候极端事件对农作物生长影响的研究;2)气候渐变对农作物生长影响的研究;3)全球大气环流模式降尺度后的未来气候情景与EPIC模型的结合应用研究;4)恢复农业旱灾承灾体脆弱性曲线,减轻农业旱灾风险的研究.     

近45年来山西区域极端气候事件的变化特征

利用1961年以来40余年降水、气温相关资料对山西省极端气候事件的气候背景进行了统计分析.分析表明降水、气温极值以及暴雨、高温、相对高(低)温等极端气候事件均具有明显的区域特征.这种从全方位研究气候特征的方法可能为分析更多更广区域气候特征提供有益的参考.     

气候变化对云南省水资源影响研究进展综述

全球变暖为主要特征的气候变化已给全球水资源造成了巨大影响,气候变化对水资源的影响受到了国内外专家学者和各级领导的高度重视.简单回顾了国内外相关研究进展历程,着重论述了云南省观测到的气候变化事实,及气候变化对云南省河川径流量、河流泥沙、冰川和极端水文事件的影响,通过研究进展的综述,指出目前气候变化对云南省水资源研究中存在的问题,提出未来的研究方向,为气候变化下水资源适应性管理策略研究奠定基础.     

多尺度模型下高压输电钢管塔关键节点失效模式的研究

为探究多尺度模型下高压输电钢管塔关键节点在极端气候条件下的失效模式,以某大跨越直线塔为研究背景,提出了一种在有限元软件ABAQUS中实现不同尺度单元连接的方法,并验证了跨尺度连接的合理性。建立了结构行为一致多尺度输电钢管塔模型,通过对比分析证明了多尺度模型的合理性。对输电塔可能遇到的大风、覆冰、断线三种极端气候工况进行了数值模拟,通过对数值模拟结果的分析,得到了不同工况下输电塔关键节点的失效模式,为高压输电钢管塔的设计和维修加固提供了可靠的依据。     

Human contribution to more-intense precipitation extremes

Extremes of weather and climate can have devastating effects on human society and the environment. Understanding past changes in the characteristics of such events, including recent increases in the intensity of heavy precipitation events over a large part of the Northern Hemisphere land area, is critical for reliable projections of future changes. Given that atmospheric water-holding capacity is expected to increase roughly exponentially with temperature--and that atmospheric water content is increasing in accord with this theoretical expectation--it has been suggested that human-influenced global warming may be partly responsible for increases in heavy precipitation. Because of the limited availability of daily observations, however, most previous studies have examined only the potential detectability of changes in extreme precipitation through model-model comparisons. Here we show that human-induced increases in greenhouse gases have contributed to the observed intensification of heavy precipitation events found over approximately two-thirds of data-covered parts of Northern Hemisphere land areas. These results are based on a comparison of observed and multi-model simulated changes in extreme precipitation over the latter half of the twentieth century analysed with an optimal fingerprinting technique. Changes in extreme precipitation projected by models, and thus the impacts of future changes in extreme precipitation, may be underestimated because models seem to underestimate the observed increase in heavy precipitation with warming.     

中国历史气候记录揭示的千年干湿变化和重大干旱事件

对中国历史气候记录的研究表明：准周期性是过去1000年间中国东部各区域的干湿气候变化的基本特征；各区域间主要周期变化的位相差异，表现为降水的空间分布格局（如南涝北旱、北涝南旱等分布型）随时间的变化；1000年来干湿气候发生过多次十年和百年尺度的突变，降水的突变对农业生产会有明显影响。过去1000年间多次出现过大范围的持续时间3年以上的严重于旱事件，其严重程度多为最近50年所未见，因此，在过去1000年的气候变化历程中，最近的50年沿属于气候条件较好 的时段，但对未来出现气候突变和重大气候灾异的可能性应予以警惕。     

气候变化对雄安新区城市建设的影响及应对策略

 利用全国近50年气象资料（雄安1974年以来的完整资料）,研究分析了全国尤其是雄安近几十年来的气候变化和气候生态特征。雄安属暖温带半湿润季风气候,气候背景与北京、天津类似。近几十年来,气温、降水等气象要素的变化趋势明显但幅度较弱,年平均气温变化趋势为平均每10年升高0.2℃,高温日数平均每10年增加0.8 d,暴雨日数呈减少趋势,上述要素的变化幅度虽低于全国及周边城市,但均显示出了气候变化对雄安的影响,且极端天气事件也呈增加的趋势,如强降雨重现期缩短,极端强降雨量明显增大等,这与IPCC（联合国气候变化政府间专门委员会）的报告和中国大部地区趋势一致。结合灾害历史资料分析和气候模式预测,指出在全球气候变暖背景下,雄安新区在发展中将面临气候变化背景下增加的气象灾害和气候风险,进而给出了相关城市建设的建议。     

基于CMIP6集合优化数据集的全球陆地极端气候变化预估

预估极端气候事件趋势能够降低其引起的灾害风险.该文基于CMIP6集合优化数据集EPTGODD-WHU,选取5个极端气候指数,即最高气温极大值(TXx)、最高气温极小值(TXn)、最低气温极大值(TNx)、最低气温极小值(TNn)和最大月降水量(PXx),并结合GIS分析手段,对2021—2100年SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的全球陆地极端气温及降水进行预估.结果表明：1)相较于CMIP单一模式,EPTGODD-WHU数据集模拟性能显著提升,气温及降水的空间相关系数分别达到0.99和0.81.2) SSP5-8.5情景下,年最低气温和最高气温均上升明显,且这种上升趋势年内波动不大,地球陆地极寒地区将面临升温的风险,而赤道等极热地区将处于年内长时间酷热状态.3)六大洲在SSP5-8.5情景下的极端降水整体上升趋势最剧烈,但北美洲密西西比平原和滨海平原的地区在SSP5-8.5情景下在未来面临较高的旱灾风险.4)中国西南部地区的极端降水在三个情景下均呈稳定的增幅,且增幅高达60%,预示面临较高的洪灾风险.     

基于非平稳GEV模型的黄河源区枯季径流演变特征分析

为剖析气候变化对水文极值非平稳性的影响,采用5 a滑动平均和Mann-Kendall突变检验法对黄河唐乃亥水文站1957—2018年最枯多日平均流量进行非平稳检验;根据Kendall等级相关分析法优选气候指数,以时间和气候指数为协变量构建非平稳广义极值分布(generalized extreme value, GEV)模型,并进行参数估计与模型优选,对比平稳与非平稳GEV模型在枯季径流模拟中的应用效果。研究结果表明：黄河源区枯季径流呈现明显的非平稳特征;平稳GEV模型的模拟值偏高,以西太平洋指数为协变量的非平稳GEV模型对极值的拟合效果较好,且能较好地解释极端枯水事件的波动性。     

Coupling methods of global climate models and regional climate models

The future climate dynamical downscaling method is that output of general circulation models (GCMs) is employed to provide initial conditions,lateral boundary conditions,sea surface temperatures,and initial land surface conditions to regional climate models (RCMs).There are two methods of downscaling:offline coupling and online coupling.The two kinds of coupling methods are described in detail by coupling the Weather Research and Forecasting model (WRF) with the Institute of Atmospheric Physics of Chinese Academy of Sciences Atmospheric General Circulation Model Version 4.0 (IAP AGCM4.0) in the study.And the extreme precipitation event over Beijing on July 21 2012 is simulated by using the two coupling methods.Results show that online coupling method is of great value in improving the model simulation.Furthermore,the data exchange frequency of online coupling has some effect on simulation result.     

热带气旋与台风气候变化研究进展

 近年来,引起严重灾害的热带气旋和台风气候变化研究均有新的进展：近60年观测资料比对表明,由于海上观测手段不足,造成前期资料可靠性较低,近30~40年资料较为可靠,观测资料的可靠性随热带气旋强度的增强而增加;全球6个洋区观测资料计算分析显示,热带气旋存在多年代际变率,约自1970年以来,强和超强热带气旋活动有增强趋势;统计和动力降尺度方法模拟热带气旋频数和强度与观测检验证实,这些方法具有一定的模拟热带气旋的能力,但尚存比较大的不确定性;利用统计和动力降尺度模型及模式考虑21世纪人类排放增加全球变暖,较为一致地预估西北太平洋和北大西洋强台风（飓风）强度和频数都有可能增强。热带气旋和台风均属于给人类带来巨大灾难的极端气候事件,利用目前的统计和动力降尺度方法很难进行较为准确的未来年以上时间尺度的气候预测和预估,尚需对影响因子和预测与预估方法进行更加深入的研究,进一步减小预测和预估的不确定性。     

气候变化情景下中国东部地区未来气候舒适度变化预测

选取中国东部691个数据记录较完整的站点, 统计各站点1971—2010年间每年每季的热日、冷日和舒适日天数, 利用温湿指数(THI), 评价中国东部季风区近40年的舒适度变化, 并结合未来情景下气象数据的比较和分析, 展望21世纪末中国东部地区的舒适度变化趋势。结果表明, 1971—2010年间, 中国东部季风区在一定程度上变暖, 东北和华南的气候敏感度高于其他地区, 沿海的气候敏感度高于内陆, 东北地区对气候变化的响应程度较高。